مولتی متر. انواع و کار

انتشارات ابزار دقیق و کنترل

برخی از اصول

وضوح، عمق بیت و خوانش

مشخصه مولتی متر به نام تفکیک، میزان دقت اندازه گیری هایی را که دستگاه می تواند انجام دهد را کمیت می کند. با دانستن وضوح دستگاه اندازه گیری، می توانید تعیین کنید که آیا می تواند یک تغییر کوچک در سیگنال اندازه گیری شده را تشخیص دهد یا خیر.

به عنوان مثال، اگر وضوح یک DMM برای محدوده 4 ولت 1 میلی ولت باشد، در ولتاژ 1 ولت شاهد تغییر 1 میلی ولت (1/1000 از یک ولت) خواهید بود. اگر بخواهید تا یک چهارم اینچ (یا یک میلی متر) اندازه گیری کنید، خط کشی با تقسیمات یک اینچی (یا یک سانتی متری) نمی خرید.

با توجه به اینکه دمای طبیعی بدن 36.6 درجه سانتی گراد است، دماسنج که دمای بدن را فقط در درجه های کامل اندازه گیری می کند، کاربرد چندانی نخواهد داشت. شما به یک دماسنج با وضوح یک دهم درجه نیاز دارید.

اصطلاحات "رقم" و "شمار" برای مشخص کردن وضوح ابزار اندازه گیری استفاده می شود. DMM ها بر اساس تعداد تعداد یا ارقامی که نمایش می دهند طبقه بندی می شوند. متر، با وضوح 3 و 1⁄2 رقمی، سه رقم کامل در محدوده 0 تا 9 و یک "نیم رقم" را نمایش می دهد که فقط "1" را نشان می دهد یا رقم خالی می ماند.

متر با وضوح 3 و 1⁄2 رقمی تا 1999 تعداد رزولوشن را نمایش می دهد. متر با وضوح 4 و 1⁄2 رقمی تا 19999 تعداد رزولوشن را نمایش می دهد.

مشخصه دستگاه اندازه گیری در قرائت وضوح بیشتر از بیت ها است. مترهای 3 رقمی و 1⁄2 رقمی مدرن می توانند تا 3200، 4000 یا 6000 شمارش حتی وضوح بالاتری داشته باشند. برای برخی از اندازه‌گیری‌ها، ابزارهایی با تعداد 3200 وضوح بالاتری ارائه می‌کنند.

به عنوان مثال، اگر شما ولتاژهای 200 ولت یا بیشتر را اندازه گیری کنید، یک کنتور با شمارش 1999 قادر به اندازه گیری یک دهم ولت نخواهد بود. با این حال، یک متر 3200 شمارش یک دهم ولت را تا 320 ولت نشان می دهد.

خطا

خطا بزرگترین خطای مجاز است که در شرایط عملیاتی خاص رخ می دهد. به عبارت دیگر، این نشان دهنده نزدیکی مقادیر نمایش داده شده توسط دستگاه اندازه گیری به مقدار واقعی سیگنال اندازه گیری است.

دقت DMM معمولاً به صورت درصدی از خواندن بیان می شود. خطای برابر با یک درصد قرائت نشان می دهد که برای مقدار نمایش داده شده 100 ولت، مقدار ولتاژ واقعی می تواند چیزی بین 99 تا 101 ولت باشد.

مشخصات همچنین ممکن است طیفی از ارقام را مشخص کند که به مشخصات دقت اولیه اضافه می شود. این مقدار تعداد شمارش هایی را نشان می دهد که سمت راست ترین رقم روی نمایشگر می تواند تغییر کند. بنابراین، خطای مثال قبلی را می توان به صورت ± (1% + 2) بیان کرد. بنابراین، برای مقدار نمایش داده شده 100 ولت، مقدار ولتاژ واقعی بین 98.8 و 101.2 ولت خواهد بود.

عملکرد یک متر آنالوگ با خطا نسبت به مقیاس کامل مشخص می شود، نه نسبت به مقدار نمایش داده شده. دقت معمولی یک متر آنالوگ 2±% یا 3±% از مقیاس کامل است. خطای یک دهم مقیاس کامل به خطای 20 تا 30 درصد خواندن تبدیل می شود.

خطای ذاتی DMM معمولی بین ± (0.7٪ + 1) تا ± (0.1٪ + 1) از خواندن و کمتر است.

قانون اهم

ولتاژ، جریان و مقاومت در هر قسمت از مدار الکتریکی را می توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد که ولتاژ، جریان و مقاومت را به هم مرتبط می کند. از دوره مدرسه فیزیک مشخص است که ولتاژ برابر با قدرت جریان ضرب در مقاومت است (شکل 1 را ببینید).

بنابراین، اگر هر دو مقدار در یک فرمول مشخص باشد، مقدار سوم را می توان تعیین کرد. DMM از قانون اهم برای اندازه گیری و نمایش مستقیم مقادیر مقاومت، جریان یا ولتاژ استفاده می کند. در زیر نحوه استفاده از مولتی متر دیجیتال برای دریافت سریع اطلاعات مورد نیاز را خواهید آموخت.

، آمپرمتر و اهم متر. گاهی اوقات یک مولتی متر به شکل گیره های جریان ساخته می شود. مولتی متر دیجیتال و آنالوگ وجود دارد.

یک مولتی متر می تواند از یک دستگاه قابل حمل سبک وزن که برای اندازه گیری های اولیه و عیب یابی استفاده می شود تا یک ابزار پیچیده و ثابت با ویژگی های بسیار متغیر باشد.

