نحوه انتخاب محدوده مولتی متر و آنالیز خطای اندازه گیری

نحوه انتخاب محدوده مولتی متر و تحلیل خطای اندازه گیری

هنگام اندازه گیری با مولتی متر خطاهایی وجود خواهد داشت. برخی از این خطاها حداکثر خطاهای مطلق مجاز توسط کلاس دقت خود متر هستند. برخی خطاهای انسانی ناشی از تنظیم و استفاده نادرست است. با درک صحیح ویژگی های مولتی متر و علل خطاهای اندازه گیری و تسلط بر روش ها و روش های صحیح اندازه گیری، می توانید خطاهای اندازه گیری را کاهش دهید.

خطای خواندن انسان یکی از دلایلی است که بر دقت اندازه گیری تأثیر می گذارد. اجتناب ناپذیر است، اما می توان آن را به حداقل رساند. بنابراین، باید توجه ویژه ای به نکات زیر در استفاده شود: 1. مولتی متر را به صورت افقی قرار دهید و قبل از اندازه گیری، تنظیم مکانیکی صفر را انجام دهید. 2. هنگام مطالعه، چشم ها را به سمت اشاره گر عمودی نگه دارید. 3. هنگام اندازه گیری مقاومت، با هر بار تعویض دنده، تنظیم صفر باید انجام شود. وقتی روی صفر تنظیم نمی شود، باتری جدید باید تعویض شود. 4. هنگام اندازه گیری مقاومت یا ولتاژ بالا، قسمت فلزی سرب تست را با دستان خود نگه ندارید تا از شنت مقاومت بدن انسان، افزایش خطای اندازه گیری یا شوک الکتریکی جلوگیری شود. 5. هنگام اندازه گیری مقاومت در مدار RC، لازم است قبل از اندازه گیری، برق مدار را قطع کرده و برق ذخیره شده در خازن را تخلیه کنید. پس از حذف خطاهای خواندن انسان، برخی از خطاها را تجزیه و تحلیل می کنیم.

1. خطای انتخاب و اندازه گیری محدوده ولتاژ و جریان مولتی متر

سطح دقت مولتی متر به طور کلی به سطوح {{0}}.1، 0.5، 1.5، 2.5، 5 و سطوح دیگر تقسیم می شود. برای ولتاژ DC، جریان، ولتاژ AC، جریان و سایر دنده ها، کالیبراسیون درجه دقت (دقت) با درصد حداکثر خطای مطلق مجاز △X و مقدار مقیاس کامل محدوده انتخاب شده بیان می شود. با فرمول بیان می شود: یک درصد =(△X/مقدار مقیاس کامل)×100 درصد ...... 1

(1) استفاده از مولتی متر با دقت متفاوت برای اندازه گیری خطای یک ولتاژ

به عنوان مثال: یک ولتاژ استاندارد 10 ولت وجود دارد و با دو مولتی متر 100 ولت، 0.5 و 15 ولت و 2.5 اندازه گیری می شود. کدام متر کمترین خطای اندازه گیری را دارد؟

راه حل: به دست آمده از فرمول 1: متر اول اندازه گیری می شود: حداکثر خطای مطلق مجاز

△X{{0}}±0.5 درصد ×100V=±0.50V.

اندازه گیری جدول دوم: حداکثر خطای مطلق مجاز

△X{{0}}±2.5 درصد ×l5V=±0.375V.

با مقایسه △X1 و △X2 می توان دریافت که اگرچه دقت ساعت اول بیشتر از ساعت دوم است، اما خطای اندازه گیری ساعت اول بیشتر از ساعت دوم است. بنابراین مشاهده می شود که هنگام انتخاب مولتی متر هر چه دقت بالاتر باشد بهتر است. با یک مولتی متر با دقت بالا باید محدوده مناسب را انتخاب کرد. تنها با انتخاب محدوده صحیح می توان دقت بالقوه مولتی متر را به کار برد.

(2) خطای ناشی از اندازه گیری ولتاژ یکسان با محدوده های مختلف یک مولتی متر

به عنوان مثال: مولتی متر از نوع MF-30، دقت آن 2.5 است، دنده 100 ولت و دنده 25 ولت را برای اندازه گیری ولتاژ استاندارد 23 ولت انتخاب کنید، کدام دنده کمترین خطا را دارد؟

راه حل: حداکثر خطای مطلق مجاز بلوک 100 ولت است:

X(100){1}}±2.5 درصد ×100V=±2.5V.

حداکثر خطای مطلق مجاز بلوک 25 ولت: △X(25)=±2.5 درصد ×25V=±0.625V. از راه حل بالا می توان دریافت که:

از دنده 100 ولت برای اندازه گیری ولتاژ استاندارد 23 ولت استفاده کنید و مقدار مشخص شده روی مولتی متر بین 20.5 ولت تا 25.5 ولت است. برای اندازه گیری ولتاژ استاندارد 23 ولت از دنده 25 ولت استفاده کنید و مقدار نشانگر روی مولتی متر بین 22.375 ولت و 23.625 ولت است. از نتایج فوق، △X (100) بزرگتر از △X (25) است، یعنی خطای اندازه گیری 100 ولت بسیار بزرگتر از اندازه گیری 25 ولت است. بنابراین، هنگامی که یک مولتی متر ولتاژهای مختلف را اندازه گیری می کند، خطاهای تولید شده توسط محدوده های مختلف متفاوت است. در صورت ارضای مقدار سیگنال اندازه گیری شده، محدوده کوچک باید تا حد امکان انتخاب شود. این دقت اندازه گیری را بهبود می بخشد.

