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为何数字万用表的准确度和精度至关重要?

2024年5月15日 | 基础知识, 数字万用表

使用能提供正确测量值的万用表 非常重要。了解这些测量值的含义更为重要。准确度和精度确保测量结果有用;精度越高,越容易实现可重复性;准确度越高,读数就越接近完美。

Fluke 117 Digital Multimeter Electrician's Multimeter with Non-Contact Voltage

准确度指在特定工作条件下的最大允许误差,表示为百分比,指显示的测量值与被测信号真值(标准值)的接近程度。准确度要求与公认的行业标准进行比较。

根据具体应用的不同,特定数字万用表的准确度的重要性也不完全相同。例如,大多数交流电网电压的变化为±5%或更大。在标准交流115 V电源插座处测量电压就是这种变化的一个示例。如果某只数字万用表仅用来检查插座是否有电,测量准确度为±3%的数字万用表就比较合适。

有些应用,例如汽车、医救航空或专用工业设备的校准,可能就需要较高的准确度。如果数字万用表的准确度为±2%,那么其读数100.0 V的可能范围为98.0 V至102.0 V。这对有些应用是没问题的,但对于较为敏感的电子设备是不可接受的。

准确度还可能是在基本准确度指标上增加一个数字(字)。例如,±(2%+2)准确度表示如果万用表的读数为100.0 V,其范围可能为97.8 V至102.2 V。较高准确度的数字万用表可支持更多应用。

福禄克手持万用表的基本直流准确度为0.5%至0.025%。

精度是指数字万用表重复提供相同测量值的能力。

用来解释精度的一个常见例子是射击靶上的孔洞排列。本示例假设步枪瞄准目标靶心,每次从同一位置射击。

如果弹孔密集但在靶心之外,步枪(或射手)可以被认为是精确的,但不准确。

如果弹孔紧密地排列在靶心内,则步枪既准确又精确。如果弹孔随意分布在靶子上,则既不准确也不精确(也不可重复)。

在某些情况下,精度或可重复性比准确度更重要。如果测量是可重复的,则可以确定误差模式并进行补偿。

分辨率是工具能够检测并显示的最小增量。

下面以两个直尺为例,解释非电气测量工具的情况。对于一个标有1/16英寸刻度的直尺和另一个标有1/4英寸刻度的直尺,前者的分辨率更高。

以测试1.5 V家用电池为例。如果数字万用表在3 V量程下的分辨率为1 mV,那么在读取电压时就可能观察到1 mV的变化。3 V量程时,用户能够观察到千分之一伏特的变化,即0.001。

分辨率可能作为最大分辨率列在仪表的技术指标中,这是在仪表的最低量程设置下可能分辨出的最小值。

例如,如果最大分辨率为100 mV (0.1 V),则意味着当万用表的量程被设定为测量最高可能电压时,电压将被显示到最接近的十分之一伏特。

只要测量值在量程范围之内,通过降低数字万用表的量程设置,可提高分辨率。

Digital multimeter resolution detection and display

数字万用表的量程和分辨率是相关的,有时会在数字万用表的技术指标中加以说明。

许多万用表提供自动量程功能,根据测量幅值自动选择相应的量程。这样就能够提供准确的读数和最佳测量分辨率。

如果测量值高于设定量程,万用表将显示OL (过载)。在保证万用表不过载的情况下选择最低可能的量程,可获得准确的测量值。

量程和分辨率
量程 分辨率
300.0 mV 0.1 mV (0.0001 V)
3.000 V 1 mV (0.001 V)
30.00 V 10 mV (0.01 V)
300.0 V 100 mV (0.1 V)
1000 V 1000 mV (1 V)
Digital multimeter counts and digits displayed

字数和位数是用来说明数字万用表分辨率的术语。如今,按总字数对数字万用表进行分类比按位数对其进行分类更为常见。

字数:数字万用表的分辨率也由字数表示。字数更高,某些测量的分辨率更优。例如,测量200 V或更高电压时,一台1,999个字的万用表不能进行低至十分之一伏特的测量;福禄克提供三位半(3½)数字万用表,其字数最高可达6000(意味着仪表显示屏可显示的最大值为5999),以及四位半(4½)万用表,其字数为20000或50000。

位数:福禄克产品线包括三位半(3½)和四位半(4½)数字万用表。例如,3位半数字万用表可显示三个全位数和一个半位数。三个全位数显示0-9十个数字。被认为是最高有效位的半位数显示为1或保持为空。4位半数字万用表可以显示四个全位数和一个半位数,这意味着其分辨率比3位半数字的万用表高。