数字电表误差的研究

1、数字电表误差的研究 摘要：首先列举了数字电表现有的多种误差表示方法，然后对误差产生的原因就行了分析、举例，认为误差可归结为两类：与被测量成正比的部分与被测量无关的固定误差关键字: 数字电表 ; 误差 误差是电表的主要性能指标之一，误差越小仪器的精确度越高，但用数字电表测量时总会有一定的误差。1现有的各种误差表示方法：(1)用一项误差表示定义绝度误差为测量结果减去被测量的真值。对同一种电表而言，由于误差的分散性和随机性，各个电表的绝对误差在一定范围内变动，即 - C+C （1）式中：为绝对误差的实际值；C为常量，对数字电表而言相当于固定数值N实际误差最大值m为m=C （2）或m=N (3)误差也

2、可用百分误差（相对误差）来表示，规定电测量指示仪表（模拟式电表和数字式电表）的基本误差以标度尺上满量程的百分数表示即： m=%Um式中m为绝对误差的最大值：为最大误差的百分数; Um为数字电表指满量程。流行的电表精度等级即指，如1.0级的电表绝对误差的最大值=1.0%Um(2)用二项误差表示 m=（%Ux+%Um） （4）或 m=（%Ux+C） （5）式中Ux为被测电压的绝对值; 为误差中与被测电压成正比的一部分所占比例; Ux误差中固定部分所占比例;C误差的固定部分的绝对误差2误差分析典型的交流数字电压表的方框图如图1，其中框1为衰减器，其作用为将被测电压衰减到合适电平（可由图2的电阻、分压

3、器，也可由图3的电压互感器组成）；框2为整流滤波电路（由图2中放大器和电阻、电容、二极管组成）；框3为放大器（由和电阻组成）；框4为模数变换器；框5为数字显示器，用来显示被测电压的值。2.1衰减器误差图2图4中电阻值可能有偏差，或图3中电压比有偏差而造成误差，以图3的互感器为例，设互感器的输入电压为，匝数和，则输出电压为 若绕制时有偏差，设 ,则 考虑偏差有正负 即该误差大小随被测量的大小而变化但其比例不变，所以 可以近似表达为 （6）如果不用图3而用图4，可以写出 ， 也可以得到式（6）若果用图2衰减，由于运算放大器的“-”输入端为虚地，可得同样可以得到式（6），故这种误差属于系统误差，他们

4、都随被测量的大小而变化但其比例不变。 2.2放大倍数误差以图2中放大器为例，可以写出 当电阻、有偏差时，同上可得到 该公式为放大倍数的误差的统一表达式。2.3放大器固有误差图2整流滤波电路中放大器接有二极管和，是非线性电阻，当为负值时放大器的输出电压由电阻和电容C等决定，有偏差时上面已分析。当为正时，的“-”输入端为虚地，输出由二极管钳为位，由于二极管正向电压降，而不是零，它与被测电压（输入电压）的大小也不成比例，在一定范围内可看成固定误差，可以包括在固定部分C内放大器和有失调电压和失调电流，使输入为零时输出不为零，造成误差这部分误差也不与成正比，包含了固定误差，所以 2.4模数变换误差由于模

5、拟输入信号是连续，经模拟变换后不变成数字，是不连续的离散量，在变化换过程中必然带来误差，模拟变换误差也与被测电压电压大小无关，是以固定值2.5随着数字电表工作时，环境条件和电表系统的变化所引起的附加误差 如温度湿度压力电源品频率的变化等从以上分析可知误差可归纳为两类：(1) 预备测量成正比的，包括衰减器误差和放大倍数误差(2) 与被测量无关的固定值C=，包括放大器固有误差和模数变换误差总误差为 3举例在数字仪器中，数字电压表的用途居于较高的地位其绝对误差用来表示（%Ux+%Um）则相误差误差 满量程时 在非满量程时，当用在0.1量程时，这时误差最大所以有: 可用误差曲线图1表示即项误差增大了10倍。因此要充分利用仪器的准确度，就必须到满量程，至少要在量程的满度和0.1之间使用，小于0.1要使用下一个量程，避免出现10以上的误差。4结论数字表总误差为多种误差的综合，大致可分为与被测值成正比的和与被测值无关的C；正确了解误差来源，可减少测量误差。参考文献1GB/T 13983-1992，仪器仪表基本术语S.北京：中国标准出版社，1993.2任国海. 数字电表误差表示的方法研究.A 3蔡岩. 数字电压表的误