یوتیوب دایره المعارفی

1 / 3

✪ مولتی متر دیجیتال RM409b مروری بر مولتی متر جدید RICHMETERS

✪ RM109 مولتی متر TRUE RMS بهترین مولتی متر از چین

مولتی متر RM403B. غیر معمول ترین مولتی متر - AUTOMATIC

زیرنویس

مولتی متر دیجیتال

ساده ترین مولتی متر دیجیتال قابل حمل هستند. عمق بیت آنها 2.5 بیت دیجیتال است (دقت معمولاً حدود 10٪). رایج ترین دستگاه ها با ظرفیت 3.5 (دقت معمولاً حدود 1.0٪ است). همچنین ابزارهای 4.5 رقمی کمی گران‌تر (معمولاً حدود 0.1٪ دقیق) و ابزارهای 5 رقمی و بالاتر بسیار گران‌تر (به عنوان مثال، مولتی‌متر دقیق Keysight Technologies 3458A (تا 3 نوامبر 2014، Agilent Technologies) دارای 8.5 رقم است). در میان چنین مولتی مترهایی، هم دستگاه های قابل حملی وجود دارد که از سلول های گالوانیکی تغذیه می کنند و هم دستگاه های ثابتی که با AC تغذیه می شوند. دقت مولتی مترهای با ظرفیت بیش از 5 به شدت به محدوده اندازه گیری و نوع مقدار اندازه گیری شده بستگی دارد، بنابراین برای هر زیر محدوده به طور جداگانه مذاکره می شود. به طور کلی، دقت چنین دستگاه هایی می تواند بیش از 0.01٪ باشد (حتی برای مدل های قابل حمل).

بسیاری از ولت مترهای دیجیتال (به عنوان مثال، V7-22A، V7-40، V7-78 / 1، و غیره) اساساً مولتی متر نیز هستند، زیرا می توانند علاوه بر ولتاژ DC و AC، مقاومت، DC و AC را نیز اندازه گیری کنند. جریان، و برخی از مدل ها نیز اندازه گیری ظرفیت، فرکانس، دوره و غیره را ارائه می دهند. همچنین، اسکوپومترها (اسیلوسکوپ-مولتی متر) را می توان به انواع مولتی مترها نسبت داد که یک اسیلوسکوپ دیجیتال (معمولاً دو کاناله) و یک مولتی متر نسبتاً دقیق را در یک مورد ترکیب می کنند. نمایندگان معمولی اسکوپ مترها AKIP-4113، AKIP-4125، اسیلوسکوپ های دستی سری U1600 از Keysight Technologies و غیره هستند.

ظرفیت رقمی یک متر دیجیتال، به عنوان مثال، "3.5" به این معنی است که نمایشگر کنتور 3 رقم کامل را با محدوده 0 تا 9 و 1 رقم با محدوده محدود نشان می دهد. بنابراین، یک دستگاه از نوع "3.5 رقمی" می تواند، به عنوان مثال، قرائت هایی را در محدوده 0.000 تا 1.999 ارائه دهد، زمانی که مقدار اندازه گیری شده فراتر از این محدودیت ها باشد، تغییر به محدوده دیگری (دستی یا خودکار) مورد نیاز است.

نشانگرهای مولتی متر دیجیتال (و همچنین ولت متر و اسکوپ متر) بر اساس کریستال های مایع (هم تک رنگ و هم رنگی) ساخته شده اند - APPA-62، V7-78/2، AKIP-4113، U1600، و غیره، نشانگرهای LED - V7 - 40، نشانگرهای تخلیه گاز - B7-22A، نمایشگرهای الکترولومینسانس (ELD) - 3458A، و همچنین نشانگرهای روشنایی خلاء (VFD) (از جمله موارد رنگی) - B7-78/1.

دقت معمولی مولتی مترهای دیجیتال هنگام اندازه گیری مقاومت، ولتاژ DC و جریان کمتر از ± (0.2% +1 واحد کمترین رقم قابل توجه) است. هنگام اندازه گیری ولتاژ و جریان متناوب در محدوده فرکانس 20 هرتز ... 5 کیلوهرتز، خطای اندازه گیری ± (0.3٪ + 1 واحد از حداقل رقم قابل توجه است). در محدوده فرکانس بالا تا 20 کیلوهرتز، هنگام اندازه گیری در محدوده 0.1 حد اندازه گیری و بالاتر، خطا بسیار افزایش می یابد، تا 2.5٪ از مقدار اندازه گیری شده، در فرکانس 50 کیلوهرتز در حال حاضر 10٪ است. با افزایش فرکانس، خطای اندازه گیری افزایش می یابد.

امپدانس ورودی یک ولت متر دیجیتال حدود 11 مگا اهم است (برخلاف ولت مترهای آنالوگ به حد اندازه گیری بستگی ندارد)، ظرفیت خازن 100 pF است، افت ولتاژ هنگام اندازه گیری جریان بیش از 0.2 ولت نیست. مولتی مترهای قابل حمل معمولاً تغذیه می شوند. توسط یک باتری 9 ولتی جریان مصرفی هنگام اندازه گیری ولتاژ و جریان DC از 2 میلی آمپر و در اندازه گیری مقاومت ها و ولتاژها و جریان های متناوب از 7 میلی آمپر تجاوز نمی کند. مولتی متر معمولاً زمانی کار می کند که باتری تا ولتاژ 7.5 ولت تخلیه شود.

تعداد ارقام دقت دستگاه را تعیین نمی کند. دقت اندازه گیری ها به دقت ADC، به دقت، پایداری حرارتی و زمانی عناصر رادیویی اعمال شده، به کیفیت حفاظت در برابر تداخل خارجی، به کیفیت کالیبراسیون انجام شده بستگی دارد.

محدوده های اندازه گیری معمولی، به عنوان مثال برای مولتی متر معمولی M832:

• ولتاژ DC: 0..200 میلی ولت، 2 ولت، 20 ولت، 200 ولت، 1000 ولت
• ولتاژ متناوب: 0..200 ولت، 750 ولت
• جریان DC: 0..2 میلی آمپر، 20 میلی آمپر، 200 میلی آمپر، 10 آمپر (معمولا از طریق ورودی جداگانه)
• جریان متناوب: ندارد
• مقاومت: 0..200 اهم، 2 کیلو اهم، 20 کیلو اهم، 200 کیلو اهم، 2 مواهم.

مولتی متر آنالوگ

دستگاه

یک مولتی متر آنالوگ از یک دستگاه اندازه گیری مغناطیسی اشاره گر (میکرو آمپرمتر)، مجموعه ای از مقاومت های اضافی برای اندازه گیری ولتاژ و مجموعه ای از شنت ها برای اندازه گیری جریان تشکیل شده است. در حالت اندازه گیری ولتاژ و جریان متناوب، میکرو آمپرمتر از طریق دیودهای یکسو کننده به مقاومت ها متصل می شود. اندازه گیری مقاومت با استفاده از منبع تغذیه داخلی و اندازه گیری مقاومت بیش از 1..10 MΩ - از منبع خارجی انجام می شود.

