万用表上的 ±(0.5%+2) 到底在说什么
数据表里那行 ±(0.5%+2) 不是在说这块表会差半个百分点。它是两项误差加在一起。前一项是读数的一个百分比,读数越大,这一项也越大;后一项是末位的固定字数,同一个量程上它一直不变。
很多人把它当成一个数来读。1999 计数的表和 6000 计数的表放在一张询价单上,前者标 ±(0.5%+2),后者标 ±(0.8%+5),结论就成了前一块更准。这个结论在大部分量程上是反的。
百分比和字数说的是两件事
百分比那一项来自决定斜率的器件:分压网络、基准、模拟前端。分压比偏了 0.5%,这一档上每个读数都偏它自己的 0.5%。10V 差 50mV,400V 差 2V,数据表上写的是同一个数。
字数那一项性质不同。它是显示格的固定余量,覆盖转换器的量化误差,也覆盖二进制转十进制那一步的取整。因为单位是字而不是伏,同一个「+2」在 200mV 档值 0.2mV,在 1000V 档值 2V。所以数据表上那一行不能当成一个精度数来读,两块都写「0.5%」的表也不能互换。
拿一块 1999 计数的表走一遍
1999 计数把一档分成 2000 格,一格大约是全量程的两千分之一。200V 档满量程 199.9V,一格就是 0.1V。下表把 ±(0.5%+2) 铺在常见的五个直流电压量程上。
| 显示读数 | 一格值多少 | ±(0.5%+2) 下的总误差 |
|---|---|---|
| 100.0mV | 0.1mV | 0.5mV 加 0.2mV,即 ±0.7mV |
| 1.000V | 1mV | 5mV 加 2mV,即 ±7mV |
| 10.00V | 10mV | 50mV 加 20mV,即 ±70mV |
| 100.0V | 100mV | 0.5V 加 0.2V,即 ±0.7V |
| 700V | 1V | 3.5V 加 2V,即 ±5.5V |
顺着最后一列读下来,问题的形状就出来了。在毫伏档上字数项可以忽略,在 1000V 档上它占了总误差的三分之一还多。要在 400V 读数上分辨 1V,限制你的根本不是百分比;要在 2V 读数上分辨 0.1mV,限制你的才是。
最后一位为什么不能当真
表笔不接,打开表,末位常常在两个字之间来回跳。这就是字数误差露在外面:转换器给出的数正卡在两个显示格的边界上,于是来回摆。这不是故障,也不是这块表比它的标称更差。
实际影响是末位不携带可依赖的信息。末位值 10mV 的表显示 12.34V,应当理解成 12.34V 加减整个 ±(0.5%+2) 的预算,而不是精确到显示的那一位。有人会问末位能不能稳一点,他们真正需要的是计数更高的表,让关心的那一位不再是末位。
同一块表在不同量程上精度不一样
百分比跟着读数走,不跟着量程走,所以量程底部是最难量的地方。20V 档上读 2.00V,只到满量程的十分之一,有效位少,字数项在答案里占比大。同一个 20V 档上读 19.00V,同一块表的绝对误差要小五倍。
由此得到的规则只有一句:把读数顶得尽量高,但别超量程。预计 12V 的读数,20V 档是对的,200V 档白扔一位。现在的表大多自动换档,手动换档的机型把选择留给操作者,而操作者通常把旋钮停在原位不动。
数据表没写的那三件事
第一件是温度系数,通常单独写,写成超出 18 到 28 度区间后每度增加多少。夏天放在车尾箱里的表就在这个区间外,误差预算会涨,而那一行主规格看不出来。
第二件是表笔电阻。200Ω 档上一副普通表笔带进来零点几欧,可能比这块表在这个读数上的容差还大。第三件是电流档的负荷电压:表在回路里串了一个电阻,在小电流档上这个电阻会改变正在被测的那个电流本身。这两件都不是缺陷,只是说明数据表那一行描述的是表,不是那个测量。
两家的表怎么摆在一起比
要比,先把两份规格都换算到同一个读数、同一个单位。6000 计数、±(0.5%+5) 的表在 100.00V 上一格 0.01V,容差是 0.5V 加 0.05V。1999 计数、±(0.5%+2) 的表在 100.0V 上一格 0.1V,容差是 0.5V 加 0.2V。百分比一模一样,总容差差四倍。
只给百分比不给字数项的报价是不完整的,只给字数项不给分辨率的报价读不了。两样都要。这是一封邮件的事,能把这个比较里大部分的含糊去掉,免得最后比的是哪本彩页字更大。
下单前该问清楚的四个问题
四个问题能在它变成订单之前把精度需求定下来。用户实际在哪个量程上干活?那个读数上多小的变化才算数?表会放在离室温多远的地方用?来料检验拿什么当基准判定这一批收还是不收?
答案通常会改动规格。车间里量 12V 电池不需要 6000 计数,实验台上比分流器上几毫伏的压降就需要。在打样之前定下来,到货的那块就是能过验收的那块,而不是货柜装上船之后还要扯皮的那块。
手上正好有两行数据表,把两行连同要分辨的读数和它所在的量程一起发过来。温州工厂的工程师会告诉你哪个计数段、哪个量程真的覆盖这个读数,并且在批量之前先用一台对过基准的样机把它量给你看。
