Grupa/Zespół
Data
Politechnika Rzeszowska
1& & & & & .....................
Katedra Metrologii i Systemów Diagnostycznych
Metrologia  laboratorium
2.........................................
Nr ćwiczenia Ocena
Pomiary napięcia stałego
3.........................................
DC voltage measurements
2
4.........................................
I. Cel ćwiczenia:
Celem ćwiczenia jest poznanie różnych metod pomiaru napięcia stałego oraz podstawowych
problemów występujących podczas tych pomiarów.
II. Zagadnienia:
1. Pomiar napięcia stałego za pomocą woltomierza analogowego.
2. Pomiar napięcia stałego za pomocą woltomierza cyfrowego.
3. Błędy występujące podczas pomiaru napięcia stałego.
Wykaz używanych przyrządów i ich podstawowe parametry metrologiczne (typ, zakresy, dokładność):
PrzyrzÄ…dy pomiarowe: PrzyrzÄ…dy dodatkowe:
Przed rozpoczęciem pomiarów należy:
1. Włączyć kilkanaście minut wcześniej przyrządy (zasilane z sieci 230 V) w celu ustabilizowania się
ich termicznych warunków pracy.
2. Zdefiniować mezurand, czyli wielkość będącą przedmiotem pomiaru.
3. Wybrać odpowiednią funkcję pomiarową (DCV).
4. Sprawdzić zerowe wskazanie przyrządu.
5. Przewody pomiarowe podłączyć najpierw do wejścia przyrządu a dopiero potem do obiektu.
Podczas pomiarów należy:
1. Wybrać najniższy możliwy zakres pomiarowy (RANGE) na przyrządzie.
2. Na przyrządzie cyfrowym zapisywać wszystkie miejsca znaczące odczytanego wskazania.
3. Wyeliminować błąd systematyczny pomiaru (np. obciążanie z
ródła napięcia skończoną rezystancją
wejściową woltomierza, dryf termiczny  zera przyrządu, dryf termiczny mierzonego parametru).
4. Po odczytaniu wskazania odłączamy przewody (najpierw z obiektu), ale nie wyłączamy przyrządu.
III. Program ćwiczenia:
1. Pomiar wartości napięcia stałego woltomierzem analogowym
Zmierzyć wartość napięcia stałego za pomocą woltomierza magnetoelektrycznego. Wybrać
odpowiedni zakres pomiarowy (tak, aby wskazówka odchylała się jak najbliżej końca zakresu).
Uwzględnić obciążanie z
ródła przez woltomierz i spadek napięcia na rezystancji wewnętrznej z
ródła.
Sprawdzić zachowanie się obiektu badanego (DUT) w zmiennych warunkach otoczenia (T = var).
Katedra Metrologii i Systemów Diagnostycznych
Metrologia  laboratorium. EN-DI-1, r. ak. 2011/12
1.1. Układ pomiarowy:
Rys. 1. Schemat układu do pomiaru napięcia woltomierzem analogowym
Zdefiniowany mezurand:
1.2. Wyniki pomiarów i obliczeń:
ODCZYT
Zakres woltomierza: Un =
Un
Stała podziałki woltomierza: CV = =
Ä…n
Wychylenie wskazówki woltomierza: ą =
Wartość wskazywanego napiÄ™cia: Uwsk = Ä… Å"CV =
DOKA
ADNOŚĆ
Parametr opisujący dokładność przyrządu: kl =
kl
Wartość MDB pomiaru: "MDB = Un =
100
Wartość mierzonego napięcia: Um = Uwsk ą "MDB =
Ä…n
Wartość wzglÄ™dnego MDB pomiaru: ´MDB = kl Å" =
Ä…
POPRAWNOŚĆ
Prąd pełnego wychylenia wskazówki: IZ =
Un
Rezystancja wewnętrzna woltomierza: RV = =
Iz
Rezystancja wewnętrzna z
ródła napięcia: Rz
r =
Rz
r
BÅ‚Ä…d systematyczny metody pomiarowej: "s = - Uwsk =
RV
Poprawka: p = -"s =
Końcowy wynik pomiaru (wartość mezurandu): Ux = Uwsk + p ą "MDB =
ćw. 2 / str. 2
Katedra Metrologii i Systemów Diagnostycznych
Metrologia  laboratorium. EN-DI-1, r. ak. 2011/12
Interpretacja metrologiczna końcowego wyniku pomiaru: Rzeczywista wartość Ux mierzonego
napięcia znajduje się z jednakowym prawdopodobieństwem w przedziale wartości ( ; ) V.
