KWALIFIKACJA ELM2 + ELM5 - CZERWIEC 2014

PYTANIE NR 31.
Dokonano pomiaru napięcia stałego woltomierzem cyfrowym na zakresie 20 V i otrzymano wynik 5 V. Błąd przyrządu jest równy ± 1 % ± 2 D, wielkość pola odczytowego to 3,5 cyfry. Który zapis wyniku pomiaru jest poprawny?
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Na zakresie 20 V przy wyświetlaczu 3,5 cyfry maksymalny odczyt to 19,99 V, więc najmłodsza cyfra D odpowiada 0,01 V.
Błąd: 1% z 5,00 V = 0,05 V oraz 2D = 2·0,01 V = 0,02 V. Suma błędu granicznego wynosi 0,07 V, więc poprawny zapis to U = (5,00 ± 0,07) V.

Pełne wyjaśnienie:

Woltomierze cyfrowe często mają dokładność podaną w postaci ±(a% wskazania + bD), gdzie "D" (czasem nazywane też LSD) oznacza błąd związany z najmłodszą cyfrą wyświetlacza.

1) Wyznaczenie wartości D
Miernik ma 3,5 cyfry na zakresie 20 V. Taki wyświetlacz pokazuje zwykle do 1999 lub 19999 z odpowiednim przecinkiem; dla zakresu 20 V typowy odczyt maksymalny to 19,99 V. To oznacza, że krok wskazania (najmłodsza cyfra) wynosi 0,01 V. Zatem 1D = 0,01 V.

2) Składnik procentowy
Podane jest ±1% błędu odczytu. Dla wyniku 5,00 V daje to:
1% · 5,00 V = 0,01 · 5,00 V = 0,05 V.

3) Składnik cyfrowy (2D)
"±2D" oznacza dwa kroki najmłodszej cyfry:
2D = 2 · 0,01 V = 0,02 V.

4) Złożenie błędów
W takim zadaniu traktuje się to jako błąd graniczny i sumuje składowe:
0,05 V + 0,02 V = 0,07 V.
Dlatego poprawny zapis wyniku pomiaru to U = (5,00 ± 0,07) V.

Dlaczego pozostałe zapisy są błędne?

  • U = (5,00 ± 0,02) V pomija składnik 1% wskazania i zostawia tylko "2D".
  • U = (5,00 ± 0,05) V uwzględnia 1% wskazania, ale pomija "±2D", czyli wpływ rozdzielczości/zaokrąglania.
  • U = (5,00 ± 0,01) V odpowiadałby pojedynczej najmłodszej cyfrze, a nie podanemu "±2D", i dodatkowo ignoruje składnik procentowy.

Wskazówka egzaminacyjna: najpierw zawsze ustal rozdzielczość z zakresu i liczby cyfr, dopiero potem podstawiaj do "bD". To eliminuje najczęstszy błąd w interpretacji symbolu "D".

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
To zapis błędu granicznego: część 1% liczona jest od aktualnego wskazania, a część 2D oznacza błąd równy dwóm jednostkom najmłodszej cyfry (kroku wyświetlacza). Obie składowe zwykle sumuje się, aby uzyskać maksymalny błąd wyniku.
Najpierw ustal rozdzielczość. Dla 3,5 cyfry na zakresie 20 V typowy maksymalny odczyt to 19,99 V, więc najmłodsza cyfra zmienia się co 0,01 V. Wtedy 1D = 0,01 V, a np. 2D = 0,02 V.
"D" nie oznacza procentu, tylko liczbę cyfr (counts) związaną z rozdzielczością wyświetlacza. To inny mechanizm błędu: zależy od kroku wskazania (np. 0,01 V), a nie od wartości mierzonej. Dlatego 2D przelicza się na wolty przez rozdzielczość.
Liczy się go od wskazania: 1% · 5,00 V = 0,01 · 5,00 V = 0,05 V. Następnie do tego dodaje się składnik "cyfrowy" (np. 2D), bo specyfikacja podaje dwa niezależne składniki błędu.
W zadaniach egzaminacyjnych opartych o specyfikację multimetru ±(a% + bD) zwykle wyznacza się błąd graniczny (maksymalne odchylenie). Nie jest to pełna niepewność wg analiz statystycznych, tylko praktyczna granica wynikająca z danych producenta.
Najczęściej: pomijanie 2D, mylenie "D" z procentami, przyjmowanie złej rozdzielczości (np. 0,1 V zamiast 0,01 V), a także błędne założenie, że 2D zależy od wskazania. Pomaga schemat: zakres → rozdzielczość → procent → D → suma.
Zawsze, gdy mierzysz wartości blisko granic tolerancji lub gdy porównujesz odczyty z dokumentacją (np. 5 V w układach cyfrowych). Składnik 2D bywa istotny przy mniejszych napięciach, bo może stanowić zauważalną część całego błędu.
Zależy od rozdzielczości danego zakresu. Dla typowego 3,5 cyfry na 20 V miernik pokazuje dwie cyfry po przecinku (np. 5,00 V), bo krok to 0,01 V. Gdy zakres ma mniejszą rozdzielczość, może pokazywać 5,0 V.
Zapis 5,00 V informuje o rozdzielczości i sposobie odczytu z konkretnego zakresu (krok 0,01 V). To ważne, bo składnik "D" odnosi się do najmłodszej cyfry. Sam zapis "5 V" ukrywa, jak dokładny był odczyt i utrudnia poprawne policzenie błędu.
Stosuj stały algorytm: (1) wyznacz krok wskazania z zakresu i liczby cyfr, (2) policz a% od wskazania, (3) przelicz bD na jednostki, (4) zsumuj składowe. Na końcu porównaj z podanymi wariantami wyniku.
info

Około 51% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. trudne

Specjaliści zwracają uwagę: "Na zakresie 20 V przy wyświetlaczu 3,5 cyfry maksymalny odczyt to 19,99 V, więc najmłodsza cyfra D odpowiada 0,01 V.Błąd: 1% z 5,00 V = 0,05 V oraz 2D = 2·0,01 V = 0,02 V."

Materiały:

  • Podstawy metrologii elektrycznej (rozdziały o błędach i niepewności pomiaru)
  • Instrukcje obsługi multimetrów cyfrowych – rozdział "Specyfikacja dokładności"
  • Zadania ćwiczeniowe z interpretacji zapisu ±(a% + bD) dla różnych zakresów

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego