电表准确度级别及测量误差研究论文

在电学实验中，让学生熟练掌握正确使用电表及对测量结果正确进行误差估算这两个问题是至关重要的。本文主要谈谈电表的一些有关技术指标及如何正确使用它们，从而达到正确测量的要求。常用电表按其测量机构的工作原理，主要分为三类：（1）磁电式，（2）电磁式；（3）电动式，使用时应根据测量的要求选用。对于直流电压和电流以及交流电整流后平均值的测量，可以选用磁电式仪表。这类表标有正负极性。对于正弦交流电有效值的测量，可选用电磁式和电动式仪表，这类表不分正负极性。电磁式和电动式仪表也可以测量非正弦交流电的有效值。对于频率变化很宽的待测值，则要选用电于管或晶体管仪表。实验室用的直流电表通常是磁电式电表。

不论是电压表还是电流表，其表面都有一些符号表明该表的性能，其中有一项指标，指出该表的准确度等级。我国常用电工仪表分为七级，分别为：0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0等级数，该数字的含义及它与测量误差的关系，下面作以说明。

利用电表测量时的误差主要有三类：

①仪器误差：由于电表结构和制作上的不完善所引起，例如轴承摩擦，分度不准，游丝的变形等原因，使得电表的指示值与真值有误差。

②读数误差：由于读数不准引起的误差。

③附加误差：这是由于外界因素的变动对仪表读数产生影响而造成的。外界因素指的是温度、电场、磁场等。当电表在正常情况下（符合仪表说明书上所要求的工作条件）使用和读数时，测量的误差可只考虑仪器误差。

大家都知道，测量时总存在一定误差，示值与真值（实验值）之间的差值称为绝对误差。但绝对误差不能确切地反映出测量的准确程度，故常用相对误差，即绝对误差与真值之比的百分数来评价测量的准确程度。相对误差越小，准确度就越高。相对误差虽可说明测量结果的准确度，但不能用它来评价电表的准确度，这是因为电表在测量中有规定的范围，在此范围内即使标尺上各示值的绝对误差均保持恒定，但相对误差却不恒定。随着刻度示值的减小，其相对误差反而变大，故不能用相对误差来表示电表的准确度，而往往用绝对误差与标尺满度（即量程）之比的百分数表示，常称为引用误差，δ=（Δx／xm）×100％。

但在电表标度尺上各点的绝对误差不可能相等。一般在制造时给出一个公共的允许最大误差限度Δxmax，叫做最大允许绝对误差，它表示所有各示值上的绝对误差都不超过的Δx值，故用最大允许绝对误差Δxmax与仪表最大量程xm的比值的百分数来表示仪表的准确度（δm）。实际上是用最大允许相对误差（即最大引用误差）表示电表的准确度

按照国家标准《电测量指示仪表通用技术条件》规定，用引用误差表示基本误差时电表分为七级。当δm=0.2％，便称该表为0.2级。从①式可知该表示值的允许最大绝对误差为Δxmax=xm·δm=xm·K％。②式中K就是上述七级的等级数，那末测量值的可能范围即为x±Δxmax。

例如，用一个0.2级、量程为10毫安的电流表，测量某电流时示值为8.61毫安，根据②式该示值的最大可能绝对误差为ΔI=10毫安×0.2％=0.02毫安。测量值可能范围为I=8.61±0.02毫安。

可见，对于相同量程的电表其等级数越小，由电表引起的误差就越小，但从②式知，误差是与量程的选取有关，所以必须权衡考虑。就以上例来讲，由计算得到ΔI=0.02毫安，故测量值的相对误差可表示为

若以等级为0.1级、量程为100毫安电表再进行测量，其示值为8.6毫安，则

ΔI=100毫安×0.1％=0.1毫安，

显然在选用电表时必须同时考虑级数及量程，不然将适得其反。上例中0.1级、量程100毫安的电表使用不当，指针偏转过小，故也会造成较大的相对误差。所以要根据被测量的大小，选用合适的量程。所选量程太小会损坏电表；选用的量程过大，会因指针偏转太小而降低了测量准确度。在同一量程中，指针偏转越大，相对误差越小，测量准确度越高。测量中应尽可能使指针偏转较大，一般要求指针偏转超过满度的2／3以上，这样误差就比较小。