בחירת טווח של מודד וניתוח שגיאות מדידה

בחירת טווח של מודד וניתוח שגיאות מדידה

רמת הדיוק של המולטימטר מחולקת בדרך כלל למספר רמות כגון {{0}}.1, 0.5, 1.5, 2.5 ו-5. עבור מתח DC, זרם, מתח AC, זרם וגלגלי שיניים אחרים, כיול רמת הדיוק (הדיוק) מתבטא באחוז השגיאה המוחלטת המקסימלית המותרת △X וערך קנה המידה המלא של הטווח הנבחר. מבוטא בנוסחה: אחוז =(△X/ערך בקנה מידה מלא)×100 אחוז ... 1

(1) שימוש במולטימטרים בעלי דיוק שונה למדידת השגיאה שנוצרת מאותו מתח

לדוגמה: יש מתח סטנדרטי של 10V, ושני מולטימטרים עם טווח 100V, רמה 0.5 ורמה של 15V, רמה 2.5 משמשים למדידה. באיזה מד יש שגיאת מדידה קטנה יותר?

פתרון: מנוסחה 1, נוכל לקבל: מדידת המטר הראשון: השגיאה המוחלטת המקסימלית המותרת

△X{{0}}±0.5 אחוז ×100V=±0.50V.

בדיקת המונה השנייה: השגיאה המוחלטת המרבית המותרת

△X{{0}}±2.5 אחוז ×l5V=±0.375V.

בהשוואה בין △X1 ו- △X2, ניתן לראות שלמרות שהדיוק של השעון הראשון גבוה מזה של השעון השני, השגיאה שנוצרת מהמדידה עם השעון הראשון גדולה מהשגיאה שמפיק השעון השני. לכן, ניתן לראות שכאשר בוחרים מולטימטר, ככל שהדיוק גבוה יותר, כך ייטב. עם מולטימטר עם דיוק גבוה, יש צורך לבחור טווח מתאים. רק על ידי בחירת הטווח הנכון ניתן להכניס את הדיוק הפוטנציאלי של המולטימטר.

(2) השגיאה הנגרמת על ידי מדידת אותו מתח עם טווחים שונים של מולטימטר

לדוגמה: מולטימטר MF-30, הדיוק שלו הוא 2.5 דרגות, בחר גיר 100V וגיר 25V כדי למדוד מתח סטנדרטי של 23V, באיזה גיר יש השגיאה הקטנה יותר?

פתרון: השגיאה המוחלטת המקסימלית המותרת עבור ציוד 100V:

X(100)=±2.5 אחוז ×100V=±2.5V.

השגיאה המוחלטת המקסימלית המותרת עבור גיר 25V: △X(25)=±2.5 אחוז ×25V=±0.625V. מהפתרון לעיל ניתן לראות כי:

השתמש בגלגל השיניים של 100V כדי למדוד את המתח הסטנדרטי של 23V, והערך המוצג על המולטימטר הוא בין 20.5V-25.5V. השתמש בבלוק 25V כדי למדוד את המתח הסטנדרטי של 23V, וערך החיווי על המולטימטר הוא בין 22.375V-23.625V. מהתוצאות לעיל, △X (100) גדול מ- △X (25), כלומר השגיאה של מדידת בלוק 100V גדולה בהרבה מזו של מדידת בלוק 25V. לכן, כאשר מולטימטר מודד מתחים שונים, השגיאות הנוצרות מטווחים שונים שונות. במקרה של עמידה בערך האות שיש למדוד, יש לבחור ככל האפשר את ההילוך עם טווח המדידה הקטן ביותר. זה מגביר את דיוק המדידה.

(3) השגיאה הנגרמת על ידי מדידת שני מתחים שונים באותו טווח של מולטימטר

לדוגמה: למולטימטר MF-30 יש דיוק של 2.5 ציונים. השתמש בציוד 100V כדי למדוד מתח סטנדרטי של 20V ו-80V. באיזה הילוך יש את השגיאה הקטנה יותר?

