Предмети:
- Загальний
- Аналоговий лічильник
- Цифровий мультиметр
- Рішучість
- Встановити діапазон вимірювання
- Обчисліть абсолютну похибку
- Обчисліть відносну похибку
- Виміряйте мультиметром
- Виміряйте за допомогою осцилографа
Загальне:
Багато вимірюється технікою. На цій сторінці обговорюється вимірювання з огляду на автомобільну технологію. В автомобільній техніці вимірювання можна проводити багатьма різними способами, а саме під час розробки, тестування, процесів моніторингу та усунення несправностей. Коли людина знає, як вимірювати, все, що потрібно, це література (блок-схеми), щоб визначити, де вимірювати.
Найбільш часто використовувані (електричні) вимірювальні прилади в автомобільній техніці:
- Мультиметр/аналоговий вимірювач: використовується для вимірювання напруги (U), струму (I) і опору (R). Цифровий мультиметр відображатиме значення на РК-екрані, а аналоговий вимірювач використовуватиме голку для вказівки виміряного значення на базовій шкалі.
- Осцилограф: осцилограф вимірює напруги, які можна записати на шкалі часу. Ця шкала часу може бути встановлена (кількість вольт на осі Y і хід часу на осі X).
Аналоговий лічильник:
Аналоговий лічильник (лічильник з рухомою котушкою) складається з постійного магніту та рухомої котушки. Струм, що протікає через рухому котушку, викликає магнітне поле. Сили, з якими магнітне поле діє одне на одного, забезпечують обертання рухомої котушки (із встановленим на ній покажчиком). Чим більший струм (і, отже, магнітне поле), тим далі рухатиметься покажчик.
Переваги в порівнянні з цифровим мультиметром:
- дешевий;
- Точніше нижче 10 Гц (не вище).
Мінуси:
- Важче читати;
- Відносно повільно через рух покажчика.
Цифровий мультиметр:
Цифровий мультиметр є заміною аналогового лічильника. Лічильники постійно вдосконалюються (щодо точності, швидкості та функцій). Мультиметр містить аналого-цифровий перетворювач. Вимірюваний аналоговий сигнал спочатку обробляється перед відображенням. Ця операція залежить від вибраної функції (вольт, ампер, ом тощо). Оцифрований сигнал надсилається на дисплей. Швидкість, з якою це відбувається, називається «часом відгуку», який можна знайти в специфікаціях лічильника. Час відгуку (АЦП) — це час, необхідний для реєстрації зміни вхідного сигналу. Чим дорожчий лічильник, тим меншим буде час відгуку.
Існують цифрові мультиметри з ручним і автоматичним налаштуванням діапазону. Це встановлює діапазон вимірювання. Мультиметр на зображенні нижче робить це автоматично. Розділ «Діапазон вимірювання» описано далі на цій сторінці.
роздільна здатність:
Кількість цифр, що відображаються мультиметрами, визначає роздільну здатність і, отже, точність показань лічильника. Тому роздільна здатність залежить лише від екрана, а не від діапазону вимірювання. Існують мультиметри на 3½, 3¾ і 4½ розряду. Чим більше цифр може відобразити мультиметр, тим більше цифр можна отримати (отже, більш точне вимірювання).
3½ цифри:
Це стандартний мультиметр, який може вимірювати максимум 200 В в діапазоні 0,1 В. Якщо виміряти фактичну напругу 22,66 В, лічильник покаже 22,6 В.
3¾ цифри:
За допомогою цього мультиметра роздільна здатність збільшилася в 10 разів, і при тому самому вимірюванні (22,66 В за допомогою 3½-розрядного мультиметра) він фактично показуватиме 22,66 В. Це на одну соту вольта більше (і тому точніше).
4½ цифри:
Цей мультиметр має додаткову цифру в усіх діапазонах. Роздільна здатність знову зросла в 10 разів.
Встановити діапазон вимірювання:
Діапазон вимірювання мультиметра нижче можна встановити вручну. Це необхідно для отримання максимально точного результату кожного вимірювання. При вимірюванні напруги батареї найкраще вибрати варіант 20 DCV. Напруга акумулятора буде вказуватися, наприклад, як 12.41. Найкраще вибрати діапазон вимірювання, який буде нижче максимального результату вимірювання. Напруга акумулятора ніколи не буде вище 99 вольт. Якщо було обрано більшу роздільну здатність (200 DCV), напруга батареї буде вказана як 12.4 (менш точна). Це пов’язано з резолюцією:
| діапазон: | роздільна здатність: |
| 200 mV | 0,1 mV |
| 2 V | 0,001V |
| 20 V | 0,01 V |
| 200 V | 0,1 V |
| 2000 V | 1 V |
Приклади цієї таблиці:
- При вимірюванні напруги 100 Вольт в діапазоні 200 В, лічильник покаже 100,1 В. Коли ця сама напруга вимірюється в діапазоні 2000 В, лічильник покаже 100 В (менш точний).
