Анализ погрешностей измерения напряжения цифровыми и аналоговыми (стрелочными) мультиметрами
Если измеренное напряжение представляет собой сетевое электричество, то есть переменный ток с частотой 50 Гц, и оба мультиметра аттестованы, это может указывать только на то, что внутреннее сопротивление измеряемого напряжения слишком велико. При одной и той же частоте наибольшим фактором, влияющим на результаты измерения напряжения аналоговым (стрелочным) мультиметром и цифровым мультиметром, является разница внутреннего сопротивления, которая довольно велика и не одного порядка. Когда внутреннее сопротивление измеряемого напряжения мало, разница не очевидна. Когда внутреннее сопротивление измеряемого напряжения велико, результаты измерений будут сильно различаться.
В этом случае возможно, что измеренное напряжение не является реальной линией электропитания с проводом под напряжением 220 В, или это напряжение, измеренное после того, как провод под напряжением проходит через какой-либо электрический прибор, или это напряжение корпуса утечки электроприбора.
Исключая вышеперечисленные возможности, это может указывать только на то, что один из двух мультиметров неточен и требует ремонта и калибровки.
При возникновении погрешности измерения напряжения прежде всего необходимо выяснить, какова частота измеряемого переменного напряжения в Гц? Является ли это напряжение чистой синусоидой?
В инструкциях по эксплуатации различных мультиметров, представленных в настоящее время на рынке, указан диапазон частотной характеристики и форма сигнала переменного тока мультиметра при измерении переменного напряжения. Для различных обычных цифровых мультиметров их частотная характеристика обычно составляет 40-1000Гц, и требуется синусоидальный сигнал (со степенью искажения менее или равной 1%). Точность измерения измеряемого переменного напряжения за пределами указанного диапазона не гарантируется. Это связано с тем, что схемы преобразования переменного/постоянного тока (переменный ток/постоянный ток) в большинстве цифровых мультиметров в основном разработаны с использованием двойного операционного усилителя малой-мощности TL062. GBW (произведение полосы усиления) этого операционного усилителя ограничено, поэтому цифровые мультиметры не могут измерять высокочастотные переменные напряжения (конечно, это также связано с тем, имеют ли резисторы делителя напряжения мультиметра компенсацию).
Что касается обычных аналоговых (стрелочных) мультиметров (которые впервые были изобретены американцами и имеют 100-летнюю историю), то их внутреннее устройство достаточно простое. Внутри находится только измерительная головка высокой-чувствительности + диодное выпрямление + резисторы деления напряжения (для повышения чувствительности в некоторых аналоговых мультиметрах между измерительной головкой и резисторами делителя напряжения добавляется усилитель переменного тока, состоящий из операционного усилителя). Поэтому точность измерений такого старого и недорогого мультиметра просто не может сравниться с точностью измерения цифровых мультиметров. Как правило, резисторы делителя напряжения такого типа мультиметров не имеют компенсации емкости, поэтому их частотная характеристика обычно составляет 40–400 Гц.
Если разница в измерении одного и того же переменного напряжения между двумя мультиметрами составляет десятки вольт, в первую очередь необходимо проверить их цепи резисторов делителей напряжения, чтобы увидеть, не изменилось ли номинал какого-либо резистора. Если все в порядке, то для аналогового мультиметра также можно проверить, может ли указатель его измерительной головки указывать на нулевое положение. Для цифрового мультиметра вы можете проверить, не ослаблен ли калибровочный потенциометр диапазона переменного напряжения.
Кстати, если вы хотите точно измерить переменное напряжение любой формы сигнала, рекомендуется приобрести среднеквадратичный мультиметр (TRMS). Этот тип мультиметра может точно измерять переменное напряжение различных форм сигналов, таких как синусоидальные, треугольные и прямоугольные волны, и это не имеет никакого отношения к степени искажений.
