为何数字万用表的准确度和精度至关重要?

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 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。