MF47型万用表读数规则探讨
2012年职成教参评论文
MF47型万用表读数规则探讨
陈军央
慈溪职业高级中学
13506785777
MF47型万用表读数规则探讨
摘 要：有关MF47型万用表常用挡位的读数，宁波市统一教材中没有介绍准确度等级读数规则，又没有明确统一标准，这给任教老师带来一定的困难，本文通过具体的例子，结合生产实际和职校学生的能力，提出以下方案供同行们参考，不妥之处还望指正。
关键词：有效数字 估读 准确值 最小分度
指针式万用表由于价格低廉，容易观察变化量，在电工电子类工作中起着特别重要的作用，正确使用万用表是电类应会操作教学中的重要内容，掌握和运用有效数字的读数是培养学生形成良好的实验基本功和科学素养的关键。
在直接测量中有效数字的确定一般规则是：读数至仪器误差所在的位置，即决定有效数字位数的根据是误差，并非写出的位数越多越好，多写位数，就夸大了测量准确度；少记位数将带来附加误差，测量误差出现在哪一位,读数就相应读到那一位。任何测量的准确度都是有限的，只能以一定的近似值来表示测量结果。因此，测量数值的准确度就不应该超过测量的准确度，如果任意地将近似值保留过多的位数，反而会歪曲测量结果的真实性，有效数字实际意义就在于反映出测量时的准确程度。在记录测定数据结果时，只应保留一位可疑数字即欠准数字。一般可根据测量仪器的最小分度值(分度值是仪器所标示的最小分划单位)来确定读数误差出现的位置，即估读应是剩余部分达不到最小分度的最大数位。
【1】最小分度是“1”的万用表量程（即最小分度以1结尾，包括10、1、0.1、0.01等），测量误差出现在下一位，下一位按十分之一估读。
10分法估读原理：将仪器的最小分度平分成10等份，用估读的等份数乘以每一等份的大小作为估读值，即读数数值要估读到最小分度的下一位。
方法：用目测把每一小格等分成十份，看指针所在的位置。
或
若后部分乘积为零时不能丢，必须填零补齐。
具体举例：以DC50V挡测电压两次，指针如图所示，此时万用表最小分度为1V。
或
或
此时最小分度是1，则小于最小分度可采用的数有0.9、0.8……0.1、0.0，即估读的小格等份数可以是9、8……1、0，故估读数位应是在十分位上，下一位就没有意义了。
【2】最小分度是“2”的万用表量程（即最小分度以2结尾，包括20、0.2、0.02等），测量误差出现在同一位，同一位按二分之一估读。
2分法估读原理：将仪器的最小分度平分成2等份，用估读的等份数乘以每一等份的大小作为估读值，即读数数值与最小分度值的小数点后面位数相同。
方法：用目测在每一小格中间认定一条 “中间线”，看指针所在的位置
技巧：靠边读边，靠中间读一半
或
若后部分乘积为零时不能丢，必须填零补齐。
具体举例：以DC10V挡测电压两次，指针如图所示，此时万用表最小分度为0.2V。
或
或
此时最小分度是0.2，则小于最小分度数可采用的数有0.1、0.0，即估读的小格等份数只能是1、0，故估读数位应是在十分位上，下一位就没有意义了。
(1) 指针“正好”指在长刻度线上, 需估读一位“0”，如B处读数。
(2) 指针指在两条刻度线的正中间附近（每一小格中间认定一条 “中间线”）, 取最小分度的一半，如A处读数。
(3) 指针靠近左边的刻度线,即指针稍过刻度线，取“0”。
(4) 指针靠近右边的刻度线, 即指针将近右边的刻度线，取一个最小分度值。
总之，指针靠近哪条刻度线就读那条线（包括估读时自行“认定”的中间线），没有其它的位置。
【3】最小分度是“5”的万用表量程（即最小分度以5结尾，包括5、0.5、0.05等），测量误差出现在同一位，同一位按五分之一估读。
5分法估读原理：将仪器的最小分度平分成5等份，用估读的等份数乘以每一等份的大小作为估读值，即读数数值与最小分度值的小数点后面位数相同。
方法：用目测把每一小格等分成五份看指针所在的位置
或
若后部分乘积为零时不能丢，必须填零补齐。
具体举例：以DC2.5V挡测电压两次，指针如图所示，此时万用表最小分度为0.05V。
