電表準確度級別及測量誤差研究論文

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在電學實驗中，讓學生熟練掌握正確使用電表及對測量結果正確進行誤差估算這兩個問題是至關重要的。本文主要談談電表的一些有關技術指標及如何正確使用它們，從而達到正確測量的要求。常用電表按其測量機構的工作原理，主要分為三類：（1）磁電式，（2）電磁式；（3）電動式，使用時應根據測量的要求選用。對于直流電壓和電流以及交流電整流后平均值的測量，可以選用磁電式儀表。這類表標有正負極性。對于正弦交流電有效值的測量，可選用電磁式和電動式儀表，這類表不分正負極性。電磁式和電動式儀表也可以測量非正弦交流電的有效值。對于頻率變化很寬的待測值，則要選用電于管或晶體管儀表。實驗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表明該表的性能，其中有一項指標，指出該表的準確度等級。我國常用電工儀表分為七級，分別為：0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0等級數，該數字的含義及它與測量誤差的關系，下面作以說明。

利用電表測量時的誤差主要有三類：

①儀器誤差：由于電表結構和制作上的不完善所引起，例如軸承摩擦，分度不準，游絲的變形等原因，使得電表的指示值與真值有誤差。

②讀數誤差：由于讀數不準引起的誤差。

③附加誤差：這是由于外界因素的變動對儀表讀數產生影響而造成的。外界因素指的是溫度、電場、磁場等。當電表在正常情況下（符合儀表說明書上所要求的工作條件）使用和讀數時，測量的誤差可只考慮儀器誤差。

大家都知道，測量時總存在一定誤差，示值與真值（實驗值）之間的差值稱為絕對誤差。但絕對誤差不能確切地反映出測量的準確程度，故常用相對誤差，即絕對誤差與真值之比的百分數來評價測量的準確程度。相對誤差越小，準確度就越高。相對誤差雖可說明測量結果的準確度，但不能用它來評價電表的準確度，這是因為電表在測量中有規定的范圍，在此范圍內即使標尺上各示值的絕對誤差均保持恒定，但相對誤差卻不恒定。隨著刻度示值的減小，其相對誤差反而變大，故不能用相對誤差來表示電表的準確度，而往往用絕對誤差與標尺滿度（即量程）之比的百分數表示，常稱為引用誤差，δ=（Δx／xm）×100％。

但在電表標度尺上各點的絕對誤差不可能相等。一般在制造時給出一個公共的允許最大誤差限度Δxmax，叫做最大允許絕對誤差，它表示所有各示值上的絕對誤差都不超過的Δx值，故用最大允許絕對誤差Δxmax與儀表最大量程xm的比值的百分數來表示儀表的準確度（δm）。實際上是用最大允許相對誤差（即最大引用誤差）表示電表的準確度

按照國家標準《電測量指示儀表通用技術條件》規定，用引用誤差表示基本誤差時電表分為七級。當δm=0.2％，便稱該表為0.2級。從①式可知該表示值的允許最大絕對誤差為Δxmax=xm·δm=xm·K％。②式中K就是上述七級的等級數，那末測量值的可能范圍即為x±Δxmax。

例如，用一個0.2級、量程為10毫安的電流表，測量某電流時示值為8.61毫安，根據②式該示值的最大可能絕對誤差為ΔI=10毫安×0.2％=0.02毫安。測量值可能范圍為I=8.61±0.02毫安。

可見，對于相同量程的電表其等級數越小，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，所以必須權衡考慮。就以上例來講，由計算得到ΔI=0.02毫安，故測量值的相對誤差可表示為

若以等級為0.1級、量程為100毫安電表再進行測量，其示值為8.6毫安，則

ΔI=100毫安×0.1％=0.1毫安，

顯然在選用電表時必須同時考慮級數及量程，不然將適得其反。上例中0.1級、量程100毫安的電表使用不當，指針偏轉過小，故也會造成較大的相對誤差。所以要根據被測量的大小，選用合適的量程。所選量程太小會損壞電表；選用的量程過大，會因指針偏轉太小而降低了測量準確度。在同一量程中，指針偏轉越大，相對誤差越小，測量準確度越高。測量中應盡可能使指針偏轉較大，一般要求指針偏轉超過滿度的2／3以上，這樣誤差就比較小。