淺談萬用表測電壓誤差的修正方法

摘要：通過對萬用表內阻大小對電壓測量的影響的分析，結合理論（戴維南定理）和實踐，尋找萬用表測量電壓誤差的修正方法。

關鍵詞：萬用表；電壓的測量；誤差；修正；戴維南定理

一、 萬用表內附的電源電壓對電壓測量的影響

萬用表一般是用磁電系測量機構配用不同的電路和開關組成，因此內部必附有電源，其內附的電源一般是干電池(1.5 V)或疊層電池(15 V)。隨著使用時間的加長，從而產生測量誤差，電源電壓下降越大，測量的電壓誤差越大，影響萬用表測量電壓的正確度。

二、 萬用表內阻大小對電壓測量的影響

用萬用表電壓擋測量電路中某兩點的電壓時，需要把萬用表接在被測電壓的兩點之間，也就是必須將表并接于該兩點處，為便于分析問題，下面以如圖1所示的直流電路為例來分析萬用表內阻大小對電壓測量的影響。圖中E為電路電源電壓、RAB為電源電壓的內阻、R為被測電路AB左邊部分的等效電阻、RV為萬用表電壓擋的內阻。在電壓測量前，RAB兩端電壓UAB為：UAB=E，用萬用表并接在RAB兩端，測量其兩端電壓UAB，則UAB將變為：U*AB=RAB∥RV+RAB∥RV.E，式中RAB∥RV+RAB為RAB與RV的并聯值，由于RAB∥RV+RAB?塏RAB，所以U*AB

三、 萬用表測量電壓誤差的常用修正方法

對于萬用表內附電源電壓下降電壓測量誤差修正方法為設置“調零”旋鈕，靠調節電阻值改變分流比來補償電源電壓變化產生的測量誤差。一般萬用表的直流電壓測量擋有多個量程，各量程的等效電阻是不一樣的。量程越大，等效電阻亦越大。因此，當測量電路某元件兩端電壓時，應盡量選用內阻高的大量程擋，以減小測量誤差。另外，不同型號的萬用表，其電壓測量內阻也不一樣，故亦可以選擇電壓測量擋內阻大的型號的萬用表。

四、 萬用表測量電壓誤差的實用修正方法

1. 具體方法。在實際工作中，我們手中往往只有一種萬用表，有時還是一種低內阻的萬用表，若用這樣的萬用表來測高電阻電路（如顯像管和電子管各極）的電壓時，測量值與被測電路的真實值就會產生相當大的誤差。那么怎樣解決這一問題呢？可以用下述方法來獲得正確的電壓數值。

先分別使用萬用表的兩個不同電壓擋測同一電路的電壓，因萬用表不同電壓擋其內阻不同，分流系數就不同，所以兩次的測量值也不相同。設第一次用大量程擋測得的電壓為V1，第二次用較小的量程測得的電壓值為V2，然后通過下面的公式計算出被測電壓的真實值：V=（K-1）V1/K-V1/V2。式中，V為真實電壓值，K為高擋電壓量程，V1/V2為高低擋測得的電壓值。

2. 用戴維南定理證明公式。將測量連接圖1簡化為圖2所示，A，B分別為被測電路的兩端，萬用表并聯于A，B兩端，萬用表左側的電路可近似等效于一戴維南等效電源，如圖3所示。由戴維南定理可知，E0等效于圖2中A，B兩端的電路電壓，顯然E0也是AB端的被測電壓真實值V；R0為等效電阻。當用萬用表大量程測A，B端電壓時，可得所測電壓：V1=RV1/R0+RV1·E(1)；當用萬用表小量程擋測A，B兩端電壓時，可得所測電壓：V2=RV2/R0+RV2·E(2)；式(1)，(2)中：RV1——萬用表大量程擋內阻，RV2——萬用表小量程擋內阻，又已知：V1M=IgRV1 (3)；V2M=IgRV2 (4)。式(3)，(4)中：V1M——萬用表大量程擋量程，V2M——萬用表小量程擋量程，Ig——萬用表滿偏電流。由（1），（2），（3），（4）解得：

E0=（V1M/V2M-1）V1/（V1M/V2M-V1/V2）（5）

令K=V1M/V2M，則被測驗電壓真實值為：

V=E0=（K-1）V1/（K-V1/V2）

3. 舉例說明。例如，用萬用表200 V擋測出某大量程電阻電路的電壓值為126 V，而換用100 V擋測量時，其電壓值為90 V ，則被測電路的真實值電壓值為：V=(K-1)V1/(K-V1/V2)=(2-1)126/(2-126/90)=210(V)(其中：K=200/100=2，V1=126V，V2=90V)

（平頂山市工業學校）

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文。