萬(wàn)用表各擋量程選擇及測量誤差分析

用萬(wàn)用表進(jìn)行測量時(shí)會(huì )帶來(lái)一定的誤差。這些誤差有些是儀表本身的準確度等級所允許的最大絕對誤差。有些是調整、使用不當帶來(lái)的人為誤差。正確了解萬(wàn)用表的特點(diǎn)以及測量誤差產(chǎn)生的原因，掌握正確的測量技術(shù)和方法，就可以減小測量誤差。

　　人為讀數誤差是影響測量精度的原因之一。它是不可避免的，但可以盡量減小。因此，使用中要特別注意以下幾點(diǎn)：1測量前要把萬(wàn)用表水平放置，進(jìn)行機械調零；2讀數時(shí)眼睛要與指針保持垂直；3測電阻時(shí)，每換一次擋都要進(jìn)行調零。調不到零時(shí)要更換新電池；4測量電阻或高壓時(shí)，不能用手捏住表筆的金屬部位，以免人體電阻分流，增大測量誤差或觸電；5在測量RC電路中的電阻時(shí)，要切斷電路中的電源，并把電容器儲存的電泄放完，然后再進(jìn)行測量。在排除了人為讀數誤差以后，我們對其他誤差進(jìn)行一些分析。

　　1．萬(wàn)用表電壓、電流擋量程選擇與測量誤差

　　萬(wàn)用表的準確度等級一般分為0．1、0．5、1．5、2．5、5等幾個(gè)等級。直流電壓、電流，交流電壓、電流等各擋，準確度（精確度）等級的標定是由其最大絕對允許誤差 △X與所選量程滿(mǎn)度值的百分數表示的。以公式表示：A％=(△X/滿(mǎn)度值)×100％…… 1
　　(1)采用準確度不同的萬(wàn)用表測量同一個(gè)電壓所產(chǎn)生的誤差
　　例如：有一個(gè)10V標準電壓，用100V擋、0．5級和15V擋、2.5級的兩塊萬(wàn)用表測量，問(wèn)哪塊表測量誤差��？
　　解：由1式得：第一塊表測：最大絕對允許誤差
　　△X1=±0.5％×100V=±0．50V。
　　第二塊表測：最大絕對允許誤差
　　△X2=±2．5％×l5V=±0.375V。
　　比較△X1和△X2可以看出：雖然第一塊表準確度比第二塊表準確度高，但用第一塊表測量所產(chǎn)生的誤差卻比第二塊表測量所產(chǎn)生的誤差大。因此，可以看出，在選用萬(wàn)用表時(shí)，并非準確度越高越好。有了準確度高的萬(wàn)用表，還要選用合適的量程。只有正確選擇量程，才能發(fā)揮萬(wàn)用表潛在的準確度。
　　(2)用一塊萬(wàn)用表的不同量程測量同一個(gè)電壓所產(chǎn)生的誤差
　　例如：MF－30型萬(wàn)用表，其準確度為2．5級，選用100V擋和25V擋測量一個(gè)23V標準電壓，問(wèn)哪一擋誤差��？
　　解：100V擋最大絕對允許誤差：
　　X(100)=±2.5％×100V=±2.5V。
　　25V擋最大絕對允許誤差：△X（25）=±2.5％×25V=±0.625V。由上面的解可知：
　　用100V擋測量23V標準電壓，在萬(wàn)用表上的示值在20．5V－25．5V之間。用25V擋測量23V標準電壓，在萬(wàn)用表上的示值在22.375V－23.625V之間。由以上結果來(lái)看，△X（100）大于△X（25），即100V擋測量的誤差比25V擋測量的誤差大得多。因此，一塊萬(wàn)用表測量不同電壓時(shí)，用不同量程測量所產(chǎn)生的誤差是不相同的。在滿(mǎn)足被測信號數值的情況下，應盡量選用量程小的擋。這樣可以提高測量的精確度。
　　(3)用一塊萬(wàn)用表的同一個(gè)量程測量不同的兩個(gè)電壓所產(chǎn)生的誤差
　　例如：MF－30型萬(wàn)用表，其準確度為2.5級，用100V擋測量一個(gè)20V和80V的標準電壓，問(wèn)哪一擋誤差��？
　　解：最大相對誤差：△A％=最大絕對誤差△X/被測標準電壓調×100％，100V擋的最大絕對誤差△X（100）=±2.5％×100V=±2.5V。
　　對于20V而言，其示值介于17.5V－22.5V之間。其最大相對誤差為：A（20）％=(±2.5V/20V)×100％=±12.5％。
　　對于80V而言，其示值介于77.5V－82.5V之間。其最大相對誤差為：
　　A（80）％=±(2.5V/80V)×100％=±3.1％。
　　比較被測電壓20V和80V的最大相對誤差可以看出：前者比后者的誤差大的多。因此，用一塊萬(wàn)用表的同一個(gè)量程測量?jì)蓚�(gè)不同電壓的時(shí)候，誰(shuí)離滿(mǎn)擋值近，誰(shuí)的準確度就高。所以，在測量電壓時(shí)，應使被測電壓指示在萬(wàn)用表量程的2/3以上。只有這樣才能減小測量誤差。

　　2．電阻擋的量程選擇與測量誤差

　　電阻擋的每一個(gè)量程都可以測量0～∞的電阻值。歐姆表的標尺刻度是非線(xiàn)性、不均勻的倒刻度。是用標尺弧長(cháng)的百分數來(lái)表示的。而且各量程的內阻等于標尺弧長(cháng)的中心刻度數乘倍率，稱(chēng)作“中心電阻”。也就是說(shuō)，被測電阻等于所選擋量程的中心電阻時(shí)，電路中流過(guò)的電流是滿(mǎn)度電流的一半。指針指示在刻度的中央。其準確度用下式表示：
　　R％=(△R/中心電阻)×100％……2
　　(1)用一塊萬(wàn)用表測量同一個(gè)電阻時(shí)，選用不同的量程所產(chǎn)生的誤差
　　例如：MF－30型萬(wàn)用表，其Rxl0擋的中心電阻為250Ω；R×l00擋的中心電阻為2.5kΩ。準確度等級為2.5級。用它測一個(gè)500Ω的標準電阻，問(wèn)用R×l0擋與R×100擋來(lái)測量，哪個(gè)誤差大？解：由2式得：
　　R×l0擋最大絕對允許誤差△R（10）=中心電阻×R％=250Ω×（±2.5）％=±6.25Ω。用它測量500Ω標準電阻，則500Ω標準電阻的示值介于493．75Ω～506．25Ω之間。最大相對誤差為：±6.25÷500Ω×100％=±1.25％。
　　R×l00擋最大絕對允許誤差△R（100）=中心電阻×R％2.5kΩ×（±2.5）％=±62.5Ω。用它測量500Ω標準電阻，則500Ω標準電阻的示值介于437.5Ω～562.5Ω之間。最大相對誤差為：±62.5÷500Ω×100％=±10.5％。
　　由計算結果對比表明，選擇不同的電阻量程，測量產(chǎn)生的誤差相差很大。因此，在選擇擋位量程時(shí)，要盡量使被測電阻值處于量程標尺弧長(cháng)的中心部位。測量精度會(huì )高一些。