用万用表进行测量时会带来一定的误差。这些误差有些是仪表本身的准确度等级所允许的最大绝对误差。有些是调整、使用不当带来的人为误差。正确了解万用表的特点以及测量误差产生的原因,掌握正确的测量技术和方法,就可以减小测量误差。
人为读数误差是影响测 量精度的原因之一。它是不可避免的,但可以尽量减小。因此,使用中要特别注意以下几点:1、测量前要把万用表水平放置,进行机械调零;2、读数时眼睛要与指针保持垂直;3、测电阻时,每换一次挡都要进行调零。调不到零时要更换新电池;4、测量电阻或高压时,不能用手捏住表笔的金属部位,以免人体电阻分流,增大测量误差或触电;5、在测量RC电路中的电阻时,要切断电路中的电源,并把电容器储存的电泄放完,然后再进行测量。在排除了人为读数误差以后,我们对其他误差进行一些分析。
1.万用表电压、电流挡量程选择与测量误差
万用表的准确度等级一般分为0.1、0.5、1.5、2.5、5等几个等级。直流电压、电流,交流电压、电流等各挡,准确度(精确度)等级的标定是由其最大绝对允许误差 X与所选量程满度值的百分数表示的。以公式表示:A%=(X/满度值)×100%…… 1
(1)采用准确度不同的万用表测量同一个电压所产生的误差
例如:有一个10V标准电压,用100V挡、0.5级和15V挡、2.5级的两块万用表测量,问哪块表测量误差小?
解:由1式得:第一块表测:最大绝对允许误差
X1=±0.5%×100V=±0.50V。
第二块表测:最大绝对允许误差
X2=±2.5%×l5V=±0.375V。
比较X1和X2可以看出:虽然第一块表准确度比第二块表准确度高,但用第一块表测量所产生的误差却比第二块表测量所产生的误差大。因此,可以看出,在选用万用表时,并非准确度越高越好。有了准确度高的万用表,还要选用合适的量程。只有正确选择量程,才能发挥万用表潜在的准确度。
(2)用一块万用表的不同量程测量同一个电压所产生的误差
例如:MF-30型万用表,其准确度为2.5级,选用100V挡和25V挡测量一个23V标准电压,问哪一挡误差小?
解:100V挡最大绝对允许误差:
X(100)=±2.5%×100V=±2.5V。
25V挡最大绝对允许误差:X(25)=±2.5%×25V=±0.625V。由上面的解可知:
用100V挡测量23V标准电压,在万用表上的示值在20.5V-25.5V之间。用25V挡测量23V标准电压,在万用表上的示值在22.375V-23.625V之间。由以上结果来看,X(100)大于X(25),即100V挡测量的误差比25V挡测量的误差大得多。因此,一块万用表测量不同电压时,用不同量程测量所产生的误差是不相同的。在满足被测信号数值的情况下,应尽量选用量程小的挡。这样可以提高测量的精确度。
(3)用一块万用表的同一个量程测量不同的两个电压所产生的误差
例如:MF-30型万用表,其准确度为2.5级,用100V挡测量一个20V和80V的标准电压,问哪一挡误差小?
解:最大相对误差:A%=最大绝对误差X/被测标准电压调×100%,100V挡的最大绝对误差X(100)=±2.5%×100V=±2.5V。
对于20V而言,其示值介于17.5V-22.5V之间。其最大相对误差为:A(20)%=(±2.5V/20V)×100%=±12.5%。
对于80V而言,其示值介于77.5V-82.5V之间。其最大相对误差为:
A(80)%=±(2.5V/80V)×100%=±3.1%。
比较被测电压20V和80V的最大相对误差可以看出:前者比后者的误差大的多。因此,用一块万用表的同一个量程测量两个不同电压的时候,谁离满挡值近,谁的准确度就高。所以,在测量电压时,应使被测电压指示在万用表量程的2/3以上。只有这样才能减小测量误差。
2.电阻挡的量程选择与测量误差
电阻挡的每一个量程都可以测量0~∞的电阻值。欧姆表的标尺刻度是非线性、不均匀的倒刻度。是用标尺弧长的百分数来表示的。而且各量程的内阻等于标尺弧长的中心刻度数乘倍率,称作“中心电阻”。也就是说,被测电阻等于所选挡量程的中心电阻时,电路中流过的电流是满度电流的一半。指针指示在刻度的中央。其准确度用下式表示:
R%=(R/中心电阻)×100%……2
(1)用一块万用表测量同一个电阻时,选用不同的量程所产生的误差
例如:MF-30型万用表,其Rxl0挡的中心电阻为250Ω;R×l00挡的中心电阻为2.5kΩ。准确度等级为2.5级。用它测一个500Ω的标准电阻,问用R×l0挡与R×100挡来测量,哪个误差大?解:由2式得:
R×l0挡最大绝对允许误差R(10)=中心电阻×R%=250Ω×(±2.5)%=±6.25Ω。用它测量500Ω标准电阻,则500Ω标准电阻的示值介于493.75Ω~506.25Ω之间。最大相对误差为:±6.25÷500Ω×100%=±1.25%。
R×l00挡最大绝对允许误差R(100)=中心电阻×R%2.5kΩ×(±2.5)%=±62.5Ω。用它测量500Ω标准电阻,则500Ω标准电阻的示值介于437.5Ω~562.5Ω之间。最大相对误差为:±62.5÷500Ω×100%=±10.5%。
由计算结果对比表明,选择不同的电阻量程,测量产生的误差相差很大。因此,在选择挡位量程时,要尽量使被测电阻值处于量程标尺弧长的中心部位。测量精度会高一些。