Точность измерений / Хабр
Я столкнулся с фактом, который удивил меня и скорее всего удивит и вас. Оказывается, измерить напряжение в сети с точностью хотя бы до одного вольта — почти невыполнимая задача.
Шесть приборов на этом фото показывают разные значения, причём максимальное отличается от минимального, более чем на 6 вольт.
В процессе подготовки статьи об измерителях мощности я провёл эксперимент с одновременным измерением сетевого напряжения несколькими приборами и получив такие разные результаты начал разбираться с точностью.
Обычно для цифровых приборов производители указывают точность в виде ±(0.8%+10). Эта запись означает плюс-минус 0.8% плюс 10 единиц младшего разряда. Например, если прибор измеряет напряжение и показывает целые и десятые значения, то при напряжении 230 вольт его точность будет ±(230/100*0.8+10*0.1), то есть ±2.84 В (десять единиц младшего разряда в данном случае составляют 1 вольт).
Иногда указывается точность в виде ±(0.5FS+0.01). FS — это Full Scale. Такая запись означает, что прибор может иметь отклонения показаний до 0.5% от предела диапазона измерения плюс 0.01 вольта (если это вольтметр). Например, если диапазон 750V и указано ±(0.5FS+0.01), отклонение может быть до ±(750/100*0.5+0.01), т. е. ±3.76 В независимо от того, какое напряжение измеряется.
Есть два неприятных нюанса.
Часто в характеристиках прибора производители указывают общие значения точности для типа измерения, а на отдельных диапазонах всё может быть ещё хуже. Так, для моего мультиметра UNI-T UT61E, который я всегда считал очень точным, для измерения переменного напряжения везде, в том числе на сайте производителя указана точность ±(0.8%+10), но если внимательно почитать инструкцию, на 48й странице можно обнаружить вот такую табличку:
В диапазоне 750 V на частоте сети точность измерения на самом деле составляет ±(1.2%+10), то есть ±3.76 В на напряжении 230 В.
Второй нюанс в том, что запись точности зависит от того, сколько знаков после запятой показывает прибор.
±(1%+20) может оказаться точнее, чем ±(1%+3), если первый прибор показывает два знака после запятой, а второй один. В характеристиках приборов количество знаков после запятой на каждом диапазоне указывают редко, поэтому о реальной точности можно только гадать.
Из таблички, приведённой выше, я узнал удивительное. Оказывается, мой UNI-T UT61E на напряжении до 220 вольт показывает два знака после запятой, и значит имеет точность ±1.86 В на напряжении 220 В, ведь в данном случае в записи ±(0.8%+10) 10 — это всего лишь 0.1 В, а вот при напряжении более 220 вольт он начинает показывать один знак после запятой и точность снижается более, чем вдвое.
Я вам ещё не сосем заморочил голову? 🙂
С моим вторым мультиметром Mastech MY65 всё ещё интереснее. На его коробке указана точность измерения переменного напряжения для диапазона 750V ±(0.15%+3). У прибора в этом диапазоне один знак после запятой, значит точность вроде как ±0.645 В на напряжении 230 В.
Но не тут то было! В коробке лежит инструкция, в ней уже ±(1%+15) на том же диапазоне 750 V, а это уже ±3.
8 В на напряжении 230 В.
Но и это ещё не всё. Смотрим официальный сайт. А там уже ±(1.2%+15), то есть ±4.26 В на 230 В. Точность неожиданно уменьшилась почти в семь раз!
Этот MY65 вообще странный. Под этим названием продаются два разных мультиметра. Вот, например на одном и том же сайте зелёный MY65 и жёлтый MY65 с разными возможностями, разной конструкцией и разными параметрами.
В китайских интернет-магазинах часто встречается вот такая штука за 3.5 доллара, которая втыкается в розетку и показывает напряжение.
Знаете, какая у неё точность? ±(1.5%+2). Теперь вы знаете, как это расшифровать. Штука показывает целые вольты, значит на напряжении 230 вольт её точность составляет ±(230/100*1.5+2), то есть ±5.45 В. Как в анекдоте, плюс-минус трамвайная остановка.
