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為何數(shù)字萬(wàn)用表的準(zhǔn)確度和精度至關(guān)重要?

使用能提供正確測(cè)量值的萬(wàn)用表 非常重要。了解這些測(cè)量值的含義更為重要。準(zhǔn)確度和精度確保測(cè)量結(jié)果有用;精度越高,越容易實(shí)現(xiàn)可重復(fù)性;準(zhǔn)確度越高,讀數(shù)就越接近完美。

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

準(zhǔn)確度指在特定工作條件下的最大允許誤差,表示為百分比,指顯示的測(cè)量值與被測(cè)信號(hào)真值(標(biāo)準(zhǔn)值)的接近程度。準(zhǔn)確度要求與公認(rèn)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較。

根據(jù)具體應(yīng)用的不同,特定數(shù)字萬(wàn)用表的準(zhǔn)確度的重要性也不完全相同。例如,大多數(shù)交流電網(wǎng)電壓的變化為±5%或更大。在標(biāo)準(zhǔn)交流115 V電源插座處測(cè)量電壓就是這種變化的一個(gè)示例。如果某只數(shù)字萬(wàn)用表僅用來(lái)檢查插座是否有電,測(cè)量準(zhǔn)確度為±3%的數(shù)字萬(wàn)用表就比較合適。

有些應(yīng)用,例如汽車、醫(yī)救航空或?qū)S霉I(yè)設(shè)備的校準(zhǔn),可能就需要較高的準(zhǔn)確度。如果數(shù)字萬(wàn)用表的準(zhǔn)確度為±2%,那么其讀數(shù)100.0 V的可能范圍為98.0 V至102.0 V。這對(duì)有些應(yīng)用是沒(méi)問(wèn)題的,但對(duì)于較為敏感的電子設(shè)備是不可接受的。

準(zhǔn)確度還可能是在基本準(zhǔn)確度指標(biāo)上增加一個(gè)數(shù)字(字)。例如,±(2%+2)準(zhǔn)確度表示如果萬(wàn)用表的讀數(shù)為100.0 V,其范圍可能為97.8 V至102.2 V。較高準(zhǔn)確度的數(shù)字萬(wàn)用表可支持更多應(yīng)用。

福祿克手持萬(wàn)用表的基本直流準(zhǔn)確度為0.5%至0.025%。

精度是指數(shù)字萬(wàn)用表重復(fù)提供相同測(cè)量值的能力。

用來(lái)解釋精度的一個(gè)常見(jiàn)例子是射擊靶上的孔洞排列。本示例假設(shè)步槍瞄準(zhǔn)目標(biāo)靶心,每次從同一位置射擊。

如果彈孔密集但在靶心之外,步槍(或射手)可以被認(rèn)為是精確的,但不準(zhǔn)確。

如果彈孔緊密地排列在靶心內(nèi),則步槍既準(zhǔn)確又精確。如果彈孔隨意分布在靶子上,則既不準(zhǔn)確也不精確(也不可重復(fù))。

在某些情況下,精度或可重復(fù)性比準(zhǔn)確度更重要。如果測(cè)量是可重復(fù)的,則可以確定誤差模式并進(jìn)行補(bǔ)償。

分辨率是工具能夠檢測(cè)并顯示的最小增量。

下面以兩個(gè)直尺為例,解釋非電氣測(cè)量工具的情況。對(duì)于一個(gè)標(biāo)有1/16英寸刻度的直尺和另一個(gè)標(biāo)有1/4英寸刻度的直尺,前者的分辨率更高。

以測(cè)試1.5 V家用電池為例。如果數(shù)字萬(wàn)用表在3 V量程下的分辨率為1 mV,那么在讀取電壓時(shí)就可能觀察到1 mV的變化。3 V量程時(shí),用戶能夠觀察到千分之一伏特的變化,即0.001。

分辨率可能作為最大分辨率列在儀表的技術(shù)指標(biāo)中,這是在儀表的最低量程設(shè)置下可能分辨出的最小值。

例如,如果最大分辨率為100 mV (0.1 V),則意味著當(dāng)萬(wàn)用表的量程被設(shè)定為測(cè)量最高可能電壓時(shí),電壓將被顯示到最接近的十分之一伏特。

只要測(cè)量值在量程范圍之內(nèi),通過(guò)降低數(shù)字萬(wàn)用表的量程設(shè)置,可提高分辨率。

Digital multimeter resolution detection and display

數(shù)字萬(wàn)用表的量程和分辨率是相關(guān)的,有時(shí)會(huì)在數(shù)字萬(wàn)用表的技術(shù)指標(biāo)中加以說(shuō)明。

許多萬(wàn)用表提供自動(dòng)量程功能,根據(jù)測(cè)量幅值自動(dòng)選擇相應(yīng)的量程。這樣就能夠提供準(zhǔn)確的讀數(shù)和最佳測(cè)量分辨率。

如果測(cè)量值高于設(shè)定量程,萬(wàn)用表將顯示OL (過(guò)載)。在保證萬(wàn)用表不過(guò)載的情況下選擇最低可能的量程,可獲得準(zhǔn)確的測(cè)量值。

量程和分辨率
量程分辨率
300.0 mV0.1 mV (0.0001 V)
3.000 V1 mV (0.001 V)
30.00 V10 mV (0.01 V)
300.0 V100 mV (0.1 V)
1000 V1000 mV (1 V)
Digital multimeter counts and digits displayed

字?jǐn)?shù)和位數(shù)是用來(lái)說(shuō)明數(shù)字萬(wàn)用表分辨率的術(shù)語(yǔ)。如今,按總字?jǐn)?shù)對(duì)數(shù)字萬(wàn)用表進(jìn)行分類比按位數(shù)對(duì)其進(jìn)行分類更為常見(jiàn)。

字?jǐn)?shù):數(shù)字萬(wàn)用表的分辨率也由字?jǐn)?shù)表示。字?jǐn)?shù)更高,某些測(cè)量的分辨率更優(yōu)。例如,測(cè)量200 V或更高電壓時(shí),一臺(tái)1,999個(gè)字的萬(wàn)用表不能進(jìn)行低至十分之一伏特的測(cè)量;福祿克提供三位半(3?)數(shù)字萬(wàn)用表,其字?jǐn)?shù)最高可達(dá)6000(意味著儀表顯示屏可顯示的最大值為5999),以及四位半(4?)萬(wàn)用表,其字?jǐn)?shù)為20000或50000。

位數(shù):福祿克產(chǎn)品線包括三位半(3?)和四位半(4?)數(shù)字萬(wàn)用表。例如,3位半數(shù)字萬(wàn)用表可顯示三個(gè)全位數(shù)和一個(gè)半位數(shù)。三個(gè)全位數(shù)顯示0-9十個(gè)數(shù)字。被認(rèn)為是最高有效位的半位數(shù)顯示為1或保持為空。4位半數(shù)字萬(wàn)用表可以顯示四個(gè)全位數(shù)和一個(gè)半位數(shù),這意味著其分辨率比3位半數(shù)字的萬(wàn)用表高。