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万用表各挡量程选择及测量误差分析
2015-03-03
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，超声波探伤仪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。
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，超声波探伤仪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。
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