ویژگی ها و معایب

• امپدانس ورودی ناکافی در حالت ولت متر.

مشخصات فنی یک مولتی متر آنالوگ تا حد زیادی با حساسیت ابزار اندازه گیری مغناطیسی تعیین می شود. هرچه حساسیت (جریان انحراف کلی کمتر) میکروآمپرمتر بیشتر باشد، می توان از مقاومت های اضافی با مقاومت بیشتر و شنت های با مقاومت کمتر استفاده کرد. این بدان معنی است که مقاومت ورودی دستگاه در حالت اندازه گیری ولتاژ بیشتر خواهد بود، افت ولتاژ در حالت اندازه گیری جریان کمتر خواهد بود که تأثیر دستگاه بر مدار الکتریکی اندازه گیری شده را کاهش می دهد. با این حال، حتی هنگام استفاده از یک میکرو آمپرمتر با جریان انحراف کلی 50 µA در مولتی متر، مقاومت ورودی مولتی متر در حالت ولت متر تنها 20 کیلو اهم بر ولت است. این منجر به خطاهای بزرگ اندازه گیری ولتاژ در مدارهای با مقاومت بالا می شود (نتایج دست کم گرفته می شوند)، به عنوان مثال، هنگام اندازه گیری ولتاژ در پایانه های ترانزیستورها و ریز مدارها و منابع ولتاژ بالا کم توان. به نوبه خود، یک مولتی متر با شنت های کم مقاومت ناکافی خطای بزرگی در اندازه گیری جریان در مدارهای ولتاژ پایین ایجاد می کند.

• مقیاس غیر خطی در برخی حالت ها.

مولتی مترهای آنالوگ در حالت اندازه گیری مقاومت دارای مقیاس غیر خطی هستند. علاوه بر این، معکوس است (مقدار مقاومت صفر مربوط به موقعیت منتهی به سمت راست نشانگر ابزار است). قبل از شروع اندازه گیری مقاومت، لازم است که صفر را با یک رگولاتور مخصوص روی پانل جلویی با پایانه های ورودی دستگاه بسته انجام دهید، زیرا دقت اندازه گیری مقاومت به ولتاژ منبع تغذیه داخلی بستگی دارد. مقیاس در محدوده های اندازه گیری کوچک متغیرولتاژ و جریان نیز می توانند غیر خطی باشند.

• قطبیت صحیح مورد نیاز است.

مولتی‌مترهای آنالوگ، بر خلاف مولتی‌مترهای دیجیتال، تشخیص قطبیت ولتاژ خودکار ندارند، که کاربرد و دامنه آن‌ها را محدود می‌کند. قطبیت اتصال صحیحدر حالت اندازه گیری ولتاژ / جریان مستقیم و به صورت عملی نامناسببرای اندازه گیری ولتاژ/جریان متناوب.

حالت های اندازه گیری اولیه

• ACV (ولتاژ جریان متناوب انگلیسی - ولتاژ جریان متناوب) - اندازه گیری ولتاژ متناوب.
• DCV (ولتاژ جریان مستقیم انگلیسی - ولتاژ جریان مستقیم) - اندازه گیری ولتاژ مستقیم.
• DCA (امپراژ جریان مستقیم انگلیسی - قدرت جریان مستقیم) - اندازه گیری جریان مستقیم.
• Ω - اندازه گیری مقاومت الکتریکی.

توابع اضافی

در برخی از مولتی مترها، عملکردهای زیر نیز موجود است:

• اندازه گیری جریان متناوب
• فراخوانی - اندازه گیری مقاومت الکتریکی با هشدار صوتی (گاهی اوقات نور) مقاومت مدار کم (معمولاً کمتر از 50)

کمیت های اندازه گیری شده را نمی توان با قطعیت مطلق تعیین کرد. ابزارها و سیستم های اندازه گیری همیشه دارای تلورانس و تداخل هستند که بر حسب میزان عدم دقت بیان می شود. علاوه بر این، باید ویژگی های دستگاه های خاص را در نظر گرفت.

اصطلاحات زیر اغلب در رابطه با عدم دقت اندازه گیری استفاده می شود:

• خطا- خطای بین مقدار واقعی و اندازه گیری شده
• دقت- گسترش تصادفی مقادیر اندازه گیری شده حول میانگین آنها
• اجازه- کوچکترین مقدار قابل تشخیص مقدار اندازه گیری شده

اغلب این اصطلاحات اشتباه گرفته می شوند. بنابراین، در اینجا می خواهم مفاهیم فوق را به تفصیل در نظر بگیرم.

عدم دقت اندازه گیری

عدم دقت اندازه گیری را می توان به خطاهای اندازه گیری سیستماتیک و تصادفی تقسیم کرد. خطاهای سیستماتیک ناشی از انحراف بهره و صفر شدن تجهیزات اندازه گیری است. خطاهای تصادفی ناشی از نویز و/یا جریان هستند.

اغلب مفاهیم خطا و دقت به عنوان مترادف در نظر گرفته می شوند. با این حال، این اصطلاحات معانی کاملا متفاوتی دارند. خطا نشان می دهد که مقدار اندازه گیری شده چقدر به مقدار واقعی خود نزدیک است، یعنی انحراف بین مقدار اندازه گیری شده و مقدار واقعی. دقت به توزیع تصادفی مقادیر اندازه گیری شده اشاره دارد.

هنگامی که تعداد معینی اندازه گیری را تا تثبیت ولتاژ یا پارامترهای دیگر انجام دهیم، آنگاه تغییراتی در مقادیر اندازه گیری شده مشاهده می شود. این ناشی از نویز حرارتی در مدار اندازه گیری تجهیزات اندازه گیری و تنظیم اندازه گیری است. نمودار زیر این تغییرات را نشان می دهد.

تعاریف عدم قطعیت ها در سمت چپ یک سری اندازه گیری وجود دارد. در سمت راست مقادیر به شکل هیستوگرام هستند.

