توضیح مفصل انتخاب محدوده مولتی متر و خطای اندازه گیری

توضیح مفصل انتخاب محدوده مولتی متر و خطای اندازه گیری

هنگام اندازه گیری با مولتی متر خطاهای خاصی وجود خواهد داشت. برخی از این خطاها حداکثر خطاهای مطلق مجاز توسط سطح دقت خود ابزار هستند. برخی از آنها خطاهای انسانی ناشی از تنظیم و استفاده نادرست است. اگر به درستی ویژگی های مولتی متر و علل خطاهای اندازه گیری را درک کنید و به روش ها و روش های صحیح اندازه گیری تسلط داشته باشید، 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 در هنگام استفاده باید به نکات زیر توجه ویژه داشت:

1. قبل از اندازه گیری، مولتی متر را به صورت افقی قرار دهید و تنظیم مکانیکی صفر را انجام دهید.

2. هنگام مطالعه چشمان خود را عمود بر نشانگر نگه دارید.

3. هنگام اندازه گیری مقاومت، هر بار که دنده را عوض می کنید باید تنظیم صفر انجام شود. اگر نمی تواند به صفر برسد، باتری را با یک باتری جدید جایگزین کنید.

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 ایجاد شوک الکتریکی جلوگیری کنید.

5. هنگام اندازه گیری مقاومت در مدار RC، منبع تغذیه مدار را قطع کنید و قبل از اندازه گیری مجدد، تمام برق ذخیره شده در خازن را تخلیه کنید. پس از حذف خطاهای خواندن انسانی، برخی از تجزیه و تحلیل ها را در مورد سایر خطاها انجام می دهیم.

1. خطای انتخاب و اندازه گیری محدوده ولتاژ و جریان مولتی متر
سطوح دقت مولتی مترها به طور کلی به چند سطح تقسیم می شوند مانند {0}}.1، 0.5، 1.5، 2.5، 5 و غیره. کالیبراسیون سطح دقت (دقت) ولتاژ DC، جریان، ولتاژ AC، جریان و سایر دنده ها با درصد حداکثر خطای مطلق مجاز △X و مقدار مقیاس کامل محدوده انتخاب شده نشان داده می شود. با فرمول بیان می شود: A%=(△X/مقدار مقیاس کامل)×100%... 1

(1) خطای ناشی از استفاده از مولتی متر با دقت های مختلف برای اندازه گیری ولتاژ یکسان

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

راه حل: از معادله 1: اندازه گیری متر اول: حداکثر خطای مطلق مجاز

△X1=±0.5%×100V=±0.50V.

تست متر دوم: حداکثر خطای مطلق مجاز

△X2=±2.5%×l5V=±0.375V.

با مقایسه △X1 و △X2 می توان دریافت که اگرچه دقت متر اول از متر دوم بیشتر است، اما خطای اندازه گیری با استفاده از متر اول بزرگتر از خطای اندازه گیری با استفاده از متر دوم است. متر 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 اندازه گیری مناسب را نیز انتخاب کنید. فقط با انتخاب صحیح محدوده اندازه گیری می توان دقت بالقوه مولتی متر را آزاد کرد.

(2) خطای ناشی از اندازه گیری ولتاژ یکسان با محدوده های مختلف یک مولتی متر
به عنوان مثال: مولتی متر MF{0}} دارای دقت سطح 2.5 است. از دنده های 100 و 25 ولت برای اندازه گیری ولتاژ استاندارد 23 ولت استفاده می کند. کدام دنده کمترین خطا را دارد؟

راه حل: حداکثر خطای مطلق مجاز بلوک 100 ولت:

X(100)=±2.5%×100V=±2.5V.

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

برای اندازه گیری ولتاژ استاندارد 23 ولت از دنده 100 ولت استفاده کنید. مقدار روی مولتی متر بین 20.5 تا 25.5 ولت است. برای اندازه گیری ولتاژ استاندارد 23 ولت از دنده 25 ولت استفاده کنید. مقدار روی مولتی متر بین 22.375 ولت و 23.625 ولت است. با قضاوت از نتایج فوق، △X (100) بزرگتر از △X (25) است، یعنی خطای اندازه گیری بلوک 100 ولت بسیار بزرگتر از خطای اندازه گیری بلوک 25 ولت است. بنابراین، زمانی که یک مولتی متر ولتاژهای مختلف را اندازه گیری می کند، خطاهای حاصل از اندازه گیری با دامنه های مختلف متفاوت است. در شرایطی که مقدار سیگنال اندازه گیری شده برآورده شود، باید تا حد امکان یک چرخ دنده با برد کوچک 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 MF{0}} دارای دقت 2.5 است. از دنده 100 ولت برای اندازه گیری ولتاژ استاندارد 20 و 80 ولت استفاده می کند. کدام دنده کمترین خطا را دارد؟

راه حل: حداکثر خطای نسبی: △A%=حداکثر خطای مطلق △X/تنظیم ولتاژ استاندارد اندازه‌گیری شده × 100%, حداکثر خطای مطلق در بلوک 100 ولت △X (100)=±2.5% × 100V { {8}} ± 2.5 ولت.

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

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

A(80)%=±(2.5V/80V)×100%=±3.1%.

با مقایسه حداکثر خطای نسبی ولتاژهای اندازه گیری شده 20 ولت و 80 ولت، می بینیم که اولی خطای بسیار بیشتری نسبت به دومی دارد. بنابراین، هنگام استفاده از همان محدوده یک مولتی متر برای اندازه گیری دو ولتاژ مختلف، ولتاژی که به مقدار مقیاس کامل نزدیکتر است، دقت بالاتری خواهد داشت. بنابراین، هنگام اندازه گیری ولتاژ، ولتاژ اندازه گیری شده باید بالاتر از 2/3 محدوده مولتی متر نشان داده شود. فقط از این طریق می توان خطاهای اندازه گیری را کاهش داد.

2. انتخاب محدوده و خطای اندازه گیری مانع الکتریکی
هر محدوده مقاومت الکتریکی می تواند مقادیر 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. علاوه بر این، مقاومت داخلی هر محدوده برابر است با عدد مقیاس مرکزی ضرب در طول قوس خط کش که به آن "مقاومت مرکزی" 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 دارد. دقت آن با فرمول زیر بیان می شود:

R%=(△R/مقاومت مرکز)×100%……2

(1) هنگام استفاده از مولتی متر برای اندازه گیری مقاومت یکسان، 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. سطح دقت 2.5 است. از آن برای اندازه گیری مقاومت استاندارد 500Ω استفاده کنید و بپرسید که آیا از بلوک R×l0 یا بلوک R×100 برای اندازه گیری استفاده می کنید، کدام یک خطای بزرگتر دارد؟ حل: از معادله 2:

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

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

مقایسه نتایج محاسباتی نشان می‌دهد که خطاهای اندازه‌گیری زمانی که محدوده‌های مقاومت مختلف انتخاب می‌شوند، بسیار متفاوت هستند. بنابراین، هنگام انتخاب محدوده دنده، سعی کنید مقدار مقاومت اندازه گیری شده را در مرکز طول قوس مقیاس برد نگه دارید. دقت اندازه گیری بالاتر خواهد بود.