或
或
此时最小分度是0.05，则小于最小分度可采用的数有0.04、0.03、0.02、0.01、0.00，即估读的小格等份数只能是4、3、2、1、0，故估读数位应是在百分位上，下一位就没有意义了。
由于万用表欧姆挡的准确度本来就不高(±10%)，测量电阻值较为粗略,仅从读数角度看，“最后一位有效数字”表示“估读”、“近似”，意义是一样的，从这一点来说，好像估读是很有必要的，以致有观点认为万用表欧姆挡读数也应严格按照电流、电压的读数方法估读。但笔者认为此举不妥，毫无必要。是否估读影响不大,对有效数字数位没有必要作严格的要求。如果指针指在某一个刻度线上, 直接读出示数，可以不进行估读；如果指在两条刻度线之间，最好估读一位。
具体举例：以R×1K挡测电阻三次，指针如图所示。
A读数为21，测量值为21KΩ；
B读数为16，测量值为16KΩ；
C读数为10.5，测量值为10.5KΩ。
如果非要把B处估读为16.0, 那么测量值为16.0KΩ，这在教材或其它参考资料中是极少出现的，明显与生产实际有一定的差距。
目前宁波市职业学校采用的统一教材《电工技术基础与技能》中，使用的万用表是MF47型，其准确度等级为2.5级，即在正常使用的条件下最大的绝对误差不超过满刻度的±2.5%，例如使用DC10V挡测量，最小分度为0.2V,最大可能绝对误差为ΔU=10×（±2.5%）=±0.25V，误差出现在数值的十分位上，同理使用DC2.5V挡测量,最小分度为0.05V，最大可能绝对误差为ΔU=2.5×（±2.5%）=±0.0625V误差出现在百分位上。具体举例说明，用MF47型万用表的DC2.5V挡测电压，每小格值为0.05V，占小格数为31.5（最小占格采用10分法估读），则测量值为0.05×31.5=1.575 V，而此时仪表的准确度为2.5，因此允许误差为：
－2.5% 时 1.575×(1-0.025)≈1.594V
＋2.5% 时 1.575×(1+0.025)≈1.536V
测量值1.575V的第3位数字“7”在3～9的范围内，是含有一定误差但有意义的数字，测量值第4位“5”已经埋没在误差之中，是一个完全没有意义的值。由于测量值1.575 V的有意义的数字为3位，因此用有效数字表示为1.58V，即占小格数为（应采用5分法估读）。同理每小格值（最小分度）为0.2的亦是一样的。准确进行读数必须遵循的原则之一是读数末位应该有一位估计值，但不能一次读数有两位估计值，第一位已经估计的了，有效但不可靠，再估计下一位就毫无意义了。由此可见，前述估读方法是完全正确的。万用表读数时，应以万用表的等级为基础，考虑万用表误差出现的位数，若仅考虑“应读至最小分度的下一位”是欠妥当的，也是毫无意义的。所以读到的位数不仅与最小分度值有关，而关键取决于万用表的准确度。这些知识也是与到高二或高三时所学的《电子电工测量》有关知识相一致的。
此外，交、直流电流电压公用标度尺是均匀的，它标有三种量程，分别是250、50、10（为方便选取不同量程时进行读数换算而设置），具体用哪个量程要看选择了电流或电压的哪个挡位，在读取数据时，可根据不同挡位，分别缩小或扩大相应的倍数。
电类实验使用的万用表最小刻度之间的距离是大于或等于1毫米的，对于初中阶段学过的毫米刻度尺测量物体长度就要读到毫米的十分位，由此说明学生能够接受的读数规则应读到万用表最小分度的十分之一位，这是根据电表最小刻度之间距离进行读数。而根据电表的准确度和有效数字读数，则误差出现在哪一位就只能读到那一位。显然，笔者总结的读数规则既顾及到两者的要求，又体现了学生的现有知识水平和生产实际，从而使两种读数规则从对立走向统一。
参考文献
[1]《电工技能与训练》 曾祥富主编 高等教育出版社 1994年10月第1版
[2]《电子设备测量与技能训练》 陶宏伟主编 高等教育出版社 1997年7月第1版
[3]《电工电子测量》 [日]熊谷文宏著台票 科学出版社2009年1月第1版
MF47型万用表读数规则探讨.doc
