計測器

科目：

一般
アナログメーター
デジタルマルチメータ
解像度
測定範囲の設定
絶対誤差の計算
相対誤差の計算
マルチメーターで測定する
オシロスコープで測定する

一般：
テクノロジーでは多くのことが測定されます。このページでは、自動車技術に関する測定について説明します。自動車技術では、開発、テスト、プロセスの監視、トラブルシューティングなど、さまざまな方法で測定を行うことができます。測定方法がわかれば、必要なのはどこを測定するかを決定するための文献 (フロー図) だけです。

自動車技術で最も一般的に使用される (電気) 測定装置は次のとおりです。

マルチメータ / アナログメータ: 電圧 (U)、電流 (I)、抵抗 (R) を測定するために使用されます。デジタルマルチメーターは LCD 画面に値を表示し、アナログメーターは針を使用して下にあるスケールに測定値を示します。
オシロスコープ: オシロスコープは電圧を測定し、タイムラインに記録できます。このタイムラインは設定できます (Y 軸のボルト数と X 軸の時間経過)。

アナログメーター：
アナログメーター（ムービングコイルメーター）は永久磁石とムービングコイルで構成されています。可動コイルに流れる電流により磁界が発生します。磁場が互いに及ぼす力により、可動コイル (ポインターが取り付けられている) が確実に回転します。電流 (したがって磁場) が大きくなるほど、ポインタはより遠くに移動します。

デジタルマルチメーターと比較した利点:

安い;
10 Hz 以下ではより正確です (XNUMX Hz 以上ではありません)。

短所：

さらに読みにくい。
ポインタが移動するため、比較的遅い。

デジタルマルチメータ：
デジタルマルチメーターはアナログメーターの代替品です。メーターは継続的に（精度、速度、機能において）さらに開発されています。マルチメータには A/D コンバータが含まれています。測定されるアナログ信号は、表示される前にまず処理されます。この操作は、選択した機能 (ボルト、アンペア、オームなど) によって異なります。その後、デジタル化された信号がディスプレイに送信されます。この速度は「応答時間」と呼ばれ、メーターの仕様に記載されています。 (A/D コンバータの) 応答時間は、入力信号の変化を記録するのに必要な時間です。メーターが高価であればあるほど、この応答時間は短くなります。

手動および自動範囲設定を備えたデジタルマルチメーターがあります。測定範囲を設定します。下の画像のマルチメーターはこれを自動的に行います。このページでは「測定範囲」の章でさらに説明します。

解像度：
マルチメーターで表示される桁数によって分解能が決まり、したがってメーターの読み取り精度が決まります。したがって、解像度は画面のみに関係し、測定範囲には関係しません。 3 3/4、XNUMX XNUMX/XNUMX、XNUMX XNUMX/XNUMX 桁のマルチメーターがあります。マルチメーターが表示できる桁数が多いほど、より多くの数値を表示できるようになります (つまり、より正確な測定が可能になります)。

3 半桁:
200Vレンジで最大0,1Vまで正確に測定できるスタンダードなマルチメータです。実際の電圧が 22,66 V になるところで測定を行った場合、メーターの読み取り値は 22,6 V となります。

3¾桁:
このマルチメータを使用すると、分解能が 10 倍に増加し、同じ測定 (22,66 3/22,66 桁マルチメータで XNUMX V) を行うと、実際には XNUMX V を示すことになります。これは XNUMX 分の XNUMX ボルト高い (したがって、より正確である)。

4 半桁:
このマルチメータには、すべての範囲に追加の桁があります。解像度はさらに 10 倍に向上しました。

測定範囲の設定:
以下のマルチメータの測定範囲は手動で設定できます。これは、各測定で可能な限り最も正確な結果を得るために必要です。バッテリー電圧を測定する場合は、20 DCV オプションを選択するのが最善です。バッテリー電圧は、たとえば 12.41 と表示されます。最大測定結果を下回る測定範囲を選択することが最善です。バッテリー電圧が 99 ボルトを超えることはありません。より大きな解像度 (200 DCV) が選択された場合、バッテリー電圧は 12.4 と表示されます (精度は低くなります)。これは解像度と関係があります。