نمودار میله ای

مقادیر اندازه گیری شده را می توان به صورت نمودار میله ای نمایش داد، همانطور که در سمت راست در شکل نشان داده شده است. نمودار میله ای نشان می دهد که چقدر مقدار اندازه گیری شده مشاهده می شود. بالاترین نقطه در هیستوگرام بیشترین مقدار مشاهده شده اندازه گیری شده است، در مورد توزیع متقارن برابر با مقدار میانگین است (به صورت یک خط آبی در هر دو نمودار نشان داده شده است). خط سیاه نشان دهنده مقدار واقعی پارامتر است. تفاوت بین میانگین مقدار اندازه گیری شده و مقدار واقعی خطا است. عرض هیستوگرام گسترش اندازه گیری های فردی را نشان می دهد. این تغییر در اندازه گیری ها دقت نامیده می شود.

از اصطلاحات درست استفاده کنید

بنابراین دقت و صحت معانی مختلفی دارند. بنابراین ممکن است اندازه گیری بسیار دقیق باشد اما خطا داشته باشد. یا برعکس، با یک خطای کوچک، اما نه دقیق. به طور کلی، اگر اندازه گیری دقیق باشد و دارای حاشیه خطای کمی باشد، قابل اعتماد تلقی می شود.

خطا

خطا نشانگر صحت اندازه گیری است. با توجه به اینکه در یک اندازه گیری دقت روی خطا تاثیر می گذارد، میانگین یک سری اندازه گیری در نظر گرفته می شود.

خطای یک ابزار اندازه گیری معمولاً با دو مقدار نشان داده می شود: خطای نشانگر و خطای کل مقیاس. این دو مشخصه با هم کل خطای اندازه گیری را تعیین می کنند. این خطاهای اندازه گیری به صورت درصد یا برحسب داده می شود ppm (قطعات در میلیون، قطعات در میلیون) نسبت به استاندارد ملی فعلی. 1% مربوط به 10000 است ppm.

دقت برای محدوده های دمایی مشخص شده و برای یک دوره زمانی مشخص پس از کالیبراسیون داده می شود. لطفا توجه داشته باشید که در محدوده های مختلف، خطاهای مختلفی ممکن است.

خطای نشانه

نشان دهنده درصد انحراف بدون مشخصات بیشتر در مورد نشانه نیز صدق می کند. تلورانس های تقسیم کننده ولتاژ، دقت تقویت و تلورانس های بازخوانی و دیجیتالی شدن مطلق از دلایل این خطا هستند.

عدم دقت نشانه ها در 5٪ برای مقدار 70 V

ولت متری که ولتاژ 70.00 ولت را نشان می دهد و دارای مشخصات "± 5٪ از خواندن" است، خطای 3.5 ± ولت (5٪ از 70 ولت) خواهد داشت. ولتاژ واقعی بین 66.5 تا 73.5 ولت خواهد بود.

دقت در مقیاس کامل

این نوع خطا به دلیل خطاهای بایاس و خطاهای خطی در تقویت کننده ها است. برای دستگاه هایی که سیگنال ها را دیجیتالی می کنند، خطاهای تبدیل و ADC غیرخطی هستند. این مشخصه برای کل محدوده اندازه گیری مورد استفاده اعمال می شود.

ولت متر ممکن است دارای ویژگی "3% مقیاس" باشد. اگر 100 ولت (در مقیاس کامل) در حین اندازه گیری انتخاب شود، خطا 3٪ از 100 ولت = 3 ولت بدون توجه به ولتاژ اندازه گیری شده است. اگر قرائت در این محدوده 70 ولت باشد، ولتاژ واقعی بین 67 تا 73 ولت است.

دقت 3% دهانه در محدوده 100 ولت

از شکل بالا مشخص است که این نوع تلورانس مستقل از قرائت است. در 0 ولت، ولتاژ واقعی بین 3- تا 3 ولت است.

خطای مقیاس در اعداد

اغلب برای مولتی مترهای دیجیتال، خطای مقیاس به جای مقدار درصد به صورت ارقامی ارائه می شود.

برای یک DMM با نمایشگر 3 و نیم رقمی (محدوده -1999 تا 1999)، مشخصات ممکن است "+ 2 رقم" باشد. یعنی خطای نشانگر 2 واحد است. به عنوان مثال: اگر محدوده 20 ولت (19.99±) باشد، خطای مقیاس ± 0.02 V است. صفحه نمایش 10.00 را نشان می دهد و مقدار واقعی بین 9.98 و 10.02 ولت خواهد بود.

محاسبه عدم قطعیت اندازه گیری

مشخصات نشانگر و تحمل مقیاس با هم کل خطای اندازه گیری ابزار را مشخص می کند. محاسبات زیر از همان مقادیری استفاده می کنند که در مثال های بالا آمده است:

دقت: ± 5% خواندن (3% از بازه)

برد: 100 ولت

نشانگر: 70 ولت

کل خطای اندازه گیری به صورت زیر محاسبه می شود:

در این مورد، خطای کل ± 6.5 ولت است. مقدار واقعی بین 63.5 تا 76.5 ولت است. شکل زیر به صورت گرافیکی این موضوع را نشان می دهد.

عدم دقت کل برای 5٪ و 3٪ از عدم دقت خواندن دهانه برای محدوده 100 ولت و خواندن 70 ولت

درصد خطا نسبت خطا به خواندن است. برای مورد ما:

شماره

DMMها ممکن است دارای مشخصات "± 2.0% خواندن، + 4 رقم" باشند. این بدان معنی است که 4 رقم باید به خطای خواندن 2% اضافه شود. به عنوان مثال، دوباره نشانگر دیجیتال 3 و نیم رقمی را در نظر بگیرید. برای محدوده 20 ولت انتخاب شده 5.00 ولت را می خواند. 2٪ خواندن به معنای خطای 0.1 ولت است. خطای عددی (0.04 ولت = =) را به آن اضافه کنید. بنابراین مجموع خطا 0.14 V است. مقدار واقعی باید بین 4.86 و 5.14 ولت باشد.