Так как же измерить напряжение в сети с гарантированной точностью хотя бы до вольта в бытовых условиях? А никак!
Самый точный мультиметр, который мне удалось найти в сети — UNI-T UT71C стоит $136 и при измерении переменного напряжения в диапазоне 750 V показывает два знака после запятой и имеет точность ±(0.
4%+30), то есть на напряжении 230 вольт ±1.22 В.
На самом деле всё не так плохо. Многие приборы имеют реальную точность на порядок выше заявленной. Но эта точность не гарантируется производителем. Может будет гораздо точнее, чем обещали, а может и нет.
p.s. Спасибо Олегу Артамонову за консультации при подготовке статьи.
2016, Алексей Надёжин
Как проверить мультиметр: инструкции, фото, видео
Для определения исправности электрического оборудования широко применяют универсальный измерительный прибор – мультиметр. Рынок предлагает большое количество моделей данного тестера, различающихся как функциональностью, так и ценой. Большинство рядовых потребителей предпочитают не тратить лишних денег и покупают недорогие приборы, не переплачивая за известные бренды. Но в такой ситуации лучше проверить исправность прибора при покупке. Он также может выйти из строя во время эксплуатации. Поэтому желательно знать, как проверить мультиметр.
Contents
- 1 Что нужно делать перед покупкой
- 2 Как проверить мультиметр на работоспособность в процессе эксплуатации
- 3 Калибровка прибора
- 3.1 Вопрос — ответ
Что нужно делать перед покупкой
Сначала сразу уясним, чего делать не нужно. Никогда не покупайте устройство с рук на рынке! Никто не даст вам гарантии, что изначально исправно, а для проверки нет условий.
Наиболее целесообразно приобрести прибор в магазине, заслуживающем доверия. Здесь вам предложат разные модели, объяснят разницу между ними и помогут определиться, какой прибор оптимально соответствует вашим задачам. Кроме того вы получите:
- чек и официальную гарантию;
- возможность проверки работоспособности мультиметра.
Проверка перед покупкой включает в себя следующие этапы:
- Внимательный осмотр корпуса на целостность (отсутствие трещин, сколов, следов эксплуатации). Проверка прилагаемых в комплекте проводов.
- Прибор нужно включить и измерить сетевое напряжение в магазине. Для этого подходит любая розетка, поскольку напряжение на ней заранее известно (220 В или 230 В).
Для этого щупы вставляют в розетку – сначала один, затем второй. На экране прибора должны появиться показания. При нажатии цифры должны оставаться неизменными. При прозвонке сети должен быть слышен зуммер прибора.
Такая проверка покажет, что изначально с прибором все в порядке.
Как проверить мультиметр на работоспособность в процессе эксплуатации
Длительная или активная эксплуатации прибора может привести к тому, что он начнет демонстрировать не совсем корректные данные. Относиться к этому поверхностно – значит дождаться полного отказа прибора. Поэтому, если появились сомнения в правильности работы тестера, нужно его откалибровать.
По-хорошему, перед тем как снимать параметры электроприборов, нужно каждый сначала узнать, исправен ли сам тестер. Это делают в следующем порядке:
- Щупы подключают, используя соответствующие гнезда на корпусе мультиметра: черный в гнездо COM, красный в гнездо VΩmA.
- Устанавливают режим «прозвонка».
- Одним щупом касаются другого. При их соприкосновении сразу же должен раздаться сигнал. Если звука нет – прибор неисправен.
(проверка в режиме прозвонки)
Калибровка прибора
Она представляет собой совокупность действий, направленных на установление зависимости между реальным размером измеряемой характеристики и показаниями измерительного прибора, применяемого для ее измерения.
То есть, калибровка выполняется тогда, когда имеются сомнения в том, что мультиметр отражает действительную величину замеряемой электрической характеристики. В этом случае результаты его работы становятся недостоверными.