- При вимірюванні напруги 9,188 В в діапазоні 2 В, лічильник покаже 9,188 В. Коли ця сама напруга вимірюється в діапазоні 200 В, лічильник покаже 9,2 В (округлено, тому менш точно).
Таким чином, найбільш точне вимірювання залежить від встановленого діапазону вимірювання та роздільної здатності екрана. На екранах з низькою роздільною здатністю не можна відобразити найточнішу напругу з точним діапазоном вимірювання.
З показаним мультиметром діапазон вимірювання можна регулювати лише вручну. Розширені мультиметри мають кнопку «Autorange», за допомогою якої вимірювальний прилад сам встановлює найкращий діапазон вимірювання (на основі власної роздільної здатності). Тільки за допомогою простих мультиметрів можна вибрати лише режим вольт, ампер (тощо), а діапазон вимірювання часто становить 20 В як стандарт (тобто з роздільною здатністю 0,01 В).
Інша проблема полягає в тому, що в лічильнику завжди є відхилення. Відхилення найбільше, коли встановлено занадто низьку роздільну здатність. Докладніше про це в наступних розділах «Абсолютні та відносні похибки» далі на сторінці.
Обчисліть абсолютну похибку:
Кожен мультиметр має певну точність. Цю точність можна знайти в специфікаціях (в інструкції). За допомогою цих даних можна розрахувати відхилення вимірювання. Можна розрахувати дві концепції; «абсолютна похибка» і «відносна похибка». Абсолютна похибка - це напруга у вольтах, а відносна похибка обчислюється у відсотках.
Приклад:
Напруга (U) = 12,55 В
± (0,3% рдг + 1 д)
rdg = показання = значення, зчитане на дисплеї (виміряне значення)
1d = 1 цифра = роздільна здатність (у діапазоні 20 В 1 цифра відповідає 0,01 В, а в діапазоні 2 В – 0,001 В).
Фактична напруга становить 12,55 Вольт. Це вимірюється в діапазоні 20 В.
0,3% rdg становить 0,3% від 12,55 В = 0,038 В.
У діапазоні 20 В 1d = 0,01 В.
Тоді загальна абсолютна похибка: показання + 1 цифра = абсолютна похибка. У цифрах: 0,038 + 0,01 = 0,048 В
Остаточна відповідь з абсолютною похибкою:
U = 12,55 ± 0,05 В.
Це означає, що вимірювання знаходиться десь між 12,50 і 12,60 вольт.
Дешеві мультиметри часто мають більше відхилення, ніж дорожчі, тому загальна абсолютна похибка також більша. Тепер це доводить, що «дешеві мультиметри» не можуть робити точні вимірювання.
Обчислити відносну похибку:
Коли абсолютна похибка обчислюється у відсотках від зчитаного значення, це називається відносною похибкою. Ця відносна похибка зазвичай використовується при порівнянні лічильників.
Відносна похибка для попереднього мультиметра: загальна абсолютна похибка / (поділити на) фактичну напругу x (помножити на) 100% = відносна похибка.
У цифрах: U = 0,038 / 12,55 x 100 = 0,30%.
Остаточна відповідь із відносною похибкою:
U = 12,55 ± 0,3%.
12,55 В мінус 0,3% дає відповідь 12,50. Плюс 0,3% дорівнює 12,60. Це те саме, що було розраховано з абсолютною похибкою, але вказано у відсотках.
Вимірювання мультиметром:
Напруга, струм і опір вимірюються по-різному. Як правильно вимірювати мультиметром, пояснюється на прикладах на сторінці виміряти мультиметром.
Вимірювання за допомогою осцилографа:
Осцилограф (скорочено скоп) — графічний вольтметр. Напруга відображається графічно як функція часу. Приціл також дуже точний. Час можна встановити настільки малим, що сигнали від датчиків, таких як лямбда-зонд, або виконавчих механізмів, таких як інжектор, можуть відображатися ідеально.
Як проводити вимірювання за допомогою прицілу, пояснюється на сторінці виміряти за допомогою осцилографа.