کل خطا

اغلب، تنها خطای ابزار اندازه گیری در نظر گرفته می شود. اما علاوه بر این، خطاهای ابزار اندازه گیری در صورت استفاده باید در نظر گرفته شود. در اینجا چند نمونه آورده شده است:

افزایش خطا هنگام استفاده از پروب 1:10

اگر در فرآیند اندازه گیری از پروب 1:10 استفاده شود، لازم است نه تنها خطای اندازه گیری دستگاه را در نظر بگیریم. این خطا همچنین تحت تأثیر امپدانس ورودی دستگاه مورد استفاده و مقاومت پروب است که با هم تقسیم کننده ولتاژ را تشکیل می دهند.

شکل بالا به صورت شماتیک با یک پروب 1:1 متصل به آن نشان داده شده است. اگر این پروب را ایده آل در نظر بگیریم (بدون مقاومت اتصال)، ولتاژ اعمال شده مستقیماً به ورودی اسیلوسکوپ منتقل می شود. خطای اندازه گیری اکنون تنها با انحرافات مجاز تضعیف کننده، تقویت کننده و مدارهای درگیر در پردازش سیگنال بیشتر تعیین می شود و توسط سازنده دستگاه تنظیم می شود. (خطا تحت تأثیر مقاومت اتصال است که مقاومت داخلی را تشکیل می دهد. در تلرانس های مشخص شده قرار می گیرد).

شکل زیر همان اسیلوسکوپ را نشان می دهد، اما اکنون پروب 1:10 به ورودی متصل است. این پروب دارای مقاومت اتصال داخلی است و همراه با مقاومت ورودی اسیلوسکوپ، یک تقسیم کننده ولتاژ را تشکیل می دهد. تلورانس مقاومت ها در تقسیم کننده ولتاژ دلیل خطای خود است.

پروب 1:10 متصل به اسیلوسکوپ خطای اضافی ایجاد می کند

تحمل امپدانس ورودی اسیلوسکوپ را می توان در برگه داده آن یافت. تحمل مقاومت اتصال پروب همیشه داده نمی شود. با این حال، صحت سیستم توسط سازنده یک پروب اسیلوسکوپ خاص برای نوع خاصی از اسیلوسکوپ ادعا شده است. اگر پروب با نوع متفاوتی از اسیلوسکوپ توصیه شده استفاده شود، خطای اندازه گیری نامشخص می شود. همیشه باید از این کار اجتناب کرد.

فرض کنید که اسیلوسکوپ دارای تلرانس 1.5% و پروب 1:10 با خطای 2.5% در سیستم استفاده شده است. این دو مشخصه را می توان برای به دست آوردن خطای کل قرائت ابزار ضرب کرد:

در اینجا خطای کل سیستم اندازه گیری، خطای خواندن دستگاه، خطای پروب متصل به اسیلوسکوپ از نوع مناسب است.

اندازه گیری مقاومت شنت

اغلب، هنگام اندازه گیری جریان، از یک مقاومت شنت خارجی استفاده می شود. شانت مقداری تحمل دارد که بر اندازه گیری تأثیر می گذارد.

تحمل مقاومت شنت مشخص شده بر خطای خواندن تأثیر می گذارد. برای یافتن خطای کل، انحراف مجاز شنت و خطا در قرائت های دستگاه اندازه گیری ضرب می شوند:

در این مثال، کل خطای خواندن 3.53٪ است.

مقاومت شانت به دما بستگی دارد. مقدار مقاومت برای یک دمای معین تعیین می شود. وابستگی به دما اغلب در بیان می شود.

به عنوان مثال، بیایید مقدار مقاومت را برای دمای محیط محاسبه کنیم. شانت دارای ویژگی های زیر است: اهم(به ترتیب و ) و وابستگی به دما .

جریان عبوری از شنت باعث تلف شدن انرژی در شنت می شود که منجر به افزایش دما و در نتیجه تغییر در مقدار مقاومت می شود. تغییر در مقدار مقاومت زمانی که جریان جریان دارد به عوامل مختلفی بستگی دارد. برای انجام یک اندازه گیری بسیار دقیق، لازم است شنت را برای دریفت مقاومت و شرایط محیطی که در آن اندازه گیری ها انجام می شود، کالیبره کنید.

دقت

مدت، اصطلاح دقتبرای بیان تصادفی بودن خطای اندازه گیری استفاده می شود. ماهیت تصادفی انحرافات مقادیر اندازه گیری شده در بیشتر موارد ماهیت حرارتی دارد. به دلیل ماهیت تصادفی این نویز، نمی توان خطای مطلق به دست آورد. دقت فقط با احتمال اینکه کمیت اندازه گیری شده در محدوده های معینی قرار دارد به دست می آید.

توزیع گاوسی

نویز حرارتی گاوسی است یا همانطور که می گویند توزیع نرمال. با عبارت زیر توضیح داده می شود:

در اینجا، مقدار میانگین است، واریانس را نشان می دهد و با سیگنال نویز مطابقت دارد. تابع یک منحنی توزیع احتمال را همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است، نشان می دهد، که در آن میانگین و دامنه نویز موثر است.

و

جدول شانس دریافت مقادیر در محدوده های داده شده را نشان می دهد.

همانطور که می بینید، احتمال اینکه مقدار اندازه گیری شده در محدوده ± باشد برابر است با .

بهبود دقت

دقت را می توان با نمونه برداری بیش از حد (تغییر نرخ نمونه برداری) یا فیلتر کردن بهبود بخشید. اندازه گیری های فردی به طور متوسط ​​​​است، بنابراین نویز به طور قابل توجهی کاهش می یابد. گسترش مقادیر اندازه گیری شده نیز کاهش می یابد. هنگام استفاده از نمونه برداری بیش از حد یا فیلتر کردن، توجه داشته باشید که این می تواند منجر به کاهش توان عملیاتی شود.

اجازه

اجازه یا به قول خودشان وضوحسیستم اندازه گیری کوچکترین کمیت قابل تشخیص است. تعریف وضوح ابزار به دقت اندازه گیری اشاره نمی کند.

سیستم های اندازه گیری دیجیتال

سیستم دیجیتال سیگنال آنالوگ را با استفاده از مبدل A/D به یک معادل دیجیتال تبدیل می کند. تفاوت بین این دو مقدار، یعنی وضوح، همیشه یک بیت است. یا در مورد مولتی متر دیجیتال، تک رقمی است.

