電表準(zhǔn)確度級(jí)別及測(cè)量誤差研究的論文
在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，讓學(xué)生熟練掌握正確使用電表及對(duì)測(cè)量結(jié)果正確進(jìn)行誤差估算這兩個(gè)問(wèn)題是至關(guān)重要的。本文主要談?wù)勲姳淼囊恍┯嘘P(guān)技術(shù)指標(biāo)及如何正確使用它們，從而達(dá)到正確測(cè)量的要求。常用電表按其測(cè)量機(jī)構(gòu)的工作原理，主要分為三類：（1）磁電式，（2）電磁式；（3）電動(dòng)式，使用時(shí)應(yīng)根據(jù)測(cè)量的要求選用。對(duì)于直流電壓和電流以及交流電整流后平均值的測(cè)量，可以選用磁電式儀表。這類表標(biāo)有正負(fù)極性。對(duì)于正弦交流電有效值的測(cè)量，可選用電磁式和電動(dòng)式儀表，這類表不分正負(fù)極性。電磁式和電動(dòng)式儀表也可以測(cè)量非正弦交流電的有效值。對(duì)于頻率變化很寬的待測(cè)值，則要選用電于管或晶體管儀表。實(shí)驗(yàn)室用的直流電表通常是磁電式電表。
不論是電壓表還是電流表，其表面都有一些符號(hào)表明該表的性能，其中有一項(xiàng)指標(biāo)，指出該表的準(zhǔn)確度等級(jí)。我國(guó)常用電工儀表分為七級(jí)，分別為：0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0等級(jí)數(shù)，該數(shù)字的含義及它與測(cè)量誤差的關(guān)系，下面作以說(shuō)明。
利用電表測(cè)量時(shí)的誤差主要有三類：
①儀器誤差：由于電表結(jié)構(gòu)和制作上的'不完善所引起，例如軸承摩擦，分度不準(zhǔn)，游絲的變形等原因，使得電表的指示值與真值有誤差。
②讀數(shù)誤差：由于讀數(shù)不準(zhǔn)引起的誤差。
③附加誤差：這是由于外界因素的變動(dòng)對(duì)儀表讀數(shù)產(chǎn)生影響而造成的。外界因素指的是溫度、電場(chǎng)、磁場(chǎng)等。當(dāng)電表在正常情況下（符合儀表說(shuō)明書(shū)上所要求的工作條件）使用和讀數(shù)時(shí)，測(cè)量的誤差可只考慮儀器誤差。
大家都知道，測(cè)量時(shí)總存在一定誤差，示值與真值（實(shí)驗(yàn)值）之間的差值稱為絕對(duì)誤差。但絕對(duì)誤差不能確切地反映出測(cè)量的準(zhǔn)確程度，故常用相對(duì)誤差，即絕對(duì)誤差與真值之比的百分?jǐn)?shù)來(lái)評(píng)價(jià)測(cè)量的準(zhǔn)確程度。相對(duì)誤差越小，準(zhǔn)確度就越高。相對(duì)誤差雖可說(shuō)明測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度，但不能用它來(lái)評(píng)價(jià)電表的準(zhǔn)確度，這是因?yàn)殡姳碓跍y(cè)量中有規(guī)定的范圍，在此范圍內(nèi)即使標(biāo)尺上各示值的絕對(duì)誤差均保持恒定，但相對(duì)誤差卻不恒定。隨著刻度示值的減小，其相對(duì)誤差反而變大，故不能用相對(duì)誤差來(lái)表示電表的準(zhǔn)確度，而往往用絕對(duì)誤差與標(biāo)尺滿度（即量程）之比的百分?jǐn)?shù)表示，常稱為引用誤差，δ=（Δx／xm）×100％。
但在電表標(biāo)度尺上各點(diǎn)的絕對(duì)誤差不可能相等。一般在制造時(shí)給出一個(gè)公共的允許最大誤差限度Δxmax，叫做最大允許絕對(duì)誤差，它表示所有各示值上的絕對(duì)誤差都不超過(guò)的Δx值，故用最大允許絕對(duì)誤差Δxmax與儀表最大量程xm的比值的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示儀表的準(zhǔn)確度（δm）。實(shí)際上是用最大允許相對(duì)誤差（即最大引用誤差）表示電表的準(zhǔn)確度
按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《電測(cè)量指示儀表通用技術(shù)條件》規(guī)定，用引用誤差表示基本誤差時(shí)電表分為七級(jí)。當(dāng)δm=0.2％，便稱該表為0.2級(jí)。從①式可知該表示值的允許最大絕對(duì)誤差為Δxmax=xm·δm=xm·K％。②式中K就是上述七級(jí)的等級(jí)數(shù)，那末測(cè)量值的可能范圍即為x±Δxmax。
例如，用一個(gè)0.2級(jí)、量程為10毫安的電流表，測(cè)量某電流時(shí)示值為8.61毫安，根據(jù)②式該示值的最大可能絕對(duì)誤差為ΔI=10毫安×0.2％=0.02毫安。測(cè)量值可能范圍為I=8.61±0.02毫安。
可見(jiàn)，對(duì)于相同量程的電表其等級(jí)數(shù)越小，由電表引起的誤差就越小，但從②式知，誤差是與量程的選取有關(guān)，所以必須權(quán)衡考慮。就以上例來(lái)講，由計(jì)算得到ΔI=0.02毫安，故測(cè)量值的相對(duì)誤差可表示為
若以等級(jí)為0.1級(jí)、量程為100毫安電表再進(jìn)行測(cè)量，其示值為8.6毫安，則
ΔI=100毫安×0.1％=0.1毫安，
顯然在選用電表時(shí)必須同時(shí)考慮級(jí)數(shù)及量程，不然將適得其反。上例中0.1級(jí)、量程100毫安的電表使用不當(dāng)，指針偏轉(zhuǎn)過(guò)小，故也會(huì)造成較大的相對(duì)誤差。所以要根據(jù)被測(cè)量的大小，選用合適的量程。所選量程太小會(huì)損壞電表；選用的量程過(guò)大，會(huì)因指針偏轉(zhuǎn)太小而降低了測(cè)量準(zhǔn)確度。在同一量程中，指針偏轉(zhuǎn)越大，相對(duì)誤差越小，測(cè)量準(zhǔn)確度越高。測(cè)量中應(yīng)盡可能使指針偏轉(zhuǎn)較大，一般要求指針偏轉(zhuǎn)超過(guò)滿度的2／3以上，這樣誤差就比較小。
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