27.04.2010r

Metrologia II - ćwiczenia laboratoryjne

Sprawozdanie z laboratorium

„Zastosowanie elektrycznych mierników wskazówkowych”

Mędala Jan, Mleczko Agnieszka, Mróz Łukasz, Myśliwiec Łukasz gr.13

1. Celem ćwiczenia było nabycie umiejętności wykorzystywania możliwości metrologicznych mierników pomiarowych, wyznaczanie błędów pomiarowych bezpośrednich, pośrednich oraz poznanie zasadniczych rodzajów mierników elektrycznych.

2. Wyznaczanie stałej podziałki dla kilku zakresów amperomierza, woltomierza i watomierza.

Stała podziałki:

Tabela 1
Amperomierz	Zakres [A]	75	150	300	-	-
		Cp[A/dz]	1	2	4	-	-
	Woltomierz	Zakres [V]	15	30	75	-	-
		Cp[V/dz]	0.2	0.4	1	-	-
	Watomierz	Cewka napięciowa zakres[V]	100	200	400	200	400
		Cewka prądowa zakres [A]	1	1	1	0.5	0.5
		Cp[W/dz]	1	2	4	4	8

3. Wyznaczanie czułości omomierza magnetoelektrycznego.

Schemat układu pomiarowego:

Δx - przyrost oporności w [Ω] na skali pomiędzy opisaną działką omomierza a najbliższą poprzednią działką nieopisaną

gdzie Δα - przyrost kąta w stopniach odpowiadający Δx

Tabela 2
L.p.	X [Ω]	omomierz	α [°]	ΔX [Ω]	Δα[°]	S [°/Ω]
1	97	100	7,5	19	1,5	0,07894737
		116	110				10
	2	196	200				15	28	1,5	0,05357143
		224	220				16,5
	3	495	500				30	25	1,5	0,06
		520	550				31,5
	4	900	1000				45	60	1,5	0,025
		960	1100				46,5
	5	1731	2000				60	130	1,5	0,0115385
		1861	2200				61,5
	6	2470	3000				67,5	261	1,5	0,0057471
		2731	3300				69
	7	3712	5000				75	401	1,5	0,0037406
		4113	5500				76,5

4. Pomiar napięcia stałego woltomierzem magnetoelektrycznym

Schemat układu pomiarowego:

Wpisz tutaj równanie.

Watomierz:

- klasa dokładności miernika

X_max - zakres

L.p.	Zakres [V]	Napięcie zasilania Uz [V]	U [V]
1	15	4	4	0,075	1,875
2			8		7,8		0,961538
3			12		11,9		0,630252

L.p.	Zakres [V]	Napięcie zasilania Uz [V]	U [V]
1	30	4	4	0,15	3,75
2			8		7,75		1,935484
3			12		12		1,25

L.p.	Zakres [V]	Napięcie zasilania Uz [V]	U [V]
1	75	4	4	0,375	9,375
2			8		7,9		4,746835
3			12		12		3,125

5. Pomiar pośredni rezystancji metodą techniczną

Schemat układu pomiarowego:

Metoda techniczna pomiaru rezystancji polega na wyznaczaniu jej wartości z prawa Ohma. Wartość oporności wyznaczona z zależności
obarczona jest znanym błędem systematycznym. Przy wyznaczaniu rezystancji błąd ten wyeliminowano.

Rzeczywista wartość rezystancji wynosi
. Można ją obliczyć ze wskazań przyrządów według zależności:

, gdzie R_V - oporność wewnętrzna woltomierza

Woltomierz:

δ_mV = 0,5%

X_maxV = 15[V]

I_maxV = 3[Ma]

Amperomierz:

δ_mI = 0,5%

X_max = 75 [mA]

|ΔR_x| - bezwzględny błąd systematyczny graniczny pomiaru rezystancji

Błąd |ΔR_x| wynika z prawa sumowania się błędów:

Korzystając z zależności
:

Błąd średni kwadratowy:

Tabela pomiarów:

Tabela 4
L.p.	U[V]	I [mA]	R [Ω]	Rx [Ω]	[Ω]	[Ω]
1	2	19,5	102,5641	104,71	5.8185	4,3224
2	4	39	102,5641	104,71	2,9092	2,1612
3	6	58	103,4483	105,63	1,9619	1,4558
4	8	75	106,6667	108,99	1,5333	1,1333
5	10	97,5	102,5641	104,71	1,1637	0,8644
6	12	115	104,3478	106,57	0,9924	0,7356
7	14	130	107,6923	110,06	0,8875	0,6552

6. Poszerzanie zakresu woltomierza magnetoelektrycznego

Schemat układu pomiarowego:

U_p - zakres woltomierza po zmianie zakresu

U_max - zakres woltomierza przed zmianą zakresu

Dla pomiarów napięcia prądu stałego i zakresu 2,5 [V] rezystancja wewnętrzna woltomierza wynosi R_V = 5000[Ω]. Dla 3-krotnego (b = 3) zwiększenia zakresu pomiarowego naszego miernika należało podłączyć do niego szeregowo rezystor o

Tabela 5
L.p.	Ub [V]	Uw [V]	ΔU = Ub - Uw
1	1,125	1	0,125
2	2,1	2	0,1
3	3,15	3	0,15
4	4,125	4	0,125
5	5,1	5	0,1
6	6,15	6	0,15

7. Wnioski

Obserwując charakterystykę S=f(x) (wykres zależności czułości od rezystancji), stwierdzamy, że wraz ze wzrostem mierzonej rezystancji spada czułość omomierza. Wynika z tego, że mniejsze wartości możemy mierzyć z mniejszym błędem, a im większą rezystancje mierzymy, tym otrzymany wynik jest obarczony większym błędem pomiaru. W praktyce oznacza to, że przy pomocy badanego miernika możemy dla dużych oporów określić jedynie rząd wielkości badanej rezystancji.

Pomiary metodą techniczną przeprowadzone zostały w układzie z dokładnym pomiarem napięcia. Błąd pomiaru w takim przypadku jest tym mniejszy im rezystancja wewnętrzna woltomierza jest większa. Wówczas wartość wskazań amperomierza będzie bardziej przybliżona do wartości prądu płynącego przez badany rezystor. Dołączenie do woltomierza bocznika powoduje zwielokrotnienie zakresu miernika, wprowadzając tym samym tylko nieznaczny błąd pomiaru.

---