همچنین امکان بیان وضوح در واحدهایی غیر از بیت وجود دارد. به عنوان مثال، داشتن یک ADC 8 بیتی را در نظر بگیرید. حساسیت عمودی روی 100 mV/divو تعداد تقسیمات 8 است، بنابراین محدوده کامل است 800 میلی ولت. 8 بیت نشان داده شده است 2 8 =256 معانی مختلف وضوح بر حسب ولت پس از آن است 800 mV / 256 = 3125 mV.

سیستم های اندازه گیری آنالوگ

در مورد یک ابزار آنالوگ، که در آن مقدار اندازه گیری شده به صورت مکانیکی نمایش داده می شود، مانند یک ابزار اشاره گر، به دست آوردن یک عدد دقیق برای وضوح دشوار است. اول، وضوح توسط پسماند مکانیکی ناشی از اصطکاک مکانیسم دست محدود می شود. از سوی دیگر، وضوح توسط ناظر که ارزیابی ذهنی خود را انجام می دهد، تعیین می شود.

به حقیقتی برخوردم که مرا متعجب کرد و احتمالاً شما را نیز متعجب خواهد کرد. به نظر می رسد که اندازه گیری ولتاژ در شبکه با دقت حداقل یک ولت یک کار تقریبا غیرممکن است.

شش دستگاه موجود در این عکس مقادیر متفاوتی را نشان می دهند که حداکثر آن با حداقل بیش از 6 ولت متفاوت است.

در فرآیند تهیه مقاله در مورد متر برق، آزمایشی را با اندازه گیری همزمان ولتاژ شبکه توسط چندین دستگاه انجام دادم و با دریافت چنین نتایج متفاوتی، شروع به رسیدگی به دقت کردم.

به طور معمول، برای ابزارهای دیجیتال، سازندگان دقت را به صورت ± (0.8٪ + 10) نشان می دهند. این ورودی به معنای مثبت یا منفی 0.8٪ به علاوه 10 واحد LSD است. به عنوان مثال، اگر دستگاه ولتاژ را اندازه گیری کند و مقادیر کل و دهم را نشان دهد، در ولتاژ 230 ولت دقت آن ± (230/100 * 0.8 + 10 * 0.1) خواهد بود، یعنی 2.84 ± ولت (ده واحد ولتاژ). کمترین رقم قابل توجه در این مورد 1 ولت است).

گاهی اوقات دقت به صورت ± (0.5FS+0.01) داده می شود. FS در مقیاس کامل است. چنین رکوردی به این معنی است که دستگاه ممکن است انحراف خواندن تا 0.5٪ از حد محدوده اندازه گیری به اضافه 0.01 ولت (اگر ولت متر باشد) داشته باشد. به عنوان مثال، اگر محدوده 750 ولت باشد و ±(0.5FS+0.01) مشخص شده باشد، انحراف می تواند تا ± (750/100*0.5+0.01)، یعنی ± 3.76 ولت بدون توجه به ولتاژ اندازه گیری شود.

دو تفاوت ظریف ناخوشایند وجود دارد.

اغلب در ویژگی های دستگاه، تولید کنندگان مقادیر دقت کلی را برای نوع اندازه گیری نشان می دهند و در محدوده های فردی، همه چیز می تواند حتی بدتر باشد. بنابراین، برای مولتی متر UNI-T UT61E من، که همیشه آن را بسیار دقیق می دانستم، برای اندازه گیری ولتاژ متناوب در همه جا، از جمله وب سایت سازنده، دقت ± (0.8% + 10) است، اما اگر دستورالعمل ها را با دقت بخوانید، در 48 صفحه ای که می توانید پیدا کنید در اینجا یک برچسب است:

در محدوده 750 ولت در فرکانس شبکه، دقت اندازه گیری در واقع ± (1.2% + 10)، یعنی ± 3.76 ولت در 230 ولت است.

نکته ظریف دوم این است که ضبط دقت بستگی به این دارد که دستگاه چند رقم اعشار را نشان می دهد. ±(1%+20) ممکن است از ±(1%+3) دقیقتر باشد اگر ابزار اول دو رقم اعشار و دومی را نشان دهد. در مشخصات دستگاه ها، تعداد ارقام اعشار در هر محدوده به ندرت نشان داده می شود، بنابراین فقط می توان در مورد دقت واقعی حدس زد.

از تبلت بالا، چیز شگفت انگیزی یاد گرفتم. معلوم می شود که UNI-T UT61E من در ولتاژهای تا 220 ولت دو رقم اعشار را نشان می دهد و بنابراین دقت ± 1.86 ولت در ولتاژ 220 ولت دارد، زیرا در این مورد در رکورد ± (0.8٪ + 10) 10 فقط 0.1 ولت است، اما در ولتاژ بیش از 220 ولت، شروع به نشان دادن یک رقم اعشار می کند و دقت بیش از نصف می شود.

هنوز سرت را به هم نزده ام؟ :)

با دومین مولتی متر Mastech MY65، همه چیز جالب تر است. بر روی جعبه آن، دقت اندازه گیری ولتاژ AC برای محدوده 750 ولت ± (0.15٪ + 3) نشان داده شده است. دستگاه در این محدوده دارای یک رقم اعشار است، به این معنی که دقت چیزی در حدود 0.645 ولت در ولتاژ 230 ولت است.

اما آنجا نبود! یک دستورالعمل در جعبه وجود دارد، قبلاً حاوی ± (1٪ + 15) در همان محدوده 750 ولت است و این در حال حاضر ± 3.8 ولت در ولتاژ 230 ولت است.

اما این همه ماجرا نیست. ما به سایت رسمی نگاه می کنیم. و قبلاً ± (1.2٪ + 15)، یعنی 4.26 ± ولت در 230 ولت وجود دارد. دقت به طور غیرمنتظره ای تقریباً هفت برابر کاهش یافته است!

این MY65 به طور کلی عجیب است. دو مولتی متر مختلف با این نام به فروش می رسد. اینجا مثلا در همین سایت MY65 سبز و MY65 زرد با قابلیت های مختلف و طرح های مختلف و پارامترهای مختلف.

در فروشگاه های آنلاین چینی اغلب چنین چیزی را با قیمت 3.5 دلار پیدا می کنید که به پریز وصل شده و ولتاژ را نشان می دهد.