פתרון: השגיאה היחסית המקסימלית: △אחוז =שגיאה מוחלטת מקסימלית △X/התאמת מתח סטנדרטי נמדד×100 אחוז , השגיאה המוחלטת המקסימלית של הילוך 100V △X(100)=±2.5 אחוז × 100V=±2.5V.

עבור 20V, ערך החיווי שלו הוא בין 17.5V-22.5V. השגיאה היחסית המקסימלית שלו היא: A(20) אחוז =(±2.5V/20V)×100 אחוז =±12.5 אחוז.

עבור 80V, ערך החיווי שלו הוא בין 77.5V-82.5V. השגיאה היחסית המקסימלית שלו היא:

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

בהשוואת השגיאה היחסית המקסימלית של המתח הנמדד 20V ו-80V, ניתן לראות כי השגיאה של הראשון גדולה בהרבה מזו של השנייה. לכן, כאשר משתמשים באותו טווח של מולטימטר למדידת שני מתחים שונים, מי שקרוב יותר לערך קנה המידה המלא יהיה בעל דיוק גבוה יותר. לכן, בעת מדידת מתח, יש לציין את המתח הנמדד מעל 2/3 מטווח המולטימטר. רק כך ניתן להפחית את טעות המדידה.

2. בחירת טווח ושגיאת מדידה של מחסום חשמלי

כל טווח של התנגדות חשמלית יכול למדוד את ערך ההתנגדות מ-0 עד ∞. קנה המידה של אוהםמטר הוא סולם לא ליניארי, לא אחיד, הפוך. הוא מבוטא כאחוז מאורך הקשת של הסולם. יתרה מכך, ההתנגדות הפנימית של כל טווח שווה למכפיל מספר הסולם המרכזי של אורך הקשת של הסולם, הנקרא "התנגדות מרכזית". כלומר, כאשר ההתנגדות הנמדדת שווה להתנגדות המרכזית של הטווח הנבחר, הזרם הזורם במעגל הוא מחצית מזרם בקנה מידה מלא. המצביע מציין את מרכז הסולם. הדיוק שלו מתבטא בנוסחה הבאה:

אחוז R =(△R/התנגדות מרכז)×100 אחוז ……2

(1) בעת שימוש במולטימטר למדידת התנגדות זהה, השגיאה הנגרמת מבחירת טווחים שונים

לדוגמה: מולטימטר MF{{0}}, ההתנגדות המרכזית של בלוק Rxl0 היא 250Ω; ההתנגדות המרכזית של בלוק Rxl00 היא 2.5kΩ. דרגת הדיוק היא 2.5. השתמשו בו כדי למדוד התנגדות סטנדרטית של 500Ω, ושאלו האם למדוד אותה עם הילוך R×l0 או R×100, למי מהן יש את השגיאה הגדולה ביותר? פתרון: מנוסחה 2:

השגיאה המוחלטת המקסימלית המותרת של בלוק R×l0 △R(10)=התנגדות מרכזית×R אחוז =250Ω×(±2.5) אחוז =±6.25Ω . השתמש בו כדי למדוד התנגדות סטנדרטית של 500Ω, ואז הערך המצוין של התנגדות סטנדרטית של 500Ω הוא בין 493.75Ω-506.25Ω. השגיאה היחסית המקסימלית היא: ±6.25÷500Ω×100 אחוז =±1.25 אחוז .

R×l00 חסימת שגיאה מוחלטת מקסימלית מותרת △R(100)=התנגדות מרכזית×R אחוז 2.5kΩ×(±2.5) אחוז =±62.5Ω. השתמש בו כדי למדוד התנגדות סטנדרטית של 500Ω, ואז הערך המצוין של התנגדות סטנדרטית של 500Ω הוא בין 437.5Ω-562.5Ω. השגיאה היחסית המקסימלית היא: ±62.5÷500Ω×100 אחוז =±10.5 אחוז .

השוואת תוצאות החישוב מראה ששגיאת המדידה משתנה מאוד כאשר נבחרים טווחי התנגדות שונים. לכן, בעת בחירת טווח ההילוכים, נסו להעמיד את ערך ההתנגדות הנמדד במרכז אורך הקשת של סולם הטווח. דיוק המדידה יהיה גבוה יותר.