str. 1

Politechnika Rzeszowska

Katedra Metrologii i Systemów Diagnostycznych

Grupa

1…………….....................

kierownik

2.........................................

3.........................................

4.........................................

Data

Laboratorium Metrologii I

POMIARY IMPEDANCJI

Nr ćwicz.

Ocena

9

I .

Cel ćw iczenia

Celem ćwiczenia jest poznanie wybranych metod pomiaru właściwości rezystorów,

kondensatorów i cewek.

I I . Za ga dni e ni a

1. Pomiar rezystancji w układzie stałoprądowym i zmiennoprądowym.

2. Pomiar rezystancji metodą podstawienia.

3. Metoda techniczna pomiaru impedancji.

4. Metoda pośredniego pomiaru indukcyjności i jej dobroci.

5. Pomiar mostkiem stałoprądowym i zmiennoprądowym.

6. Analiza niepewnosci pomiaru rezystancji, modułu impedancji, indukcyjności i dobroci.

I I I .

Program ćw iczenia

1.

Zmierzyć charakterystyczne właściwości indukcyjnościowego przetwornika przesunięcia:

a. rezystancję - metodą techniczną stałoprądową
b. moduł impedancji - metodą techniczną zmiennoprądową,

c. rezystancję, indukcyjność i dobroć- zmierzyć miernikiem RLC

2.

obliczyć: indukcyjność L i dobroć - Q,

3.

obliczyć niepewności metodą typu B zmierzonych wartości: u

B

(U), u

B

(I), u

B

(f)

4.

obliczyć niepewności złożone: u

c

(R), u

c

(Z), u

c

(L), u

c

(Q)

IV. Przebieg ćw iczenia

1.

POMIAR

WŁAŚCIWOŚCI

INDUKCYJNOŚCIOWEGO

PRZETWORNIKA

PRZESUNIĘCIA

1.1 Pomiary metodą techniczną rezystancji i modułu impedancji:

G lub Z

Katedra Metrologii i Systemów Diagnostycznych

Laboratorium Metrologii

str. 2

Dane techniczne przyrządów :

przetwornik

typ

parametry znamionowe

dopuszczalne

R

[



]

L

[ mH ]

napięcie zasilania

[ V ]

Indukcyjnościowy

czujnik przemieszczenia

MDKg-C-3

20

3 - 8

5

V

typ

woltomierz napięcia stałego (=)

woltomierz napięcia przemiennego (~)

zakres

dokładność

zakres

dokładność

MXD-

4660

200mV – 200V



dm

=±0,05%,



da

=±3cyfr

200mV – 200V



dm

=±0,8%,



da

=±10cyfr

A

typ

amperomierz prądu stałego (=)

amperomierz prądu przemiennego (~)

zakres

dokładność

zakres

dokładność

MXD-

4660

2mA – 200mA



dm

=±0,5%,



da

=±3cyfr

2mA – 200mA



dm

=±1,5%,



da

=±10cyfr

generator

G

zakres

częstotliwości

dokładność

często.

zakres napięcia

Współczynnik THD

typ: G 432 1Hz-1,1MHz



dm

=±5%

(0 – 10)V

1%

zasilacz Z

typ:DF-
1502

zakres napięcia

stabilność napięciowa

zakres prądu

(0 – 20)V

2x10

-4

(0 – 5)A

f=120Hz, 1kHz -



f

=±0,01%

zakres pomiaru

błąd pomiaru

typ

ESCORT

ELC-

3131D

rezystancja

100



100

3

5

,

0

]

100

)[%

(











x

n

R

R

R



indukcyjność

10mH

100

5

10000

0

,

1

]

10

)[%

(











x

x

n

L

L

mH

L

L



dobroć

0 - 1000

± 1z

1.1.1 Wyniki pomiarów i obliczeń:
Impedancję i rezystancję mierzono w układzie poprawnie mierzonego - .......................

f

[Hz]

u

B

(f)

[



]

U

[



]

u

B

(U)

[



]

I

[



]

u

B

(I)

[



]

Z

[



]

u

c

(Z)

[



]

Q

[



]

u

c

(Q)

[



]

0

-

0

-

120

1000

str. 3

Przykłady obliczeń:

UWAGA:
Obliczenia przeprowadzono przy założeniach:



wartości wyników pomiaru nie są skorelowane



rozkłady gęstości prawdopodobieństwa wskazań przyrządów są równomierne



błąd addytywny



da

jest podany w ziarnach [z]

Obliczenie wartości rezystancji przetwornika przesunięcia
dla f=0 Hz (układ dołączony jest do zasilacza napięcia stałego Z)







I

U

R

Dokładność pomiaru rezystancji metodą pośrednią szacuje się obliczając niepewność standardową
złożoną na podstawie obliczonej niepewności standardowej metodą typu B dla pomiaru napięcia i
prądu.