آیا می دانید چقدر دقیق است؟ ±(1.5%+2). اکنون می دانید که چگونه آن را رمزگشایی کنید. چیز ولت کامل را نشان می دهد، به این معنی که در ولتاژ 230 ولت دقت آن ± (230/100 * 1.5 + 2)، یعنی 5.45 ولت است. همانطور که در یک شوخی، به علاوه یا منهای توقف تراموا.

بنابراین چگونه می توان ولتاژ شبکه را با دقت تضمین شده حداقل تا یک ولت در محیط خانگی اندازه گیری کرد؟ اما به هیچ وجه!
دقیق ترین مولتی متری که من در شبکه پیدا کردم - UNI-T UT71C 136 دلار قیمت دارد و هنگام اندازه گیری ولتاژ AC در محدوده 750 ولت دو رقم اعشار را نشان می دهد و دقت ± (0.4% + 30) دارد. ، در ولتاژ 230 ولت ± 1.22 AT.

در واقع، همه چیز بد نیست. بسیاری از دستگاه ها دارای دقت واقعی مرتبه ای بالاتر از میزان اعلام شده هستند. اما این دقت توسط سازنده تضمین نمی شود. شاید بسیار دقیق تر از آنچه وعده داده شده باشد، اما شاید نه.

P.s. با تشکر از اولگ آرتامونوف برای مشاوره در هنگام تهیه مقاله.

2016، الکسی نادژین

مولتی متر که به عنوان تستر نیز شناخته می شود، یک دستگاه اندازه گیری مدرن است که برای اندازه گیری تمام مشخصات اولیه مدارهای الکترونیکی استفاده می شود. مقاومت، جریان، ولتاژ، ظرفیت خازن و سایر پارامترها را اندازه گیری می کند. اکثر مدل های موجود در بازار می توانند با جریان مستقیم و متناوب یعنی سینوسی کار کنند. در نظر بگیرید که این دستگاه ها دارای چه ویژگی های اصلی هستند و بسته به نوع دستگاه، خوانش ها چقدر دقیق است.

دقت اندازه گیری و عمق بیت

مولتی متر دقیقاً دو ویژگی اصلی دارد: دقت اندازه گیری و عمق بیت نشانگر. ساده ترین و مقرون به صرفه ترین مدل ها با دقت کم مشخص می شوند - خطای نشانه ها حدود 10٪ و همچنین ظرفیت رقمی 2.5 است. با رشد کلاس دستگاه و قیمت آن، دقت و همچنین عمق بیت به میزان قابل توجهی افزایش می یابد. فوراً باید توجه داشت که خطای همه آزمایش کننده ها نیز به شدت به نوع اندازه گیری های انجام شده و محدوده ای که آزمایش در آن انجام می شود بستگی دارد. در بهترین حالت، خطا در مرتبه 0.01٪ است.

باید به پارامتری مانند مقاومت ورودی مولتی متر توجه داشت. مدار تستر به گونه ای است که خود دستگاه دارای مقاومت خاصی است که معمولاً در اسناد فنی بر حسب کیلواهم بر ولت (kOhm / V) نوشته می شود. قبلاً از ابزارهایی با 10 یا 20 کیلو اهم / ولت استفاده می شد که دومی دقت کمی بیشتری داشت. این در حالی است که دستگاه های مدرن دارای مقاومت صدها برابری هستند که تاثیر آن را بر دقت خوانش دستگاه کاملاً از بین می برد. در بیشتر موارد، چنین پارامتری حتی در دستورالعمل های آزمایشگر نشان داده نشده است.

علائم اصلی روی پانل

برای اندازه گیری صحیح، باید علائم روی پانل مولتی متر را درک کنید. دسته دستگاه می تواند در موقعیت "خاموش" - خاموش باشد. همچنین می تواند به یکی از محدوده ها اشاره کند.

حالت اندازه گیری ولتاژ DC به عنوان DCV و ACV (همچنین V~ یافت می شود) تعیین می شود. منطقه اندازه گیری جریان مستقیم - DCA. مقاومت به طور سنتی با حرف یونانی "omega" - Ω نشان داده می شود. کانکتور سیم سیاه پروب COM تعیین شده است. معمولاً در سمت چپ یک رابط برای آزمایش ترانزیستورها وجود دارد.

اینها نامگذاری های اصلی هستند، اما هر مدل ممکن است ویژگی ها و قابلیت های خاص خود را داشته باشد.

انواع

در میان طیف وسیعی از مدل های موجود در بازار، دو نوع اصلی مولتی متر را می توان تشخیص داد: دیجیتال و آنالوگ. امروزه این اولین نمونه هایی است که اغلب با آنها روبرو می شوند ، اما آزمایش کننده های کلاسیک نیز عجله ای ندارند که به گذشته تبدیل شوند - آنها هنوز مورد تقاضای متخصصان هستند.

دلایل مختلفی برای این محبوبیت وجود دارد. اول از همه، دقت اولویت های دیجیتال به شرایط خارجی بستگی دارد. اگر مجبور باشید در میدان الکترومغناطیسی قوی یا تداخل رادیویی کار کنید، می تواند به میزان قابل توجهی کاهش یابد. علاوه بر این، آنها به یک منبع انرژی اضافی نیاز دارند و با از کار افتادن آن، قرائت ها بیشتر و بیشتر از موارد دقیق منحرف می شوند.

آنالوگ

مزایای اصلی مدل های کلاسیک قابلیت اطمینان و قیمت پایین است. متأسفانه دقت آنها تا حدودی کمتر است و برعکس، گسترش شاخص ها در حین اندازه گیری بیشتر است. خطای متوسط ​​مولتی متر آنالوگ حدود 2 درصد از حد اندازه گیری در مقیاس دستگاه است.

دیجیتال

تفاوت اصلی این است که در مدل های دیجیتال تمام قرائت ها بر روی صفحه نمایش کریستال مایع نمایش داده می شود. این دستگاه‌ها، برخلاف دستگاه‌های آنالوگ، می‌توانند از دقت اندازه‌گیری بیشتر، تا 0.5 درصد از مقدار واقعی به رخ بکشند. علاوه بر این، مدل های دیجیتال با وضوح بالای سیستم اندازه گیری مشخص می شوند. بنابراین، آنها دقت اندازه گیری بیشتری را با ارقام اعشاری بیشتر ارائه می دهند.