Для того чтобы своими силами провести калибровку, нужно тщательно изучить инструкцию, прилагаемую к прибору. Некоторые модели снабжены регулировочным болтом с потайной головкой, который позволяет производить настройку, не вскрывая корпус.
Если же такой возможности нет, придется аккуратно вскрыть корпус и, после изучения схемы, найти на катушку регулировки на плате, что не всегда легко для дилетанта.
Для калибровки понадобится эталонный прибор, которым может быть качественный дорогой мультиметр или другой прибор с высокой точностью измерения. Сравнивая показания эталонного и проверяемого прибора, производится калибровка.
Если вы не сильны в электротехнике или не хотите испортить недешевый мультиметр, стоит обратиться в метрологическую лабораторию, где ваш тестер откалибруют по всем правилам.
Зная, как проверить работу мультиметра, вы всегда будете иметь под рукой прибор, который поможет разобраться с состоянием домашней электросети, бытовых приборов, автомобиля.
Вопрос — ответ
Вопрос: Как часто нужно проверять калибровку мультиметра?
Имя: Иван
Ответ: Если прибор работает без нареканий, то достаточно делать это раз в несколько лет.
Если вы видите, что его показания не вяжутся с действительным положением дел, то по необходимости. Если такая необходимость возникает слишком часто – стоит подумать о замене тестера.
Вопрос: Какие приборы нужны для калибровки мультиметра?
Имя: Ярослав
Ответ: Если у вас нет доступа к эталонному тестеру, с показаниями которого можно сравнивать результаты измерений проверяемого прибора, то понадобится потенциометр (к примеру, VR1) и вольтметр с известной точностью. Подавая на вход нужное напряжение, производится настройка мультиметра (он должен быть настроен на измерение постоянного напряжения — диапазон 200 мВ).
Вопрос: Какой резистор нужен для калибровки мультиметра в режиме измерения напряжения переменного тока?
Имя: Егор
Ответ: Нужен переменный резистор VR2. Диапазон измерения 200 мВ, но прибор нужно перевести на режим работы с напряжением переменного тока.
Вопрос: Почему при калибровке устанавливают такой маленький предел измерений?
Имя: Алексей
Ответ: Именно при таком диапазоне погрешность измерений выявляется наиболее легко и точно.
Безопасность цифрового мультиметра
— как правильно пользоваться цифровым мультиметром
Опубликовано
Weschler Instruments Цифровой мультиметр является одним из наиболее широко используемых контрольно-измерительных приборов. Ручной цифровой мультиметр обычно имеет разрешение 3½ или 4½ разряда и не менее 3, а иногда и более 10 функций (постоянное напряжение, переменное напряжение, сопротивление, постоянное напряжение, переменное напряжение, Гц, коэффициент заполнения, емкость, прозвонка цепи, проверка диодов и т.
д.). Новые счетчики включают в себя множество функций для повышения безопасности, универсальности и простоты использования. Однако правильная эксплуатация имеет решающее значение для безопасных и точных измерений. Вот некоторые распространенные ошибки, которые могут привести к неправильным показаниям, повреждению счетчика или причинению вреда пользователю.
Измерение напряжения проводами, подключенными к клеммам усилителя.
Измерение тока с выводами на клеммах для измерения напряжения. Если измерительные провода оставлены на клеммах для измерения напряжения при попытке измерения тока, высокий импеданс измерителя (обычно 10 МОм) подключается последовательно с проводами. тестируемой цепи и генерировать неверные показания.В цепи управления это может вызвать непредвиденные операции.
Превышение номинального входного напряжения. Большинство портативных цифровых мультиметров указывают максимальное входное напряжение на передней этикетке. Это ограничение применяется от высокого входа к общему и от любой клеммы к земле. Превышение этого значения может повредить измеритель и создать опасность поражения электрическим током. Однако некоторые функции измерения могут иметь более низкий уровень защиты. Например, счетчик с номиналом 1000 В для постоянного или переменного напряжения может иметь предел 300 В или 600 В для функции Ом. В счетчике этого типа переключение на омы при измерении высокого напряжения может привести к повреждению прибора и создать опасность поражения электрическим током.
