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数字仪表挡位选取与测量误差

数字仪表挡位选取与测量误差

点击数:7410 次   录入时间:03-04 11:50:11   整理:http://www.55dianzi.com   工具仪器的使用及介绍

  大家也许注意到了,数字仪表的档位步进与模拟仪表的差异:模拟仪表是1-2.5-5-10或1-2-5-10步进,然而数字仪表却是1-10 -100的10进制档位步进。之所以有这样的差异,是因为模拟仪表的表盘刻度线通常只有50—100分度,如果挡位分度过大,遇到测量参数读数占表盘较小时,又没有合适的挡位可选,会造成读数过低,误差增大;数字仪表通常由于显示数位达三位半至四位半,即使最高位没有显示,仍然有三位或四位的数字显示,仍然可以保持较高的分辨率。那么,使用数字仪表适时换挡是不是就没那么重要了呢?不是这样的。挡位不当会影响测量误差——测量准确度。参考标注比较规范的较表用仪表的参数来分析吧。
  
  下表为P2150B型表参数:
  
  ①使用200V挡测量200V电压。准确度=±(200x0.01%+2 x1x10(-3)) =±0.022(V)=±22mV,可见:显示数字倒数第二位已经出现误差,属于可疑数位,读数已经不可靠,更别说最后一位读数啦。相对误差=±(0.022/200) x100%=±0.011%。
  
  ②使用200V挡测量20V电压。准确度=±<20x0.01%+2x1x10-3)=+O.O04(V)=±4mV,最后一位读数出现4mV的误差,相对误差=±(0.004,20)x100%=±0.02%。
  
  ③使用200V挡测量2V电压。准确度=±(2x0.01%+2x1x10-3) =±0.0022 (V)=±2.2 mV,最后一位读数出现2mV的误差,相对误差=±(0.002/2) x100%=0.1%。
  
  ④使用200V挡测量200mV电压。
  
  准确度=±(0.200x0.01%+2x1x10(-3))=+0.00202( mV),最后一位读数出现2mV的误差,相对误差=±(0.002/0.200)×100%=1%。
  
  ⑤使用200V挡测量20mV屯压。
  
  准确度=±(0.02x0.01%+2x1x10(-3))=±0.002002( V),最后一位读数出现2mV的误差,相对误差=±(0.002,0.020)×100%=10%.可见,如果不适时进行换挡,使显示数位尽可能多,而随着显示数位的减少,测量误差会越来越大。起初是分挡电阻和参考电压两者的精度影响占主导,后来是仪表分辨力误差占主要。这在普通准确度低、位数少的仪表尤为明显。因此,在测量时应该根据需要及条件,正确选择符合条件的仪表和挡位。用数字仪表显示数位只有最后1—2位来做实验测量,显然是不够科学、严谨的。
  
  从下表电压和电流测量的误差影响计算式我们还可以看出:电流测量误差影响无论是第一项还是第二项,都要比电压测量时要大。第一项为读数的0.05%-0.08%:第二项为满度的0.02%,也就是末位数的4个字。电流测量比电压测量准确度要低1~2个准确度等级。
  
  从分析计算可见,数字仪表绝对误差是大于分辨率的,是分辨率的2倍以上,甚至是几十倍。分辨率只是反映最低分度值,并且与模拟仪表的最低分度值并不是一回事,并不是能够正确测量的最小值,具有相当的迷惑性!
  
  通过以上分析解读,大家可以对数字仪表准确度及其影响因素应该有一个大体了解。

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