如何减小数字万用表使用时的误差
现在,数字式测量仪表已成为主流,有取代模拟式仪表的趋势。与模拟式仪表相比,数字式仪表灵敏度高,准确度高,显示清晰,过载能力强,便于携带,使用更简单。
一、数字万用表的优点:
指针式万用表与数字式万用表各有优缺点.
指针万用表是一种平均值式仪表.它具有直观.形象的读数指示.
(一般读数值与指针摆动角度密切相关,所以很直观).
数字万用表是瞬时取样式仪表.它采用0.3秒取一次样来显示测量结果.有时每次取样结果只是十分相近.并不完全相同.这对于读取结果就不如指针式方便.
指针式万用表一般内部没有放大器.所以内阻较小.比如MF-10型,直流电压灵敏度为100千欧/伏.这算是姣姣者了.MF-500型的直流电压灵敏度为20千欧/伏.
数字式万用表由于内部采用了运放电路.内阻可以做得很大.往往在1M欧或更大.(即可以得到更高的灵敏度).这使得对被测电路的影响可以更小.测量精度较高.
指针式万用表由于内阻较小,且多采用分立元件构成分流分压电路.所以频率特性是不均匀的(相对数字式来说).而指针式万用表的频率特性相对好一点.
指针式万用表内部结构简单所以成本较低.功能较少.维护简单.过流过压能力较强.
数字式万用表内部采用了多种振荡,放大.分频.保护等电路所以功能较多,比如可以测量温度.频率(在一个较低的范围).电容,电感.或做信号发生器等等.
由于内部结构多用集成电路所以过载能力较差.(不过现在有些已能自动换档.自动保护等.但使用较复杂).损坏后一般也不易修复.
数字式万用表输出电压较低(通常不超过1伏).对于一些电压特性特殊的元件的测试不便(如,可控硅,发光二极管等)
指针式万用表输出电压较高,(有10.5伏,12伏等).
电流也大(如MF-500*1欧档*大有100毫安左右)可以方便的测试可控硅,发光二极管等.
对于初学者,应当使用指针式万用表.
对于非初学者,应当使用两种仪表.
二、使用方法
a使用前,应认真阅读有关的使用说明书,熟悉电源开关、量程开关、插孔、特殊插口的作用.
b将电源开关置于ON位置。
c交直流电压的测量:根据需要将量程开关拨至DCV(直流)或ACV(交流)的合适量程,红表笔插入V/Ω孔,黑表笔插入COM孔,并将表笔与被测线路并联,读数即显示。
d交直流电流的测量:将量程开关拨至DCA(直流)或ACA(交流)的合适量程,红表笔插入mA孔(<200mA时)或10A孔(>200mA时),黑表笔插入COM孔,并将万用表串联在被测电路中即可。测量直流量时,数字万用表能自动显示极性。
e电阻的测量:将量程开关拨至Ω的合适量程,红表笔插入V/Ω孔,黑表笔插入COM孔。如果被测电阻值超出所选择量程的*大值,万用表将显示“1”,这时应选择更高的量程。测量电阻时,红表笔为正极,黑表笔为负极,这与指针式万用表正好相反。因此,测量晶体管、电解电容器等有极性的元器件时,必须注意表笔的极性。
三、使用注意事项
a如果无法预先估计被测电压或电流的大小,则应先拨至*高量程挡测量一次,再视情况逐渐把量程减小到合适位置。测量完毕,应将量程开关拨到*高电压挡,并关闭电源。
b满量程时,仪表仅在*高位显示数字“1”,其它位均消失,这时应选择更高的量程。
c测量电压时,应将数字万用表与被测电路并联。测电流时应与被测电路串联,测直流量时不必考虑正、负极性。
d当误用交流电压挡去测量直流电压,或者误用直流电压挡去测量交流电压时,显示屏将显示“000”,或低位上的数字出现跳动。
e禁止在测量高电压(220V以上)或大电流(0.5A以上)时换量程,以防止产生电弧,烧毁开关触点。
f当显示“”、“BATT”或“LOWBAT”时,表示电池电压低于工作电压。
四、万用表各挡量程选择及测量误差分析
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*大**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(**度)等级的标定是由其*大**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:**块表测:*大**允许误差
△X1=±0.5%×100V=±0.50V。
**块表测:*大**允许误差 △X2=±2.5%×l5V=±0.375V。
比较△X1和△X2可以看出:虽然**块表准确度比**块表准确度高,但用**块表测量所产生的误差却比**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*大**允许误差:
X(100)=±2.5%×100V=±2.5V。
25V挡*大**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**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:*大相对误差:△A%=*大**误差△X/被测标准电压调×100%,100V挡的*大**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*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*大相对误差为:
A(80)%=±(2.5V/80V)×100%=±3.1%。
比较被测电压20V和80V的*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*大**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。*大相对误差为:±6.25÷500Ω×100%=±1.25%。
R×l00挡*大**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。*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。