Попытка измерить сопротивление в цепи под напряжением. В функции измерения сопротивления любое напряжение в тестируемой цепи делает показания сопротивления недействительными. Обычно это происходит, когда питание все еще подключено, но также может быть результатом накопленного заряда в цепи. Хорошей практикой является проверка напряжения переменного или постоянного тока перед измерением сопротивления. Некоторые усовершенствованные счетчики автоматически выполняют этот тест и предупреждают оператора при обнаружении напряжения.
Использование неподходящего предохранителя для защиты усилителей. Важно, чтобы соответствовали не только номинальному току, но также типу и номинальному напряжению. Даже замена быстродействующего предохранителя на медленно перегорающий элемент с правильным током может привести к повреждению счетчика до того, как предохранитель отключится от перегрузки. Более серьезной ошибкой является шунтирование предохранителя куском фольги или проволочной перемычкой.
Эта потеря защиты может привести к расплавлению проводов, возгоранию и серьезным травмам.
Игнорирование сопротивления провода при измерениях низкого сопротивления. Диапазон 200 Ом на 4½-разрядном измерителе имеет разрешение 10 мОм. Измерительные провода могут добавить смещение на 30 или более единиц, что важно при измерении обмоток двигателя, нагревательных элементов и других компонентов с низким сопротивлением. Некоторые измерители имеют функцию обнуления этого смещения (например, настройку нуля на аналоговых VOM), но это может привести к другой проблеме.
Забыть, что было сохранено смещение. Если счетчик имеет функцию относительного или смещения, на дисплее отображается разница между фактическим значением и сохраненным смещением. Большинство счетчиков имеют индикатор, который загорается при работе в этом режиме, но его легко не заметить.
Игнорирование нагрузки счетчика (загрузка). Большинство измерений напряжения выполняются в цепях с низким импедансом источника (<1 кОм), поэтому подключение измерителя мало влияет на цепь.
Однако, если импеданс источника равен 10 кОм, а вход цифрового мультиметра равен 10 МОм, точность ухудшится на 0,1%. Для 3,5-разрядного счетчика с базовой точностью 0,2% это значительная дополнительная ошибка. Для 4½-разрядного счетчика с точностью <0,1% это самый большой источник ошибок.
Для текущих измерений нагрузка на счетчик также может иметь большое значение. В функции усилителя при подключении цифрового мультиметра к нагрузке последовательно подключается резистор. Это может существенно изменить работу схемы. Например: источник питания 5 В обеспечивает 5 А на нагрузку 1 Ом. Этот цифровой мультиметр определяет нагрузку 400 мВ в диапазоне 10 А, поэтому на измерителе 200 мВ при 5 А. Из-за сопротивления измерителя цепь теперь потребляет только 4,8 А. Поскольку к входным клеммам применяется спецификация цифрового мультиметра, любое сопротивление измерительного провода еще больше уменьшит ток. Измерительная нагрузка на диапазоны мА также может быть значительной. Недорогие цифровые мультиметры могут иметь нагрузку 1 В в диапазоне 20 мА.
Включение этого счетчика в цепь низкого напряжения уменьшит ток аналогично примеру 5A. Нагрузку счетчика можно уменьшить, переключившись на более высокий диапазон с меньшим последовательным сопротивлением. Однако это снижает разрешение экрана. Часть «диапазона» спецификации точности (±x цифр) становится более важным фактором для общей точности.
Неправильное чтение мВ как вольт на измерителе с автоматическим выбором диапазона. Использование проверки диодов на светодиодах высокой яркости. Автоматический выбор диапазона является удобной функцией, когда ожидаемый уровень сигнала неизвестен или варьируется. Однако эту возможность следует использовать осторожно. Типичный цифровой мультиметр имеет сигнализатор для определения показаний в милливольтах. Этот маленький индикатор можно легко не заметить, особенно если отображаемое цифровое значение близко к ожидаемому. Например, если ожидаемое показание составляет около 10 В, то показание остаточного напряжения в 10 мВ можно легко принять за ожидаемый сигнал.
