萬用表各擋量程選擇及測量誤差分析

用萬用表進行測量時會帶來一定的誤差。這些誤差有些是儀表本身的準確度等級所允許的最大絕對誤差。有些是調整、使用不當帶來的人為誤差。正確了解萬用表的特點以及測量誤差產生的原因，掌握正確的測量技術和方法，就可以減小測量誤差。

　　人為讀數誤差是影響測量精度的原因之一。它是不可避免的，但可以盡量減小。因此，使用中要特別注意以下幾點：1測量前要把萬用表水平放置，進行機械調零；2讀數時眼睛要與指針保持垂直；3測電阻時，每換一次擋都要進行調零。調不到零時要更換新電池；4測量電阻或高壓時，不能用手捏住表筆的金屬部位，以免人體電阻分流，增大測量誤差或觸電；5在測量RC電路中的電阻時，要切斷電路中的電源，并把電容器儲存的電泄放完，然后再進行測量。在排除了人為讀數誤差以后，我們對其他誤差進行一些分析。

　　1．萬用表電壓、電流擋量程選擇與測量誤差

　　萬用表的準確度等級一般分為0．1、0．5、1．5、2．5、5等幾個等級。直流電壓、電流，交流電壓、電流等各擋，準確度（精確度）等級的標定是由其最大絕對允許誤差 △X與所選量程滿度值的百分數表示的。以公式表示：A％=(△X/滿度值)×100％…… 1
　　(1)采用準確度不同的萬用表測量同一個電壓所產生的誤差
　　例如：有一個10V標準電壓，用100V擋、0．5級和15V擋、2.5級的兩塊萬用表測量，問哪塊表測量誤差小？
　　解：由1式得：第一塊表測：最大絕對允許誤差
　　△X1=±0.5％×100V=±0．50V。
　　第二塊表測：最大絕對允許誤差
　　△X2=±2．5％×l5V=±0.375V。
　　比較△X1和△X2可以看出：雖然第一塊表準確度比第二塊表準確度高，但用第一塊表測量所產生的誤差卻比第二塊表測量所產生的誤差大。因此，可以看出，在選用萬用表時，并非準確度越高越好。有了準確度高的萬用表，還要選用合適的量程。只有正確選擇量程，才能發揮萬用表潛在的準確度。
　　(2)用一塊萬用表的不同量程測量同一個電壓所產生的誤差
　　例如：MF－30型萬用表，其準確度為2．5級，選用100V擋和25V擋測量一個23V標準電壓，問哪一擋誤差小？
　　解：100V擋最大絕對允許誤差：
　　X(100)=±2.5％×100V=±2.5V。
　　25V擋最大絕對允許誤差：△X（25）=±2.5％×25V=±0.625V。由上面的解可知：
　　用100V擋測量23V標準電壓，在萬用表上的示值在20．5V－25．5V之間。用25V擋測量23V標準電壓，在萬用表上的示值在22.375V－23.625V之間。由以上結果來看，△X（100）大于△X（25），即100V擋測量的誤差比25V擋測量的誤差大得多。因此，一塊萬用表測量不同電壓時，用不同量程測量所產生的誤差是不相同的。在滿足被測信號數值的情況下，應盡量選用量程小的擋。這樣可以提高測量的精確度。
　　(3)用一塊萬用表的同一個量程測量不同的兩個電壓所產生的誤差
　　例如：MF－30型萬用表，其準確度為2.5級，用100V擋測量一個20V和80V的標準電壓，問哪一擋誤差小？
　　解：最大相對誤差：△A％=最大絕對誤差△X/被測標準電壓調×100％，100V擋的最大絕對誤差△X（100）=±2.5％×100V=±2.5V。
　　對于20V而言，其示值介于17.5V－22.5V之間。其最大相對誤差為：A（20）％=(±2.5V/20V)×100％=±12.5％。
　　對于80V而言，其示值介于77.5V－82.5V之間。其最大相對誤差為：
　　A（80）％=±(2.5V/80V)×100％=±3.1％。
　　比較被測電壓20V和80V的最大相對誤差可以看出：前者比后者的誤差大的多。因此，用一塊萬用表的同一個量程測量兩個不同電壓的時候，誰離滿擋值近，誰的準確度就高。所以，在測量電壓時，應使被測電壓指示在萬用表量程的2/3以上。只有這樣才能減小測量誤差。

　　2．電阻擋的量程選擇與測量誤差

　　電阻擋的每一個量程都可以測量0～∞的電阻值。歐姆表的標尺刻度是非線性、不均勻的倒刻度。是用標尺弧長的百分數來表示的。而且各量程的內阻等于標尺弧長的中心刻度數乘倍率，稱作“中心電阻”。也就是說，被測電阻等于所選擋量程的中心電阻時，電路中流過的電流是滿度電流的一半。指針指示在刻度的中央。其準確度用下式表示：
　　R％=(△R/中心電阻)×100％……2
　　(1)用一塊萬用表測量同一個電阻時，選用不同的量程所產生的誤差
　　例如：MF－30型萬用表，其Rxl0擋的中心電阻為250Ω；R×l00擋的中心電阻為2.5kΩ。準確度等級為2.5級。用它測一個500Ω的標準電阻，問用R×l0擋與R×100擋來測量，哪個誤差大？解：由2式得：
　　R×l0擋最大絕對允許誤差△R（10）=中心電阻×R％=250Ω×（±2.5）％=±6.25Ω。用它測量500Ω標準電阻，則500Ω標準電阻的示值介于493．75Ω～506．25Ω之間。最大相對誤差為：±6.25÷500Ω×100％=±1.25％。
　　R×l00擋最大絕對允許誤差△R（100）=中心電阻×R％2.5kΩ×（±2.5）％=±62.5Ω。用它測量500Ω標準電阻，則500Ω標準電阻的示值介于437.5Ω～562.5Ω之間。最大相對誤差為：±62.5÷500Ω×100％=±10.5％。
　　由計算結果對比表明，選擇不同的電阻量程，測量產生的誤差相差很大。因此，在選擇擋位量程時，要盡量使被測電阻值處于量程標尺弧長的中心部位。測量精度會高一些。

摘：生化分析儀器網

在測量電流的時候，一般很難做到指示在量程的2/3以上，這是因為，電流的范圍與電壓比起來更寬，因此萬用表不得不舍去很多檔。比如很多萬用表的電流檔是50μA、500μA、5mA、50mA、500mA，因此從概率講，有一半以上的機會做不到指示在量程的2/3以上。針對此種情況，我自己做了一個電流表，具有12檔量程，較好的解決了此問題。