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はてなブックマークに追加   抵抗の測定 と測定のばらつき  (連載 第9回)

 ディジタル・マルチメータは電圧、電流以外に抵抗値が計れるようになっています。そのほかにコンデンサの容量測定などが行えます。今回は抵抗の測定例として金色マークの5%精度のカーボン抵抗を測定しました。その測定結果を元に、ばらつきなどについても考えます。

●導通チェック
 抵抗レンジでよく利用する目的の一つに、回路の導通の確認があります。確認のために、いちいちメータを見て抵抗値を確認することなく、導通があるときには電子音を発して、導通の確認を音でできるようになっています。
 そのため、回路の確認などでは回路基板などから目を離さず手早く確認でき便利です。
 PC20、PC5000ともに、ファンクション・スイッチで抵抗レンジを選択し、SELECTボタンを押し、扇形の導通のマークを選択します。導通とみなすスレッショルド・レベルは20Ω~120Ωくらいです。

●抵抗測定時の測定値のばらつき
 異なった場所で購入した袋入りのカーボン抵抗をそれぞれ5本選び、ディジタル・マルチメータで2回測定しました。抵抗の測定ではテスト・リードと接触抵抗も測定値に含まれます。
 しっかりカーボン抵抗のリードを挟み込むため、次の写真のように、わに口クリップで挟んで抵抗値を測定しました。

抵抗を測定中


●リード、接触抵抗などキャンセル
 PC5000には低い抵抗値の測定の際、リードの抵抗や対象物との接触抵抗などの誤差をキャンセルする△RELボタンが用意されています。これらの誤差は0.05Ω~多くても0.1Ωくらいです。500Ω以上の測定では無視できる範囲です。
 PC20では抵抗測定時の最小値は0.1Ωで△RELボタンは準備されていません。


△RELボタン

●測定サンプル
 最近購入した22kΩ5%の抵抗5本(袋A、Aグループ)と、部品箱にあった20年以上前にZ80マイコン・ボードを組み立てていたころに購入した22kΩ5%の抵抗5本(袋B、Bグループ)を測定サンプルとしました。PC20、PC5000でそれぞれ2回測定しました。
 測定した結果を次の表に示します。

PCREG010EXCEL.jpg

 分散分析を行えば、ばらつきの状況がよくわかるのですが、説明が長くなるのでグラフ化してみます。グラフ化し、(1) 同一機器での繰り返し精度はどうか。(2) 機器の差によるばらつきはどうか。(3) 同一の袋の中の抵抗の抵抗値のばらつきはどうか。(4) A-Bの袋間で差があるかどうかグラフに表示し確認します。

測定結果のグラフ


(1) 同一測定器での繰り返し精度
 PC20、PC5000どちらも、 同じサンプルを繰り返し測定した場合、測定値は、同じ値になるかもしくは4桁目の最小表示で±1の差があるくらいです。測定値に対して、0.05%ときわめて小さな値になっていて、無視できます。
(2) 測定機器間の差
 PC20がPC5000に対して若干少ない値になります。しかしその差は、測定値に対して0.13%くらいのわずかの差です。もともと抵抗値の測定確度は、PC20が1.2%±5ディジット、PC5000が0.2%±4ディジットと差があるので、これは仕様の範囲内です。
(3) A、Bグループ内のばらつき
 同じ袋の中に入っている抵抗値のばらつきは、グループAがグループBに比べばらつきが少なくなっています。、一例だけで断言できませんが最近の抵抗のほうが、昔の抵抗に比べばらつきが少なくなっているかもしれません。
(4) A-Bの袋間で差があるかどうか
 A-B間ではグループの平均値がAグループ21.68kΩ、Bグループ21.76kΩと差があります。その上、Aグループの測定した値の最大値が21.73kΩです。一見 A < B が成り立ちそうに思いますが、Bグループのばらつきが大きいので、いくつかの組み合わせで A < B が成立しません。
 グループに差があるか判断する場合、平均値だけでなく各グループのばらつきも考慮しなければなりません。ばらつきのあるデータの評価のためには、分散分析などの統計処理の手法が用意されています。

 コンデンサの容量測定も予定しましたが、余裕がなくなり次回にしました。次回は、コンデンサの容量測定、ダイオードのチェックなどディジタル・マルチメータで利用できる機能について一通り説明し連載を終える予定です。



神崎康宏


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投稿者: news 日時: 2007年04月09日 12:18 | パーマリンク |TOPページへ   ▲画面上へ

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