Чтобы предотвратить эту ошибку, многие измерители с автоматическим диапазоном также позволяют устанавливать диапазон вручную.
Неверная интерпретация шума от открытого входа ACV как достоверное показание. Большинство цифровых мультиметров имеют входное сопротивление 10 МОм для функции ACV. Паразитная емкость в несколько пф может вызвать показания 10 В или более от близлежащей сетевой цепи 120 В. Это иногда называют призрачным чтением. Функция NCV (бесконтактное напряжение) использует этот эффект для обнаружения наличия напряжения переменного тока. Однако фантомное показание не является допустимым уровнем сигнала. Безопасность оператора также находится под угрозой, если из-за плохого контакта датчика считается, что цепь с опасным напряжением имеет безопасный уровень напряжения. Режим LoZ на некоторых измерителях уменьшает входное сопротивление до 500 кОм или менее, чтобы исключить ложные показания.
Типовая схема проверки диодов в цифровом мультиметре с источниками 1,5-3В.
Этого достаточно для проверки кремниевых диодов, транзисторов Дарлингтона и многих светодиодов. Однако для белых и синих светодиодов требуется прямое смещение более 3 вольт. Простой способ проверить правильность напряжения на измерителе — проверить заведомо исправный светодиод.
Использование неадекватного рейтинга CAT. Рейтинг категории измерения (CAT) указывает, где можно безопасно использовать измеритель. Вкратце, CAT II предназначена для однофазных нагрузок, подключенных к розетке, и низковольтных сетевых цепей. CAT III предназначен для трехфазного распределения, однофазного коммерческого освещения и коротких ответвлений. CAT IV охватывает инженерные коммуникации, служебный вход и любые наружные проводники. Уровень максимального напряжения всегда соответствует уровню категории (например, CAT III 600 В). Счетчик, который может измерять до 1000 В, может быть рассчитан только на максимальное напряжение 600 В в приложении CAT III и не подходит для использования в любом месте CAT IV.
В этой краткой статье описываются лишь некоторые из наиболее распространенных проблем, которые могут возникнуть при использовании цифрового мультиметра. Важно прочитать руководство, чтобы ознакомиться с возможностями, работой и безопасным применением измерителя. Перед использованием проверьте измерительные провода на предмет защиты пальцев, закрытых входных разъемов, соответствующего номинального напряжения и хорошей изоляции. Надевайте защитные очки и другое защитное снаряжение при тестировании любых цепей с опасным напряжением или большими токами. Помните пословицу старого электрика — держите одну руку в кармане.
Связаться с Weschler
Как определить точность цифрового мультиметра
Если вы не уверены, насколько точны измерения вашего цифрового мультиметра, найдите характеристики его точности в руководстве по эксплуатации, а затем прочтите его, чтобы узнать остальную часть истории.
Большинство ручных цифровых мультиметров более точны, чем можно было бы ожидать, включая самые дешевые модели.
В дополнение к вольтам, омам и амперам многие также могут измерять частоту и емкость.
Точность электронного измерения определяет, насколько близко указанное значение к истинному значению измеренного сигнала. Точность аналоговых счетчиков обычно указывается в процентах от показаний полной шкалы. Когда измеренное значение близко к полной шкале или, по крайней мере, превышает 2/3 полной шкалы, опубликованная точность имеет смысл. Однако чем дальше показание от полной шкалы, тем больше оно может отклоняться от истинного значения, если рассматривать его в процентах от показаний, а не в процентах от полной шкалы.