Naszkicować sytuację pomiarową, uwzględniając Uwsk, p, Ux, "MDB .
U
Rys. 2. Sytuacja pomiarowa z uwzględnieniem wartości napięcia mierzonego, poprawki i MDB pomiaru
2. Pomiar napięcia stałego multimetrem cyfrowym
Zmierzyć wartość napięcia stałego za pomocą woltomierza cyfrowego. Ze względu na relatywnie
dużą (typowo 1 lub 10 M&!) rezystancję wejściową woltomierza cyfrowego zadecydować, czy poprawkę
na obciążanie z
ródła przez woltomierz można zaniedbać.
2.1. Układ pomiarowy:
Rys. 3. Schemat układu do pomiaru napięcia woltomierzem cyfrowym
2.2. Wyniki pomiarów i obliczeń:
Wybrana funkcja pomiarowa multimetru:
ODCZYT
Zakres pomiarowy woltomierza: Un =
Rozdzielczość pomiaru: "rozdz =
Uwsk =
Napięcie wskazywane:
N =
DOKA
ADNOŚĆ
Parametry opisujące dokładność woltomierza: (m% rdg + k dgt) =
m
Wartość MDB pomiaru: "MDB = Uwsk + k Å" "rozdz =
100
Wartość mierzonego napięcia: Um = Uwsk ą "MDB =
"MDB
Wartość wzglÄ™dnego MDB pomiaru: ´MDB = Å"100% =
Uwsk
ćw. 2 / str. 3
Katedra Metrologii i Systemów Diagnostycznych
Metrologia  laboratorium. EN-DI-1, r. ak. 2011/12
POPRAWNOŚĆ
Rezystancja wejściowa woltomierza: RV =
Rz
r
BÅ‚Ä…d systematyczny metody: "s = - Uwsk =
RV
Poprawka: p = -"s =
Końcowy wynik pomiaru (wartość mezurandu): Ux = Uwsk + p ą "MDB =
Interpretacja metrologiczna końcowego wyniku pomiaru: Rzeczywista wartość Ux mierzonego
napięcia znajduje się z jednakowym prawdopodobieństwem w przedziale wartości ( ; ) V.
Naszkicować sytuację pomiarową, uwzględniając Uwsk, p, Ux, "MDB.
U
Rys. 4. Sytuacja pomiarowa z uwzględnieniem wartości napięcia mierzonego, poprawki i MDB pomiaru
Uzasadnić stwierdzenie 1: pomiar woltomierzem cyfrowym jest bardziej dokładny niż pomiar
woltomierzem analogowym.
Uzasadnić stwierdzenie 2: pomiar woltomierzem cyfrowym jest bardziej poprawny niż pomiar
woltomierzem analogowym.
Uzasadnić stwierdzenie 3: Podczas pomiarów napięcia woltomierzem cyfrowym, poprawkę wynikającą
z poboru prądu przez woltomierz można zawsze zaniedbać.
IV. Podsumowanie pomiarów, wnioski i spostrzeżenia:
Literatura:
1. Chwaleba A.: Metrologia elektryczna, Warszawa: WNT, 2010.
2. Marcyniuk A.: Podstawy metrologii elektrycznej, Warszawa: WNT, 1984.
3. Parchański J.: Miernictwo elektryczne i elektroniczne, Warszawa: WSiP, 1997.
ćw. 2 / str. 4