2001/2002

Zakład Metrologii i Systemów Pomiarowych

Laboratorium Techniki Informacyjno - Pomiarowej.

Grupa:

Nr ćwiczenia:

Data:

1.
2.
3.
4.

SPRAWDZANIE PRZYRZĄDÓW POMIAROWYCH

I. Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest poznanie zasad sprawdzania przyrządów pomiarowych na przykładzie tablicowego
miernika analogowego oraz wyznaczenie charakterystyki przetwarzania przetwornika napięcie – częstotliwość.

II. Zagadnienia

•

Zasada sprawdzania przyrządów pomiarowych (przyrząd wzorcowy - kontrolny, przyrząd sprawdzany,
kryterium doboru przyrządu kontrolnego).

•

Układ blokowy i zasada działania cyfrowego miernika częstotliwości.

•

Układ i zasada działania przetwornika napięcie-częstotliwość.

•

Zasada działania mierników analogowych i cyfrowych (porównanie).

•

Określanie podstawowych błędów bezwzględnych i względnych mierników analogowych i cyfrowych.

•

Zasady doboru mierników i przyrządów kontrolnych przeznaczonych do sprawdzania poprawności wskazań
mierników użytkowych.

•

Praktyczne sprawdzenie poprawności wskazań jednozakresowych mierników tablicowych: analogowego
i cyfrowego.

WERSJA A: SPRAWDZANIE PRZETWORNIKA NAPIĘCIE-CZĘSTOTLIWOŚĆ U/F
III. Program ćwiczenia
1. Zestawić układ pomiarowy do sprawdzania przetwornika U/f. Układ pomiarowy (rys.1) składa się

z nastawialnego zasilacza stabilizowanego (źródło mierzonego napięcia stałego), cyfrowego miernika
częstotliwości współpracującego z komputerem klasy PC (możliwość transmisji danych pomiarowych za
pomocą interfejsu RS 232) oraz woltomierza cyfrowego pełniącego funkcję przyrządu wzorcowego.

2. Po sprawdzeniu układu pomiarowego przez prowadzącego włączyć zasilanie i skontrolować działanie

poszczególnych części układu oraz zapoznać się z programem do obsługi transmisji danych pomiarowych
z cyfrowego miernika częstości do komputera.

3. Kilkakrotnie zmierzyć wartość napięcia stałego, która odpowiada połowie zakresu przetwarzania

przetwornika U/f (zakres wynosi U

pmax

= 10V) oraz obliczyć wartość nachylenia charakterystyki

przetwarzania, tj. wartość współczynnika przetwarzania (tzw. pomiar próbny).

4. Wyznaczyć co najmniej trzy punkty charakterystyki f = g (U

p

) uwzględniając cały zakres pomiarowy

przetwornika (tj. od U

pmin

= 0,1V do U

pmax

= 10V). Następnie obliczyć wartość napięcia U. Określić

maksymalny błąd bezwzględny i błąd względny sprawdzanego przetwornika U/f. Obliczyć błąd pomiaru
napięcia wzorcowego. Sporządzić wykres charakterystyki przetwarzania badanego przetwornika oraz wykres
poprawek. Do obliczeń i wykonania wykresów wykorzystać odpowiednio opracowany arkusz EXCEL’a.

IV. Przebieg ćwiczenia
1. Schemat układu pomiarowego

Z

U

V

U/f

Mf

!

RS-232

Rys.1. Schemat układu do sprawdzania przetwornika U/f

Z

- zasilacz stabilizowany napięcia stałego

U/f - przetwornik napięcie częstotliwość (zakres napięcia wejściowego: 0,01 – 10 [V])
V

- woltomierz cyfrowy (przyrząd wzorcowy)

Mf

- cyfrowy miernik częstotliwości

2. Próbny pomiar napięcia stałego - wyznaczanie współczynnika przetwarzania przetwornika U/f
Wartość poprawna napięcia U

p

=

Zakład Metrologii i Systemów Pomiarowych

Laboratorium Techniki Informacyjno - Pomiarowej.

Zmierzona częstotliwość

=

f

, , ,

Wartość średnia

=

f

Współczynnik przetwarzania

=

=

p

f

U

f

k

3. Wyznaczanie charakterystyki przetwarzania przetwornika napięcie-częstotliwość oraz określenie
błędów badanego przetwornika

U

p

f

U

∆

U

δ

U

∆

Up

δ

Up

Lp.

V

Hz

V

V

%

V

%

1.

2.

3.

4.

5.

Błąd bezwzględny i względny sprawdzanego przetwornika

p

U

U

U

−

=

∆

,

%

100

U

p

U

U

⋅

=

∆

δ

Maksymalny błąd badanego modelu woltomierza:

=

max

U

δ

Błąd pomiaru napięcia U

p

przyrządem wzorcowym:

Zakres pomiarowy woltomierza cyfrowego

U

n

=

Błąd analogowy i błąd dyskretyzacji

δ

an

=

δ

ndy

=

















⋅

+

⋅

±

=

n

ndy

p

an

Up

U

100

U

100

δ

δ

∆

,















⋅

+

±

=

p

n

ndy

an

Up

U

U

δ

δ

δ

V. Wnioski

Zakład Metrologii i Systemów Pomiarowych

Laboratorium Techniki Informacyjno - Pomiarowej.