Например, аналоговый вольтметр с точностью ±3% настроен на диапазон от 0 до 100 В. Исходя из этой точности, его указатель может быть на 3 вольта (100 В x 0,03 = 3 В) ниже или выше истинного показания. Если истинное измеренное значение составляет, например, 90,0 В, показания счетчика могут составлять от 87 В до 93 В или ± 3,3% от показаний. Однако 10,0 В, измеренные по шкале 100 В того же вольтметра, могут показывать от 7 В до 13 В, или ± 30 % от фактического показания, в то время как измеритель технически соответствует спецификациям.
Таким образом, чтобы поддерживать разумную точность, выберите диапазон аналогового измерителя, который поместит указатель между 2/3 полной шкалы и полной шкалой.
По сравнению с аналоговыми мультиметрами цифровые мультиметры (DMM) имеют много практических преимуществ. Они представляют данные измерений в прямом формате, который не требует вычисления точного значения, и они свободны от погрешности параллакса аналоговых счетчиков. В отличие от движения аналоговых счетчиков, дисплеи цифровых мультиметров не имеют движущихся частей, не подвержены износу и ударам. Цифровые мультиметры автоматически определяют полярность, показывают положительные и отрицательные значения, имеют гораздо лучшую защиту от перегрузки и предлагают как автоматический, так и ручной выбор диапазона.
Все эти особенности заставляют многих пользователей цифрового мультиметра полагать, что, поскольку измеритель отображает измеренное значение в прямом десятичном формате, отображаемое число является истинным значением измеряемого параметра.
Другие читают руководство по эксплуатации счетчика, чтобы найти основные характеристики точности, например ±2%, и ожидают, что все показания будут в пределах этой погрешности. Однако для расчета фактического отклонения от истинного значения, которое производитель счетчика может заявить и которое все еще находится в пределах спецификаций, требуется гораздо более глубокое понимание опубликованных спецификаций электросчетчика. Например, сначала посмотрите, как разрешение и диапазон цифрового мультиметра влияют на точность, затем прочитайте следующие примеры и узнайте, что на самом деле имеют в виду производители измерителей.
Цифры на дисплее, счетчики цифрового мультиметра и разрешение
Большинство портативных цифровых мультиметров имеют так называемый «3½-разрядный» дисплей. Три полных числовых символа справа могут отображать любое значение от 0 до 9, но первая (самая значащая) цифра может быть только 0 или 1 и называется «½ цифрой». Такие счетчики могут отображать числа от 0 до 1999.
Они также известны как цифровые мультиметры на 2000 отсчетов.
Разрешение цифрового мультиметра зависит от максимального числа отсчетов аналого-цифрового преобразователя (АЦП) во время полного преобразования. Например, теоретическое разрешение счетчика на 2000 отсчетов с 3½-разрядным дисплеем составляет (1/2000)(100%) = 0,05%. Однако практическое разрешение также учитывает количество наименее значимых отсчетов — аналогично рейтингу точности.
Наиболее точное показание для аналогового счетчика — это положение стрелки между 2/3 полной шкалы и полной шкалой.
Как правило, при измерении напряжения постоянного тока используются возможности полного счета АЦП, поскольку преобразование сигнала выполняется достаточно просто: используются резистивные делители и фильтры. Другие функции могут иметь ограниченный диапазон или требовать формирования сигнала, которое ограничивает входной диапазон АЦП и дает более грубое разрешение. Ручные цифровые мультиметры с высоким разрешением часто имеют 4,5-разрядный дисплей (20000 отсчетов) и могут отображать любое значение от 0 до 19.
999. Счетчики на 40000 отсчетов имеют 4¾-разрядный дисплей и могут отображать любое значение от 0 до 39999. Где-то посередине находятся 3¾-разрядные дисплеи или цифровые мультиметры на 4000 отсчетов. Многие цифровые мультиметры временно закрывают первую цифру, если она содержит ноль.