Obliczenie metodą typu B standardowej niepewności pomiaru napięcia:

 



























]

[

]

[

]

[

100

3

1

z

U

V

U

z

U

U

u

da

dm

B



Obliczenie metodą typu B standardowej niepewności pomiaru prądu:

 



























]

[

]

[

]

[

100

3

1

z

I

A

I

z

I

I

u

da

dm

B



Obliczenie standardowej niepewności złożonej pomiaru rezystancji:



































R

I

I

u

U

U

u

R

u

B

B

c

2

2

)

(

)

(

)

(

Wynik pomiaru rezystancji cewki przetwornika przesunięcia: R

=

Obliczenie wartości modułu impedancji przetwornika przesunięcia
dla f > 0 Hz (układ dołączony jest do generatora napięcia sinusoidalnego G)







I

U

Z

Dokładność pomiaru impedancjii metodą pośrednią szacuje się obliczając niepewność standardową
złożoną na podstawie obliczonej niepewności standardowej metodą typu B dla pomiaru napięcia i
prądu.

 

 





















































]

[

]

[

]

[

100

3

1

]

[

]

[

]

[

100

3

1

z

I

A

I

z

I

I

u

z

U

V

U

z

U

U

u

da

dm

B

ga

dm

B





Katedra Metrologii i Systemów Diagnostycznych

Laboratorium Metrologii

str. 4



































Z

I

I

u

U

U

u

Z

u

B

B

c

2

2

)

(

)

(

)

(

Wynik pomiaru modułu impedancji cewki przetwornika przesunięcia: Z

=

Obliczenie wartości indukcyjności przetwornika przesunięcia













2

2

2

1

R

Z

f

L



 



























]

[

]

[

]

[

100

3

1

z

f

Hz

f

z

f

f

u

da

dm

B



























































L

R

R

u

R

Z

R

Z

Z

u

R

Z

Z

f

f

u

L

u

c

c

B

c

2

2

2

2

2

2

2

2

2

)

(

)

(

)

(

)

(

Wynik z pośredniego pomiaru indukcyjności cewki przetwornika przesunięcia: L

(120Hz)=

L(1000Hz)=

Obliczenie wartosci dobroci cewki Q przetwornika przesunięcia







R

L

Q

L



















































Q

R

R

u

L

L

u

f

f

u

Q

u

B

B

B

c

2

2

2

)

(

)

(

)

(

)

(

Wynik pomiaru dobroci cewki przetwornika przesunięcia: Q

L

(120Hz)=

Q

L

(1000Hz)=

1.2 Pomiary miernikiem RLC

1.2.1 Wyniki pomiarów i obliczeń:

f

[Hz]

L

[



mH



]

u

B

(L)

[



mH



]

R

[



]

u

B

(R

[



]

Q

u

B

(Q)

120

1000

Przykłady obliczeń:
W instrukcji obsługi przyrządu jest podany wzór na obliczenie wartości granicznej jego błędu
pomiaru. Zakładając, że obowiązują tu założenia z rozdziału 1.1.1 można obliczenia niepewności
pomiaru metoda typu B wykonać według następujacych wzorów:































100

100

5

10000

0

,

1

3

1

]

10

)[

(

L

L

L

mH

L

L

u

x

x

n

B

L

x

, Q

x

, R

x

, - wyświetlona wartość zmierzonej wielkości, odczytana jako liczba całkowita N (bez

przecinka)

str. 5

Wynik pomiaru indukcyjności cewki przetwornika przesunięcia: L=































100

100

3

5

,

0

3

1

]

100

)[

(

R

R

R

R

u

x

n

B

Wynik pomiaru rezystancji cewki przetwornika przesunięcia: R=











]

[

]

[

3

1

)

(

z

Q

Q

Q

u

B

Wynik pomiaru dobroci cewki przetwornika przesunięcia: Q(120Hz)=

Q(1000Hz)=

2. Zestawienie wyników pomiarów i obliczeń

metoda

Q[



]

u

c

(Q)

L[ ]

u

c

(L)

techn, f=120Hz

techn, f=1000Hz

miernik RLC

f=120Hz

miernik RLC

f=1000Hz

Porównaj wyniki pomiarów i obliczeń uzyskane metodą techniczną oraz miernikiem RLC
uwzględniając niepewność pomiaru i zapisz we wnioskach.

V . W n i o s k i

V I . P yt a n i a k o n t r o l n e

1. Narysuj schemat do pomiaru impedancji metodą techniczną.

2. W jaki sposób wybiera się rodzaj, metody technicznej pomiaru rezystancji, zapewniający

najmniejszy błąd systematyczny metody?

3. Co wpływa na wartość niepewności standardowej złożonej pomiaru indukcyjności metodą

pośrednią?

4. Omów pomiar indukcyjności mostkiem Maxwella Wiena?

L i t e r a t u r a :

1. Marcyniuk A., Pasecki E., Pluciński M.: Podstawy metrologii elektrycznej. WNT, Warszawa,

1984 r.

2. Chwaleba A., Poniński M., Siedlecki A.: Metrologia elektryczna, Warszawa: WNT, 1996 r.

3. Parchański J.: Miernictwo elektryczne i elektroniczne - Warszawa: WSiP, 1997 r.

4. Rylski A.: Metrologia II prąd zmienny, Rzeszów: OWPRz, 2006 r.