(3) خطای ناشی از اندازه گیری دو ولتاژ مختلف با محدوده یکسان یک مولتی متر

به عنوان مثال: مولتی متر نوع MF-30، دقت آن 2.5 است، برای اندازه گیری ولتاژ استاندارد 20 و 80 ولت از دنده 100 ولت استفاده کنید، کدام دنده کمترین خطا را دارد؟

راه حل: حداکثر خطای نسبی: △یک درصد =حداکثر خطای مطلق △X/تنظیم ولتاژ استاندارد اندازه‌گیری شده×100 درصد، حداکثر خطای مطلق بلوک 100 ولت △X(100){4}}±2.5 درصد ×100 ولت =±2.5 ولت.

برای 20 ولت، مقدار نشانگر آن بین 17.5 ولت -22.5 ولت است. حداکثر خطای نسبی: A(20) درصد =(±2.5V/20V)×100 درصد =±12.5 درصد .

برای 80 ولت، مقدار نشانگر آن بین 77.5 ولت -82.5 ولت است. حداکثر خطای نسبی آن عبارت است از:

A(80) درصد =±(2.5V/80V)×100 درصد =±3.1 درصد .

با مقایسه حداکثر خطای نسبی ولتاژ اندازه گیری شده 20 ولت و 80 ولت، می توان دریافت که خطای اولی بسیار بزرگتر از دومی است. بنابراین، هنگام استفاده از همان محدوده یک مولتی متر برای اندازه گیری دو ولتاژ مختلف، هرکس به مقدار محدوده کامل نزدیکتر باشد، دقت بالاتری دارد. بنابراین، هنگام اندازه گیری ولتاژ، ولتاژ اندازه گیری شده باید در بیش از 2/3 محدوده مولتی متر نشان داده شود. فقط از این طریق می توان خطای اندازه گیری را کاهش داد.

2. انتخاب محدوده و خطای اندازه گیری مانع الکتریکی

هر محدوده مانع الکتریکی می تواند مقدار مقاومت از 0 تا ∞ را اندازه گیری کند. مقیاس اهم متر یک مقیاس معکوس غیر خطی و ناهموار است. به صورت درصدی از طول قوس خط کش بیان می شود. و مقاومت داخلی هر محدوده برابر است با مقیاس مرکزی طول قوس مقیاس ضرب در ضریب ضرب که به آن «مقاومت مرکز» می گویند. به این معنا که وقتی مقاومت اندازه گیری شده برابر با مقاومت مرکزی محدوده انتخاب شده باشد، جریانی که در مدار می گذرد نصف جریان در مقیاس کامل است. اشاره گر در مرکز ترازو قرار می گیرد. دقت آن به صورت زیر بیان می شود:

درصد R =(△R/مقاومت مرکز)×100 درصد ……2

(1) هنگام اندازه گیری مقاومت مشابه با یک مولتی متر، خطا ناشی از انتخاب محدوده های مختلف است

به عنوان مثال: مولتی متر MF{{0}}، مقاومت مرکزی بلوک Rxl0 250Ω است. مقاومت مرکزی بلوک R×l00 2.5kΩ است. امتیاز دقت 2.5 است. از آن برای اندازه گیری مقاومت استاندارد 500Ω استفاده کنید و از بلوک R×10 و بلوک R×100 بپرسید که کدامیک بیشترین خطا را دارد؟ راه حل: از فرمول 2، به دست می آوریم:

R×l0 بلوک حداکثر خطای مجاز مطلق △R(10)=مقاومت مرکزی×R درصد =250Ω×(±2.5) درصد =±6.25Ω. از آن برای اندازه گیری مقاومت استاندارد 500Ω استفاده کنید، مقدار نشانگر مقاومت استاندارد 500Ω بین 493.75Ω-506.25Ω است. حداکثر خطای نسبی: ±6.25÷500Ω×100 درصد =±1.25 درصد است.

حداکثر خطای مطلق مجاز بلوک R×l00 △R(100)=مقاومت مرکزی×R％2.5kΩ×(±2.5)％=±62.5Ω. از آن برای اندازه گیری مقاومت استاندارد 500Ω استفاده کنید، مقدار نشانگر مقاومت استاندارد 500Ω بین 437.5Ω-562.5Ω است. حداکثر خطای نسبی: ±62.5÷500Ω×100 درصد =±10.5 درصد است.

مقایسه نتایج محاسبات نشان می‌دهد که وقتی محدوده‌های مقاومت مختلف انتخاب می‌شوند، خطاهای تولید شده توسط اندازه‌گیری بسیار متفاوت هستند. بنابراین، هنگام انتخاب محدوده دنده، سعی کنید مقدار مقاومت اندازه گیری شده را در مرکز طول قوس مقیاس برد قرار دهید. دقت اندازه گیری بالاتر خواهد بود.