Большее количество отсчетов должно привести к более высокому разрешению, и обычно цифровые мультиметры с более высоким разрешением имеют более высокую точность. Однако точность цифрового мультиметра также зависит от других конструктивных факторов, таких как точность АЦП, допуски компонентов, уровень шума и стабильность внутренних эталонов. Таким образом, не следует автоматически предполагать, что 4½-разрядный счетчик в 10 раз более точен, чем 3½-разрядный. Кроме того, поскольку цифровые мультиметры имеют автоматическое определение полярности, они отображают отрицательные значения, равные по диапазону положительным значениям. То есть дисплей цифрового мультиметра с 3½ разрядами может отображать любое число от -19 доОт 99 до 0 и от 0 до 1999.
Диапазоны
Сначала выберите самый высокий диапазон, чтобы уберечь измеритель от повреждений, а затем переключайтесь на более низкие диапазоны, чтобы получить наиболее точные измерения, доступные для данного расходомера. Выбор диапазона на самых дешевых цифровых мультиметрах обычно осуществляется вручную: пользователь устанавливает поворотный переключатель в положение, соответствующее диапазону требуемой функции. Например, типичный набор доступных диапазонов в вольтах постоянного тока 3½-разрядного цифрового мультиметра будет включать 200 мВ, 2 В, 20 В, 200 В и 1000 В (или более низкое значение). Верхний диапазон ограничен максимальным напряжением, с которым измеритель может безопасно работать.
Для счетчиков с ручным изменением диапазона переключитесь на диапазон, обеспечивающий максимальное количество разрядов для неизвестного напряжения. Например, при измерении 1,5-вольтовой батареи в самом высоком диапазоне 1000 В будет отображаться только «1».
При переключении на диапазон 200 В на дисплее будет отображаться 1,5, в диапазоне 20 В может отображаться 1,52, а наиболее точное показание получается в диапазоне 2 В: возможно, 1,523. Это станет более очевидным в следующем разделе, посвященном точности цифрового мультиметра.
Точность цифрового мультиметра
В некоторых руководствах по эксплуатации базовая погрешность счетчика указана как ± % от показаний. Например, если базовая погрешность измерителя в диапазоне напряжения постоянного тока составляет ±1 %, а истинное напряжение составляет 1,00 В, ожидается, что измеритель будет отображать показание 1,00 В ±1 % или от 0,99 до 1,01 В. Однако базовая точность не учитывает внутреннюю работу АЦП (который лежит в основе каждого цифрового мультиметра) и других схем на аналоговой стороне. Эти схемы и АЦП имеют допуски, нелинейности и смещения, которые варьируются от функции к функции. Кроме того, шум сигнала может потребовать ограничения разрешения. Чтобы предоставить пользователям измерителей более точное значение, производители цифровых мультиметров представляют спецификации точности в следующем формате:
Полные характеристики точности: ±(% от показания + число LSD)
Где:
Показание = истинное значение сигнала, измеряемого цифровым мультиметром
LSD = младший значащий разряд
LSD представляет величину неопределенности из-за внутренних смещений, шума и ошибок округления.
Для данного цифрового мультиметра количество LSD варьируется от функции к функции и даже от диапазона к диапазону для одной и той же функции. Точность и выбор диапазона нужно рассматривать самостоятельно, иначе недоразумение может привести к грубым ошибкам. Например, рассмотрим следующее:
Цифровой мультиметр с 3,5-разрядным дисплеем измеряет выходной сигнал опорного сигнала с точностью 1,2 В. Предположим, что истинное напряжение составляет 1200 В. В руководстве по цифровому мультиметру указана точность измерения напряжения постоянного тока как ±(0,5% + 3). Как следует измерять напряжение и интерпретировать показания?
Сначала установите прибор на диапазон 200 В. Дисплей отобразит измеренное напряжение как XX.X. Процент показаний составляет (1,200)(0,5)/100 = 0,006 В, что даже невозможно увидеть на дисплее, поскольку отображается только одна цифра после запятой. Однако при учете трех допустимых значений LSD следует учитывать, что последняя цифра на дисплее может отличаться на ±3 значения.
Так, измеритель может отображать значение 1,2 ± 0,3 В или диапазон 0,9V до 1,5 В. Это потенциальная ошибка ± 25 % с учетом всех факторов, которая неприемлема для точного измерения.