ベレイク：	解像度：
200 mV	0,1 mV
2 V	0,001V
20 V	0,01 V
200 V	0,1 V
2000 V	1 V

この表の例:

100 V 範囲で 200 ボルトの電圧を測定すると、メーターの読み取り値は 100,1 V になります。これと同じ電圧を 2000 V 範囲で測定すると、メーターの読み取り値は 100 V になります (精度は低くなります)。
9,188 V 範囲で 2 ボルトの電圧を測定すると、メーターの読み取り値は 9,188 V になります。これと同じ電圧を 200 V 範囲で測定すると、メーターの読み取り値は 9,2 V になります (四捨五入されるため、精度は低くなります)。

したがって、最も正確な測定は、設定されている測定範囲と画面の解像度によって異なります。解像度が低い画面では、正確な測定範囲で最も正確な電圧を表示できません。

マルチメーターが示されている場合、測定範囲は手動でのみ調整できます。より広範なマルチメーターには「オートレンジ」ボタンがあり、メーター自体が最適な測定範囲を設定します（独自の解像度に基づいて）。単純なマルチメータの場合のみ、ボルト、アンペアなどのモードを選択することしかできず、測定範囲は標準で 20 V であることがよくあります (つまり、分解能は 0,01 V)。
もう一つの問題は、メーターに常にずれがあることです。解像度の設定が低すぎる場合、偏差が最大になります。これについては、ページの下にある「絶対誤差と相対誤差」の章で詳しく説明します。

絶対誤差を計算します。
すべてのマルチメーターには一定の精度があります。この精度は仕様（マニュアル）に記載されています。このデータを使用して、測定値の偏差を計算できます。 2 つの概念を計算できます。「絶対誤差」と「相対誤差」です。絶対誤差はボルト単位の電圧であり、相対誤差はパーセントで計算されます。

例：
電圧 (U) = 12,55 V
±（0,3％rdg + 1d）
rdg = reading = ディスプレイ上で読み取った値（測定値）
1d = 1 桁 = 分解能 (20 V レンジでは、1 桁は 0,01 V に対応し、2 V レンジでは 0,001 V に対応します)。

実際の電圧は 12,55 ボルトです。これは 20 V レンジで測定されます。
0,3% rdg は 0,3 V の 12,55% = 0,038 V です。
20 V レンジでは、1d = 0,01 V。

絶対誤差の合計は、読み取り値 + 1 桁 = 絶対誤差となります。数値: 0,038 + 0,01 = 0,048 V

絶対誤差を含む最終的な答えは次のとおりです。
U = 12,55 ± 0,05 V。
これは、測定値が 12,50 ～ 12,60 ボルトの間であることを意味します。

安価なマルチメータは高価なマルチメータよりも偏差が大きいことが多いため、絶対誤差の合計も大きくなります。これは、「安価なマルチメーター」では正確な測定ができないことを証明しています。

相対誤差を計算します。
絶対誤差が読み取り値のパーセンテージとして計算される場合、それは相対誤差と呼ばれます。この相対誤差は通常、メーターを比較するときに使用されます。

前のマルチメータの相対誤差は次のとおりです。合計絶対誤差 / (除算) 実際の電圧 x (乗算) 100% = 相対誤差。
数値: U = 0,038 / 12,55 x 100 = 0,30%。

相対誤差を含む最終的な答えは次のとおりです。
U = 12,55 ± 0,3%。

12,55 V から 0,3% を引くと、答えは 12,50 になります。 0,3% を加えると 12,60 になります。これは絶対誤差を使用して計算されたものと同じですが、パーセンテージで表示されます。

マルチメーターでの測定:
電圧、電流、抵抗はすべて異なる方法で測定されます。マルチメーターを使って適切に測定する方法は、このページの例で説明されていますマルチメーターで測定する.

オシロスコープによる測定:
オシロスコープ (略してスコープ) は、グラフィック電圧計です。電圧は時間の関数としてグラフで表示されます。スコープも非常に正確です。時間を非常に小さく設定できるため、ラムダセンサーなどのセンサーやインジェクターなどのアクチュエーターからの信号を完全に表示できます。

スコープでの測定方法については、このページで説明されています。オシロスコープで測定します。