第四節(jié)
萬(wàn)用表的準(zhǔn)確度等級(jí)及測(cè)量誤差分析

按萬(wàn)用表的測(cè)量準(zhǔn)確度大小所劃分的級(jí)別，稱(chēng)為萬(wàn)用表的準(zhǔn)確度等級(jí)。劃分的依據(jù)是儀表的基本誤差，該誤差是在規(guī)定的正常的測(cè)量條件下所具有的誤差。指針式萬(wàn)用表的準(zhǔn)確度等級(jí)有1.0級(jí)、1.5級(jí)、2.5級(jí)、5.0級(jí)，進(jìn)口的萬(wàn)用表還有0.5級(jí)。準(zhǔn)確度等級(jí)的標(biāo)注方法有3種，分別代表不同數(shù)值的測(cè)量誤差。有的萬(wàn)用表還標(biāo)有3個(gè)精度等級(jí)：-2.5、～5.0、Ω2.5。其中-2.5表示直流量程的基本誤差為2.5%，～5.0表示交流量程的基本誤差為5.0%，Ω2.5表示電阻量程的基本誤差為刻度弧線長(zhǎng)的2.5%。

人為讀數(shù)誤差是影響測(cè)量精度的原因之一，它雖是不可避免的，但可盡量減小。主要應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

①測(cè)量前要把萬(wàn)用表水平放置，進(jìn)行機(jī)械調(diào)零；

②讀數(shù)時(shí)眼睛要與表針保持垂直；

③測(cè)電阻時(shí)，每改變一次擋位都要先行調(diào)零，若調(diào)不到零，則要更換新電池；

④測(cè)量電阻或高壓時(shí)，不能用手捏住表筆的金屬部分，以免增大測(cè)量誤差或觸電；

⑤測(cè)量在路電阻時(shí)，要切斷電路電源，并將電容器放電后再進(jìn)行測(cè)量。

除人為讀數(shù)誤差外，萬(wàn)用表還存在以下其他誤差。

一、直流電壓擋的量程選擇與測(cè)量誤差

萬(wàn)用表直流電壓擋的總內(nèi)阻是隨電壓量程而改變的，低壓擋的阻值較小，高壓擋的較大。在測(cè)量直流電壓時(shí)，電表與被測(cè)電路并聯(lián)，使等效的并聯(lián)電阻下降，形成分流，使測(cè)得的電壓值比實(shí)際值要低。電表分流的影響和并聯(lián)電阻的大小有關(guān)，因此萬(wàn)用表總內(nèi)阻越高，其測(cè)量誤差就越小。用萬(wàn)用表測(cè)量電壓時(shí)，應(yīng)選用內(nèi)阻遠(yuǎn)大于被測(cè)電阻電阻值的擋位測(cè)量，否則會(huì)產(chǎn)生較大的誤差。

例如，一塊MF-30型萬(wàn)用表，其準(zhǔn)確度等級(jí)為2.5級(jí)，選用100V擋和25V擋測(cè)量23V標(biāo)準(zhǔn)電壓。

100V擋最大絕對(duì)允許誤差為ΔA₁=±2.5%×100V=2.5V。

25V擋最大絕對(duì)允許誤差為ΔA₂=±2.5%×25V=0.625V。

用100V擋測(cè)量23V標(biāo)準(zhǔn)電壓，萬(wàn)用表的示值在20.5～25.5V之間；用25V擋測(cè)量23V標(biāo)準(zhǔn)電壓，萬(wàn)用表的示值在20.375～23.625V之間。由上面的式子可以看出ΔA₁＞ΔA₂，即100V擋的測(cè)量誤差比25V擋的測(cè)量誤差大得多。

因此，同一萬(wàn)用表測(cè)量不同電壓時(shí)，不同量程所產(chǎn)生的誤差是不同的。在滿足被測(cè)電量讀數(shù)的情況下，應(yīng)盡量選用量程小的擋別，這樣可以提高測(cè)量的精確度。