Установите переключатель в положение 20 В, и значение будет отображаться в виде X.XX, что повышает точность. Полную точность можно рассчитать как ± (1,200)(0,5)/100 +0,03) = ± 0,036 В. Таким образом, любое показание между 1,16 В и 1,23 В находится в пределах технических характеристик точности. Эта полная точность составляет ± 3% от показаний, что лучше, но все же недостаточно точно.
Наконец, установите цифровой мультиметр на диапазон 2 В. Формат отображения изменится на X.XXX. Процент чтения не меняется, но третий LSD становится меньшим фактором. Полную точность можно определить как ± (1,200)(0,5)/100 +0,003) = ±0,009V. Показания счетчика могут находиться только в узком диапазоне от 1,191 В до 1,209 В. Теперь полная точность составляет всего ± 0,75% от показаний, что достаточно для измерения.
Таким образом, выбор наименьшего диапазона измерения до того, как цифровой мультиметр выйдет за пределы диапазона, снижает негативное влияние количества LSD и дает наиболее точные результаты.
Время, температура и влажность
Когда был изготовлен или откалиброван ваш прибор? Большинство производителей счетчиков и службы калибровки гарантируют характеристики точности только в течение одного года. После этого цифровой мультиметр может не поддерживать свою точность в опубликованных пределах. Таким образом, если точность должна быть гарантирована, счетчик необходимо калибровать примерно раз в год.
Наиболее точное показание цифрового счетчика находится в наименьшем диапазоне, в котором самая значащая цифра находится в крайнем левом положении. Выберите самый низкий диапазон измерения на цифровом мультиметре до того, как он выйдет за пределы диапазона, чтобы считывать наиболее точные результаты. Например, на первом рисунке цифровой мультиметр считывает неизвестное низкое напряжение (которое выглядит равным 1,4 В), отображаемое в диапазоне 200 В постоянного тока.
Первоначально чтение выглядит приемлемым. Однако переключение на диапазон 20 В постоянного тока повышает точность; показание теперь составляет 1,58 В, потому что ошибка младшего разряда (LSD) помещается в сотые доли вольта. Наконец, после переключения цифрового мультиметра в положение 2 В пост. тока показание составляет 1,602 В. Тогда становится очевидным, почему отсчет LSD может стать более значительным источником ошибки, чем точность, если не учитывать выбор диапазона.
Не используйте прибор, если температура окружающей среды выше или ниже указанного диапазона рабочих температур. В дополнение к спецификациям рабочей температуры электронных компонентов внутри счетчика, ЖК-дисплеи печально известны тем, что становятся вялыми и в конечном итоге гаснут при отрицательных температурах. При высоких температурах ЖК-дисплеи отображают фантомные изображения выключенных сегментов, и они со временем темнеют.
Многие высококачественные цифровые мультиметры, выпускаемые крупными производителями, имеют диапазон рабочих температур от 20°C до +55°C.
Этот широкий диапазон температур гарантирует, что измеритель будет работать достаточно хорошо в большинстве внутренних и наружных условий. Однако опасайтесь недорогих счетчиков: многие из них гарантированно надежно работают только при температуре от 0°C до +40°C. В любом случае эти характеристики верны только тогда, когда относительная влажность ниже определенного значения, обычно от 80 до 90%.
Не путайте рабочую температуру с температурным диапазоном, для которого производитель указывает точность счетчика.
По сравнению с диапазоном рабочих температур от 20°C до +55°C, характеристики точности обычно гарантируются только в гораздо более узком диапазоне от 18°C до 28°C (23±5°C) и часто при более низком уровне влажности. В некоторых спецификациях счетчика указано значение температурного коэффициента, которое помогает рассчитать точность конкретной функции для всего диапазона рабочих температур. Типичным примером температурного коэффициента может быть 0,05 умножения (указанная точность) на каждый °C между 20°C и 18°C и от 28°C до +55°C.