نشانه

ویژگی های اضافی

علاوه بر جریان، ولتاژ و مقاومت بدیهی، مدل های مدرن می توانند اندازه گیری های دیگری نیز انجام دهند. اینها عبارتند از اندوکتانس، ظرفیت خازنی و با کمک سنسور یا ترموکوپل مخصوص، می توانند دما را نیز اندازه گیری کنند. اصل مدل پیشرفته به شما امکان می دهد با اندازه گیری مدت زمان پالس، فواصل بین آنها، فرکانس کنار بیایید.

تقریباً همه مدل ها می توانند یک بررسی مدار تولید کنند، یعنی بررسی یکپارچگی آن. اگر مقاومت آن کمتر از مقدار از پیش تعیین شده باشد، دستگاه یک سیگنال صوتی منتشر می کند.

تنوع بر اساس سطوح

امروزه مولتی مترها به فروش می رسند که به طور مشروط به چندین سطح از جمله پارامتر قیمت تقسیم می شوند. قبل از انتخاب یک مدل خاص، باید تعیین کنید که مولتی متر به کدام پارامترها و با چه دقتی نیاز دارد.

توجه به باتری دستگاه نیز حائز اهمیت است - مولتی متر روی باتری های انگشتی توصیه می شود، زیرا یافتن باتری هایی مانند کرون دشوارتر است، اما گران تر هستند.

در جرم کل، دستگاه ها را می توان با توجه به ویژگی ها و قیمت آنها به سه سطح تقسیم کرد:

• ابتدایی. تستر تا 1000 روبل. ساده ترین دستگاه های مارک های کمتر شناخته شده. اغلب اوقات زمانی که همان مدل تحت تولیدکنندگان ناپیوسته فروخته می شود، کنجکاوی هایی وجود دارد.
• میانگین. در عرض 3000 روبل. ارائه شده توسط محصولات Uni Trend، Mastech، Victor، CEM و موارد مشابه؛
• حرفه ای. گران ترین. تسترهای این سطح توسط APPA، Uni Trend، Fluke، CEM منتشر شده اند.

بیایید نگاهی دقیق تر به ویژگی ها و قابلیت های مولتی متر داشته باشیم.

آزمایش کنندگان سطح ورودی

یک مولتی متر سطح ورودی اغلب برای مصارف خانگی خریداری می شود. چنین مدل هایی نمی توانند به کیفیت پروب ها، صفحه نمایش یا حتی بدنه خود ببالند. با گذشت زمان، تسترهای سطح ابتدایی کابل ها را شکسته و می شکنند.

هنگام فروش چنین دستگاه هایی، خطا به ندرت نشان داده می شود، زیرا در هر صورت بسیار زیاد است. اما دقت مولتی متر برای مصارف خانگی کاملاً کافی است. چنین دستگاه هایی می توانند نمودار مدار را زنگ بزنند، وجود جریان در پریز را بررسی کنند، ولتاژ را اندازه گیری کنند و غیره. با توجه به مناطق استفاده، الزامات چنین دستگاه هایی حداقل است.

تست کننده های متوسط

مدل‌های میان‌رده از مواد با کیفیت‌تر ساخته شده‌اند و برخی از آن‌ها به‌علاوه در یک قاب ضد ضربه پوشیده شده‌اند. سیم های پروب های آزمایشی بسیار طولانی تر و قوی تر هستند. در کتابچه راهنمای مولتی مترهای میان رده، مدار اغلب نشان داده شده است، همچنین محدوده ها و خطاهای اندازه گیری. این مدل های مولتی متر در ثبت دولتی گنجانده نشده اند، بنابراین برای شرکت ها و کسانی که تحت مجوز کار می کنند نامناسب خواهند بود. مخاطبان خریداران رادیو آماتورها، سازمان های کوچک و علاقه مندان به تعمیرات هستند.

سطح اندازه گیری در این مولتی مترها حدود 1000 ولت و حداکثر 20 آمپر می باشد. از ویژگی های اضافی می توان به انتخاب محدوده خودکار، حفاظت از اضافه بار و نشانگر ولتاژ بدون تماس اشاره کرد. میانگین خطا حدود 0.5٪ است.

مدل های حرفه ای

مولتی مترها دارای بالاترین کیفی هستند، اغلب ضد ضربه، صفحه نمایش با حداکثر محتوای اطلاعات مشخص می شود. سرنخ های اندازه گیری نرم و راحت هستند و در طول زمان استحکام خود را حفظ می کنند. دستورالعمل تمام پارامترهای دستگاه ها را نشان می دهد، خطای اندازه گیری حداقل، تا 0.025٪ است.

این مولتی مترها در شرکت ها، در تولید لوازم الکترونیکی مورد تقاضا هستند. تقریباً همه در ثبت نام دولتی گنجانده شده اند. گارانتی دستگاه های حرفه ای به 3 سال می رسد.

از ویژگی های اضافی: ارتباط با رایانه شخصی از طریق USB، حالت اندازه گیری نسبی، مقیاس خطی، کاهش مصرف برق، تا 5 رقم نشانگر، طیف گسترده ای از عملکرد.

ثبت نام دولتی

مدل های جداگانه مولتی متر در ثبت دولت گنجانده شده است. ثبت دولتی یک لیست ویژه است که توسط Rosstandart تهیه شده است که ابزارهای اندازه گیری را فهرست می کند. هر یک از این دستگاه ها باید در مرکز اندازه شناسی یا آزمایشگاه مشابه آزمایش شوند. کنترل دقیق برای ابزارهای مشمول قانون یکنواختی اندازه گیری ها استفاده می شود. فقط از چنین مولتی مترها می توان در شرکت های نظامی و پزشکی استفاده کرد.

برای انتخاب یک تستر برای خود، اصلاً لازم نیست دستگاه مولتی متر را به طور کامل بشناسید. کافی است مشخص شود که دستگاه باید چه وظایفی را انجام دهد و همچنین چه دقتی از آن لازم است. این به شما امکان می دهد بهترین گزینه را بدون پرداخت هزینه اضافی برای دقت اضافی و گزینه های اضافی در این شرایط انتخاب کنید.