二、直流電流擋的量程選擇與測(cè)量誤差

用萬(wàn)用表測(cè)量直流電流時(shí)，電表必須串入被測(cè)電路。從串聯(lián)電阻的觀點(diǎn)來(lái)看，對(duì)回路電阻高的電路影響較小，也就是說(shuō)在高電壓、高電阻的電路內(nèi)測(cè)量電流所造成的誤差可忽略不計(jì)。但在測(cè)量低電壓、低電阻的電路時(shí)，就要考慮此項(xiàng)誤差。

為了減小測(cè)量誤差，應(yīng)盡量采用大電流量程即低內(nèi)阻擋測(cè)量。必要時(shí)還可通過(guò)測(cè)量回路電阻兩端的電壓來(lái)間接地測(cè)定電流。

三、電阻擋的量程選擇與測(cè)量誤差

理論上，電阻擋的每個(gè)量程都可以測(cè)量0Ω～∞的電阻值，歐姆表的標(biāo)尺刻度是非線性不均勻的倒刻度，是用標(biāo)尺弧長(zhǎng)的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示的，而且各量程的內(nèi)阻等于標(biāo)尺弧長(zhǎng)的中心刻度數(shù)乘以倍率，稱(chēng)為“中心電阻”。也就是說(shuō)，當(dāng)被測(cè)電阻等于所選量程的中心電阻時(shí)，電流中流過(guò)的是滿度電流的一半，指針指示的刻度中央，其準(zhǔn)確度等級(jí)可用下式來(lái)表示：

R%=（ΔR/中心電阻）×100%

例如，用同一塊萬(wàn)用表測(cè)量同一電阻時(shí)，選用不同的量程產(chǎn)生的誤差不同。

一塊MF-30型萬(wàn)用表，其R×10擋的中心電阻為250Ω，R×100擋的中心電阻為2.5kΩ，準(zhǔn)確度等級(jí)為2.5級(jí)，現(xiàn)要測(cè)量一個(gè)500Ω的標(biāo)準(zhǔn)電阻，試問(wèn)用R×10擋和R×100擋測(cè)量，哪個(gè)誤差大？

解　由上式得R×10擋的最大絕對(duì)允許誤差為

ΔR（10）=中心電阻×R%=250×（±2.5）%=±6.25（Ω）

用它測(cè)量500Ω的標(biāo)準(zhǔn)電阻，示值介于493.75～506.25Ω之間，最大相對(duì)誤差為±6.25÷500×100%=±1.25%。

同理，可計(jì)算出R×100擋最大絕對(duì)允許誤差為ΔR（100）=±62.5Ω，用它測(cè)量500Ω的標(biāo)準(zhǔn)電阻，示值介于437.5～562.5Ω之間，最大相對(duì)誤差為±62.5÷500×100%=±12.5%。

以上計(jì)算結(jié)果對(duì)比表明，選擇不同的電阻量程，測(cè)量產(chǎn)生的誤差相差很大，因此，在選擇擋位時(shí)，要盡量使被測(cè)電阻值處于量程標(biāo)尺弧長(zhǎng)的中心部位，這樣測(cè)量精度會(huì)更高。

四、交流電壓擋的量程選擇與測(cè)量誤差

萬(wàn)用表測(cè)量交流電壓時(shí)是先將交流電壓通過(guò)整流變成直流電壓來(lái)測(cè)量的。因此，測(cè)量交流電壓時(shí)除了直流測(cè)量的誤差外，還要受到頻率的影響。一般地，萬(wàn)用表交流電壓擋適用的額定頻率為45～1000Hz，如MF-30型指針式萬(wàn)用表。在測(cè)量頻率更高的電壓時(shí)，由于整流二極管的結(jié)電容的原因會(huì)使整流頻率降低，且頻率愈高，影響愈嚴(yán)重。

另外，指針式萬(wàn)用表輸入電阻不高，且不能測(cè)量1V以下的交流電壓。萬(wàn)用表只適合測(cè)量波形失真小于2%的正弦電壓。