Yleismittarin virheiden vaikutuksen analyysi mittaustuloksiin
Mitä suurempi volttimittarin sisäinen resistanssi Rv on, sitä lähempänä mitattu arvo on mitattua jännitettä pienempää todellista arvoa, sitä pienempi on virhe ja sitä suurempi herkkyys. Siksi yleismittarin vastusalue on yleismittarin parametri. Tämä artikkeli tekee seuraavat johtopäätökset analysoimalla:
1. Jos kahta yleismittaria, joilla on eri jänniteherkkyys, käytetään saman kohteen mittaamiseen, korkeamman jänniteherkkyyden yleismittarin mittausvirhe on pienempi kuin matalamman jänniteherkkyyden yleismittarin.
2. Saman yleismittarin eri alueilla, mitä suurempi jännitealue on, sitä suurempi on sisäinen vastus ja sitä pienempi virheiden vaikutus mittaustuloksiin.
Tässä on esimerkki havainnollistamaan virheiden vaikutusta mittaustuloksiin. Virheanalyysi jännitteen mittauksen aikana on esitetty kuvassa.
Kuvassa tasavirtalähde U=10v, sisäisellä resistanssilla r=200K Ω. Tämän jännitteen mittaamiseen valitaan yleismittari, jonka jänniteherkkyys on 20K Ω/V. Kuinka paljon virhe vaikuttaa mittaustuloksiin? Jos valitsemme 50V 10V sijasta sisäisellä resistanssilla 1M Ω, kuinka paljon virhe vaikuttaa mittaustuloksiin?
Ratkaisu:
Kun mittaat ensimmäistä kertaa, valitse 10 V jännitealue ja sisäinen resistanssi Rv=200k Ω, sitten:
Suhteellinen virhe on:
Kun mittaat toisen kerran, valitse 50 V jännitealue ja sisäinen resistanssi Rv=1M Ω, sitten:
Suhteellinen virhe on:
Voidaan nähdä, että suhteellisella virheellä on pienempi vaikutus mittaustuloksiin toisen mittauksen aikana. Toisin sanoen mittausprosessissa sen herkkyyden varmistamiseksi ja mittausvirheiden vähentämiseksi voidaan joskus valita myös suurempi jännitealue. Tämä johtuu siitä, että mitä suurempi jännitealue on, sitä suurempi on sisäinen vastus ja korkeampi jänniteherkkyys. Tietenkään jännitealuetta ei voi valita liian suureksi, muuten osoittimen poikkeutuskulma on liian pieni ja lukema on epätarkka. Vaihtovirtalähteen sisäinen resistanssi on yleensä pieni, ja AC-jännitteen mittaamiseen voidaan käyttää matalan jänniteherkkyyden yleismittaria.
Yllä olevasta analyysistä voidaan päätellä, että yleismittarilla jännitettä mitattaessa on parempi, että yleismittarin jännitealueella on suurempi sisäinen vastus, koska yleismittarin mittaripää on kytketty rinnan mitattavan piirin kanssa. Mitä suurempi mittarin sisäinen vastus on, sitä pienempi on virheiden vaikutus mittaustuloksiin ja sitä suurempi on herkkyys.
