Najmniejszy błąd pomiaru natężenia prądu o wartości 30 mA miliamperomierzem cyfrowym z wyświetlaczem do 2 miejsc po przecinku wystąpi przy użyciu miernika o dokładności
A. ±1,0% + 4 cyfry.
B. ±2,0% + 2 cyfry.
C. ±2,5% + 1 cyfra.
D. ±1,5% + 3 cyfry.
Pytanie z egzaminu CKE, czerwiec 2020 (arkusz EE.05-SG-20.06).
Odpowiedź ±1,0% + 4 cyfry jest właściwa, bo dla miernika cyfrowego trzeba uwzględnić dwa składniki błędu: błąd procentowy od wskazania oraz błąd wynikający z liczby cyfr najmniej znaczących. Skoro miliamperomierz pokazuje wynik do 2 miejsc po przecinku, najmniejsza działka wskazania wynosi 0,01 mA. Dla prądu 30 mA błąd procentowy przy dokładności ±1,0% wynosi 0,30 mA, a składnik 4 cyfr to 4 × 0,01 mA = 0,04 mA. Razem daje to ±0,34 mA. To mniej niż w pozostałych przypadkach, mimo że liczba cyfr jest tu większa. Moim zdaniem to jest bardzo dobry przykład, że nie wolno patrzeć tylko na część „+ cyfry”, bo zwykle największe znaczenie ma procent od wartości mierzonej. W praktyce pomiarowej, zgodnie z dobrą metrologią i zasadami stosowanymi przy sprawdzaniu przyrządów, zawsze ocenia się całkowitą niepewność pomiaru, zakres miernika, rozdzielczość oraz warunki pracy. Przy pomiarach małych prądów, np. w układach sterowania, elektronice lub diagnostyce czujników, różnica kilku dziesiątych miliampera może już mieć znaczenie. Dlatego przed pomiarem warto sprawdzić kartę katalogową miernika, wybrać odpowiedni zakres i pamiętać, że sama liczba miejsc po przecinku nie oznacza jeszcze wysokiej dokładności.
W tym zadaniu łatwo się pomylić, bo zapis dokładności miernika cyfrowego wygląda trochę podchwytliwie. Nie wystarczy wybrać miernika z najmniejszą liczbą cyfr po znaku „+”, ani tego, który na oko ma „ładną” specyfikację. W miernikach cyfrowych zapis typu ±2,0% + 2 cyfry oznacza sumę dwóch składników błędu: procentu od aktualnego wskazania oraz kilku jednostek najmłodszej cyfry wyświetlacza. Przy wskazaniu 30 mA i rozdzielczości 0,01 mA składnik cyfrowy jest mały, bo jedna cyfra to tylko 0,01 mA. Dużo bardziej waży część procentowa. Dlatego wariant z ±2,5% + 1 cyfra, mimo że ma tylko jedną cyfrę dodatkową, daje duży błąd procentowy: 2,5% z 30 mA to aż 0,75 mA, a po dodaniu 0,01 mA wychodzi około ±0,76 mA. Podobnie dokładność ±2,0% + 2 cyfry daje 0,60 mA plus 0,02 mA, czyli ±0,62 mA. Specyfikacja ±1,5% + 3 cyfry jest lepsza od tamtych, ale nadal daje 0,45 mA plus 0,03 mA, czyli ±0,48 mA. Najmniejszy wynik otrzymuje się dopiero dla ±1,0% + 4 cyfry, bo 0,30 mA plus 0,04 mA to ±0,34 mA. Typowy błąd myślowy polega na tym, że ktoś traktuje „cyfry” jako najważniejszy parametr, a procent pomija albo liczy go od zakresu bez sprawdzenia, czego dotyczy zapis w danych technicznych. Z mojego doświadczenia na pracowni pomiarowej wychodzi to często: wyświetlacz z dwoma miejscami po przecinku wygląda precyzyjnie, ale realną jakość pomiaru określa dopiero klasa lub dokładność podana przez producenta, najlepiej potwierdzona wzorcowaniem.