WERSJA B - SPRAWDZANIE WSKAZAŃ MIERNIKÓW TABLICOWYCH
III. Program ćwiczenia
1. Zestawić układ pomiarowy (rys.2) do sprawdzania tablicowego miernika analogowego, tj. amperomierza

magnetoelektrycznego. Jako przyrząd wzorcowy wykorzystać amperomierz cyfrowy.

2. Po sprawdzeniu układu pomiarowego przez prowadzącego włączyć zasilanie i skontrolować działanie

układu.

3. Sprawdzić poprawność wskazań tablicowego amperomierza wskazówkowego we wszystkich ocyfrowanych

punktach podziałki miernika analogowego zwiększając stopniowo wartość natężenia prądu stałego aż do
osiągnięcia pełnego wychylenia wskazówki miernika. Następnie sprawdzić poprawność wskazań miernika
stopniowo zmniejszając wartość natężenia prądu od pełnego zakresu do zera.

4. Opracować wyniki sprawdzania miernika i sporządzić wykres poprawek wykorzystując odpowiednio

przygotowany arkusz EXCEL’a

IV. Przebieg ćwiczenia
1. Schemat układu pomiarowego

Z

U

R

A1

A2

Rys.2. Schemat układu do sprawdzania wskazań tablicowego wskazówkowego amperomierza prądu stałego

Oznaczenia:

Z

- zasilacz napięcia stałego

R

- rezystor nastawny

A1

- amperomierz sprawdzany

A2

- amperomierz wzorcow

y

2. Spis przyrządów pomiarowych

A1

amperomierz sprawdzany

producent

typ

numer

rok produkcji

przetwornik

klasa dokładności kl=

napięcie probiercze

ustawienie

zakres pomiarowy
I

n

=

A2

amperomierz kontrolny – wzorcowy

producent

typ

numer

zakresy pomiarowe

R

rezystor nastawny

typ

numer

R=

I

max

=

Z

źródło zasilające

typ

numer

zakres napięć

3. Tabela wyników pomiarów kontrolnych

Zakład Metrologii i Systemów Pomiarowych

Laboratorium Techniki Informacyjno - Pomiarowej.

Lp.

I

I

p

∆

I

δ

I

∆

Ip

δ

Ip

dz

mA

mA

mA

%

mA

%

Lp.

I

I

p

∆

I

δ

I

∆

Ip

δ

Ip

dz

mA

mA

mA

%

mA

%

I -

wartość natężenia prądu wskazywana przez przyrząd sprawdzany A1

I

p

-

wartość natężenia prądu wskazywana przez przyrząd wzorcowy A2

Błąd bezwzględny i względny sprawdzanego amperomierza

p

I

I

I

−

=

∆

,

%

100

I

p

I

I

⋅

=

∆

δ

Błąd pomiaru natężenia prądu I

p

amperomierzem wzorcowym

:

Zakres pomiarowy amperomierza cyfrowego

I

n

=

Błąd analogowy i dyskretyzacji

δ

an

=

δ

ndy

=















⋅

+

⋅

±

=

n

dy

n

p

an

I

I

100

I

100

p

δ

δ

∆

,















⋅

+

±

=

p

n

ndy

an

Ip

I

I

δ

δ

δ

Maksymalny (wyznaczony) błąd sprawdzanego miernika

=

max

I

∆

Błąd dopuszczalny przyrządu badanego podany przez producenta

=

±

=

100

I

kl

n

d

∆

Maksymalny błąd bezwzględny amperomierza kontrolnego wskazującego I

p

=

max

Ip

∆

d

max

I

∆

∆

L

L

L

- zatem przyrząd ........ odpowiada wymaganiom klasy dokładności deklarowanej przez

producenta tego przyrządu.

d

max

Ip

2

,

0

∆

∆

L

L

L

L

L

- wymagania dla przyrządu kontrolnego (wzorcowego) ........ są spełnione

V. Wnioski

VI. Pytania kontrolne
1. Zasady doboru przyrządów kontrolnych przeznaczonych do sprawdzania mierników użytkowych.

Zakład Metrologii i Systemów Pomiarowych

Laboratorium Techniki Informacyjno - Pomiarowej.

2. Jakie kryterium powinien spełniać przyrząd wzorcowy (kontrolny) stosowany do sprawdzania przyrządów

pomiarowych?

3. Narysować schemat blokowy i przedstawić zasadę działania woltomierza cyfrowego z przetwarzaniem

napięcie - częstotliwość.

4. Od czego zależy dokładność przetwornika z przetwarzaniem U/f ?
5. Jak dobiera się stałą czasu integratora RC oraz wartość napięcia odniesienia w przetworniku U/f ?
6. W jaki sposób można ograniczyć wpływ zakłóceń sieciowych na pracę przetwornika z przetwarzaniem U/f ?
7. Klasa dokładności mierników wskazówkowych.
8. Błędy: względny i bezwzględny miernika wskazówkowego.
9. Błędy: względny i bezwzględny miernika cyfrowego.
10. Błąd graniczny przyrządu pomiarowego

Literatura
1. Dyszyński J.: Metrologia elektryczna i elektroniczna. Laboratorium cz.I. Rzeszów: Oficyna Wyd. PRz.,

1998.