Что на самом деле означает ±(0,5 % + 2) в паспорте мультиметра
Строка ±(0,5 % + 2) не говорит о том, что прибор ошибается на полпроцента. Это две погрешности, которые складываются. Первая — процент от того, что показывает индикатор, поэтому она растёт вместе с показанием. Вторая — фиксированное число единиц счёта в последнем разряде, и на данном пределе она одна и та же всегда.
На заводе в Вэньчжоу приборы на 1999 и на 6000 единиц счёта собирают за одним столом, и в запросах покупателей это сравнение срывается почти всегда одинаково. Прибор на 1999 единиц с допуском ±(0,5 % + 2) ставят рядом с прибором на 6000 единиц с допуском ±(0,8 % + 5) и делают вывод, что первый точнее. На большей части шкалы всё наоборот.
Процент и единицы счёта считают разные вещи
Процентная составляющая берётся из узлов, задающих наклон характеристики: делитель напряжения, опорный источник, аналоговый вход. Если делитель ушёл на 0,5 %, каждое показание на этом пределе уходит на 0,5 % от самого себя. Десять вольт промахиваются на 50 мВ, четыреста вольт промахиваются на два вольта, и в паспорте оба случая описаны одним числом.
Составляющая в единицах счёта имеет другую природу. Это фиксированный запас в шагах индикатора, он покрывает погрешность квантования преобразователя и округление при переводе двоичного кода в десятичный разряд. Поскольку он выражен в единицах счёта, а не в вольтах, одно и то же «+2» стоит 0,2 мВ на пределе 200 мВ и 2 В на пределе 1000 В.
Считаем на реальном индикаторе на 1999 единиц
Прибор на 1999 единиц счёта делит предел примерно на 2000 шагов, поэтому одна единица — это примерно полная шкала, делённая на две тысячи. На пределе 200 В полная шкала равна 199,9 В, а одна единица стоит 0,1 В. В таблице один и тот же допуск ±(0,5 % + 2) разложен по пяти типовым пределам постоянного напряжения.
| Показание на индикаторе | Сколько стоит одна единица | Полная погрешность при ±(0,5 % + 2) |
|---|---|---|
| 100,0 мВ | 0,1 мВ | 0,5 мВ плюс 0,2 мВ, итого ±0,7 мВ |
| 1,000 В | 1 мВ | 5 мВ плюс 2 мВ, итого ±7 мВ |
| 10,00 В | 10 мВ | 50 мВ плюс 20 мВ, итого ±70 мВ |
| 100,0 В | 100 мВ | 0,5 В плюс 0,2 В, итого ±0,7 В |
| 700 В | 1 В | 3,5 В плюс 2 В, итого ±5,5 В |
Если читать последний столбец сверху вниз, форма задачи становится очевидной. На пределе милливольт составляющая в единицах счёта ничтожна, а на пределе 1000 В она даёт больше трети полной погрешности. Тому, кому нужно различать один вольт на показании в четыреста вольт, процент вообще не мешает. А тому, кому нужно различать десятую долю милливольта на показании в два вольта, мешает именно он.
Почему последняя цифра ничего не гарантирует
Включите прибор, не подключая щупов, и последняя цифра часто перескакивает между двумя значениями. Это и есть погрешность счёта, выведенная наружу: преобразователь выдаёт число, которое легло ровно на границу между двумя шагами индикатора, и прибор чередует их. Это не неисправность и не признак того, что прибор хуже своего паспорта.
Практический вывод простой: последняя цифра не несёт информации, на которую можно опереться. Показание 12,34 В на приборе, где последняя цифра стоит 10 мВ, следует понимать как 12,34 В плюс-минус весь бюджет ±(0,5 % + 2), а не как число, точное до показанного разряда.
На одних пределах прибор точнее, чем на других
Поскольку процент привязан к показанию, а не к пределу, худшее место для измерения — низ шкалы. Показание 2,00 В на пределе 20 В означает десятую часть шкалы: значащих разрядов меньше, а составляющая в единицах счёта занимает большую долю ответа. Показание 19,00 В на том же пределе в пять раз лучше по абсолютной величине, и прибор при этом тот же самый.
Отсюда одно правило, и его стоит передать тому, кто будет работать с прибором: выбирайте предел так, чтобы показание было как можно выше, но не выходило за шкалу. Если ожидается около 12 В, правильный предел — 20 В, а предел 200 В просто теряет разряд. Современные приборы переключаются сами, но у модели с ручным выбором решение остаётся за оператором, а оператор обычно оставляет переключатель там, где он стоял.
Чего нет в паспортной таблице
В почти каждой строке точности отсутствуют три вещи. Первая — температурный коэффициент, его обычно пишут отдельно, как долю заявленной точности на градус вне диапазона от 18 до 28 градусов. Прибор, который летом лежит в кузове фургона, из этого диапазона выходит, и бюджет погрешности растёт так, как основная строка не показывает.
Вторая — сопротивление щупов. На пределе 200 Ом обычная пара щупов добавляет несколько десятых ома, и это может быть больше допуска самого показания. Третья — падение напряжения на пределах тока: прибор вставляет сопротивление последовательно в цепь, и на малых пределах тока это сопротивление меняет тот самый ток, который измеряется.
Как сравнивать два паспорта и не ошибиться
Чтобы сравнить, приведите оба допуска к одному показанию и к одним единицам. Прибор на 6000 единиц с ±(0,5 % + 5) при 100,00 В разрешает 0,01 В на единицу счёта, значит его запас равен 0,5 В плюс 0,05 В. Прибор на 1999 единиц с ±(0,5 % + 2) при 100,0 В разрешает 0,1 В на единицу, значит его запас равен 0,5 В плюс 0,2 В. Проценты совпадают, а итоговые значения различаются в четыре раза.
Предложение, где указан только процент без слагаемого в единицах счёта, неполное. Предложение, где есть слагаемое, но нет разрешения, прочитать нельзя. Запрашивайте оба. Это одно письмо, и оно снимает большую часть неопределённости из сравнения, которое иначе сводится к тому, в каком проспекте шрифт крупнее.
Что уточнить до оформления заказа
Четыре вопроса закрывают требование по точности до того, как оно превратится в заказ. На каком пределе пользователь будет работать на самом деле? Какое самое малое изменение этого показания имеет значение? Насколько далеко от комнатной температуры прибор будет храниться и работать? По какому эталону входной контроль будет принимать или заворачивать партию?
Ответы обычно сдвигают спецификацию. Мастерской, которая проверяет аккумуляторы на 12 В, индикатор на 6000 единиц не нужен, а лаборатории, которая сравнивает шунты при нескольких милливольтах, нужен. Решить это до образца значит получить образец, который пройдёт приёмку, а не тот, о котором придётся спорить после погрузки контейнера.
Если у вас на руках две строки из паспортов, отправьте обе инженерам вместе с показанием, которое нужно разрешить, и пределом, на котором оно находится. Инженеры нашего завода в Вэньчжоу скажут, какой класс счёта и какой предел действительно закрывают это показание, и подтвердят это прибором, измеренным по эталону, до того как вы обязались по партии.