Określ błąd pomiaru natężenia prądu, jeżeli multimetr wyświetlił wynik 48,00 mA, a podana przez producenta dokładność miernika dla wykorzystanego zakresu pomiarowego wynosi ±1% + 2 cyfry.
A. ±2,48 mA
B. ±0,50 mA
C. ±0,02 mA
D. ±0,48 mA
Wynik ±0,50 mA wynika z poprawnego odczytania zapisu dokładności miernika: ±1% + 2 cyfry. W multimetrach cyfrowych taki zapis oznacza zwykle dwa składniki niepewności granicznej: część procentową od wartości wskazanej oraz część wynikającą z rozdzielczości wyświetlacza. Dla wskazania 48,00 mA składnik procentowy to 1% z 48,00 mA, czyli 0,48 mA. Ponieważ miernik pokazuje dwie cyfry po przecinku, najmniejsza działka odczytu na tym zakresie wynosi 0,01 mA. Dwie cyfry oznaczają więc 2 × 0,01 mA = 0,02 mA. Sumujemy oba składniki: 0,48 mA + 0,02 mA = 0,50 mA. Czyli rzeczywista wartość prądu może, w granicach deklarowanej dokładności, leżeć mniej więcej w przedziale od 47,50 mA do 48,50 mA. Moim zdaniem to jest bardzo praktyczna umiejętność, bo w pomiarach elektrycznych sam odczyt z wyświetlacza nie wystarcza. W dokumentacji technicznej, protokołach pomiarowych i przy diagnostyce układów trzeba umieć ocenić, czy różnica wyniku jest rzeczywiście istotna, czy mieści się po prostu w błędzie miernika. Dobra praktyka branżowa jest taka, żeby zawsze sprawdzać zakres pomiarowy, rozdzielczość oraz zapis dokładności w instrukcji producenta, a nie tylko przepisywać wartość z ekranu multimetru.
W tym zadaniu łatwo pomylić kilka rzeczy, bo zapis ±1% + 2 cyfry wygląda prosto, ale ma konkretne znaczenie metrologiczne. Samo ±0,48 mA uwzględnia tylko część procentową, czyli 1% z wartości wskazanej 48,00 mA. To jednak za mało, ponieważ producent dopisał jeszcze 2 cyfry, a w multimetrach cyfrowych ten fragment oznacza dodatkowy błąd związany z najmniej znaczącą cyfrą wyświetlacza. Jeżeli miernik pokazuje 48,00 mA, to rozdzielczość odczytu wynosi 0,01 mA, więc 2 cyfry dają dodatkowe 0,02 mA. Pominięcie tego składnika jest typowym błędem przy czytaniu danych katalogowych mierników. Z kolei samo ±0,02 mA bierze pod uwagę tylko rozdzielczość, a całkowicie ignoruje składnik procentowy, który przy pomiarze 48,00 mA jest dużo większy. Taki błąd często wynika z myślenia, że dokładność miernika zależy wyłącznie od liczby miejsc po przecinku na wyświetlaczu. Niestety nie, bo rozdzielczość to nie to samo co dokładność. Wynik ±2,48 mA bierze się najczęściej z potraktowania określenia 2 cyfry jako 2 mA albo jako liczby 2 dodanej bez związku z rozdzielczością zakresu. A to nie tak działa. Cyfry zawsze odnoszą się do najmniejszego kroku wskazania na danym zakresie, tutaj do 0,01 mA. W praktyce pomiarowej, zgodnie z dobrą metrologią i zasadami sporządzania protokołów, trzeba najpierw odczytać wartość, potem ustalić rozdzielczość zakresu, obliczyć część procentową i dopiero na końcu dodać składnik cyfrowy. Daje to 0,48 mA + 0,02 mA = 0,50 mA. Bez tego można błędnie ocenić stan badanego obwodu, na przykład uznać niewielką różnicę prądu za usterkę, mimo że mieści się ona normalnie w granicach błędu przyrządu.