1.1.4 指针式万用表的性能参数

指针式万用表的性能通常在使用说明书中有简单介绍,性能参数有助于读者了解该指针式万用表的性能,从而根据测量需求选择和使用万用表。指针式万用表的性能参数可以从以下几个方面进行了解。

1.显示特性

(1)最大刻度和允许误差

指针式万用表主要是以指针来指示出被测量的数值,通常以指针式万用表的最大刻度和允许误差来表示万用表的显示精度。指针式万用表的最大刻度值如表1-3所示。

表1-3 指针式万用表的最大刻度值

指针式万用表的允许误差如表1-4所示。

表1-4 指针式万用表的允许误差

(2)升降变差

万用表在工作时,通过万用表的被测量由零平稳地增大到上量程,然后平稳地减小到零时,对应于同一条分度线的向上(增大)、向下(减小)两次读数与被测量的实际值之差称为“示值的升降变差”,简称变差,即:

式中 ΔA——万用表指示值变差;

——被测量平稳增大(或减小)时测得的实际值;

——被测量平稳减小(或增大)时测得的实际值。

万用表的变差与表头的摩擦力矩有关,摩擦力矩越大,万用表的升降变差越大,反之则越小,当表头摩擦力矩很小时,,升降变差ΔA≈0,可忽略不计。

2.测量特性

(1)阻尼时间

阻尼时间是指阻碍或减小一个动作所需要的时间,对于指针式万用表来说,其动圈的阻尼时间在技术条件中规定不应超过4s。

(2)灵敏度

指针式万用表的灵敏度是指对较小的测量值做出反应程度的大小。其灵敏度越高,测量数值越精确。指针式万用表的灵敏度可分为表头灵敏度和电压灵敏度(含直流电压灵敏度和交流电压灵敏度)两个指标。

万用表所用表头的满量程值Ig称作表头灵敏度,一般在10~200µA范围内,Ig越小,表头灵敏度越高。高灵敏度表头一般小于10µA,中灵敏度表头一般在30~100µA范围内,超过100µA的就属于低灵敏度表头。

表头灵敏度是设计万用表电路的依据,同时也决定着万用表的电压灵敏度。万用表的电压灵敏度SV等于电压挡的等效内阻RV与满量程电压UM的比值,即:

SV=RV/UM

其单位是Ω/V或kΩ/V,简称每伏欧姆数。此值一般标在仪表盘上,如图1-17所示。MF500型万用表的直流电压灵敏度为20kΩ/V,MF10型万用表的直流输入电压在0~100V时,电压灵敏度为100kΩ/V;直流输入电压在250~500V时,电压灵敏度为200kΩ/V。MF10型万用表的交流电压灵敏度为20kΩ/V。电压灵敏度越高,表明万用表的内阻(即仪表输入电阻)越高,这种仪表适用于电子测量,可以测量高内阻的信号电压。低灵敏度万用表仅适用于电工测量。

图1-17 万用表电压灵敏度

3.技术特性

(1)准确度和基本误差

万用表的精度一般用准确度表示,它反映了仪表基本误差的大小,准确度越高,测量误差越小。仪表的准确度分7个等级:0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0。近年来随着仪表工业的迅速发展,我国已能制造出0.05级的指示仪表。

准确度等级反映了仪表基本误差的大小。基本误差亦称固有误差,常用相对误差γm来表示。例如,2.5级准确度即表示基本误差为±2.5%。两者的对应关系见表1-5。国产MF18型万用表测量直流电压(DCV)、直流电流(DCA)和电阻(Ω)的准确度都是1.0级,可供实验室使用。目前仍被广泛使用的500型万用表则属于2.5级仪表。需要指出,受分压器、分流器、整流器等电路的影响,同一块万用表各挡的基本误差也不尽相同。

表1-5 准确度等级与基本误差的对应关系

(2)倾斜误差

指针式万用表在使用过程中,从规定的使用部位向任意方向倾斜时所带来的误差,称之为倾斜误差。倾斜误差主要是由于表头转动部位不平衡造成的,但也与轴尖和轴承之间的间隙大小有关。另外,倾斜误差的大小也与指针长短有关,同样的不平衡与倾斜,小型万用表的倾斜误差小,大型万用表由于指针长并且轴尖与轴承间隙大从而造成倾斜误差大。在万用表技术条件中规定,当万用表自规定的工作位置向一方倾斜30°时,指针位置应保持不变。

(3)调零

万用表的调零器主要是用来将指针式万用表的指针调节到刻度尺的零点上的。技术条件中规定,当旋转调零器时,指针自刻度尺零点位置向两边偏离应不小于刻度尺弧长的2%,不大于弧长的6%。

4.频率特性

万用表的工作频率较低,频率范围窄。便携式万用表一般为45~2000Hz,袖珍式仪表大多为45~1000Hz。某些万用表(如MF10)的说明书中规定可以扩展频率范围,但基本误差亦随之增大。