Politechnika Lubelska

Katedra Podstaw Metrologii

Laboratorium Metrologii

Sprawozdanie z ćwiczenia nr 5.

Temat: Zastosowanie mostków prądu stałego.

Wykonano: 29.04.1997

Grupa :ED 6.1

Maciej Bara

Robert Siwiec

Mariusz Wolanin

1. Cel ćwiczenia:

Poznanie mostkowej metody pomiaru oporu oraz praktyczne wykorzystanie pomiarów mostkami w różnym wykonaniu z uwzględnieniem dokładności pomiaru.

2. Spis przyrządów

Zasilacz stabilizowany PL.-P3-180-180-E6/

Mostek Wheatstone`a i Thomsona MWT-77A PL.-P3-426-E6/

Rezystor dodatkowy EP2-33

Galwanometr Ci=1.95 - 5.22 10­^-9 A/dz Rg=1317 Ω R_kr=18000 - 1400 Ω WSInż-EM-43-3/644m.

Woltomierz ME zakres 75V 150V nr PL.-P3-75-E6/

3. Wykonanie pomiarów

1. Pomiar rezystancji danych oporników technicznymi mostkami Wheastone'a i Thomsona.

Schemat pomiarowy mostka Wheatstone'a:

Uproszczony układ mostka Thomsona

Tabela pomiarowa:

L.P	opornik	mostek	Rx Ω	δRx %	Rx+ΔRx Ω
1	woltomierz zakres 75V		845	±1	845±8,45
2	woltomierz zakres 150V	Wheastone`a	3460	±1	3460+34,6
3	Opór dodatkowy do woltomierza		6250	±1	6250+62,5
4	Bocznik 150 A		<0,00043	±1
5	Rezystancja uzwojenia wtórnego przekładnika prądowego	Thomsona	0,113	±1	0,113+1,13⋅10^-3
6	Oporność drutu		0.0136	±1	0.0136±1,36⋅10^-4

Przyrządy użyte w ćwiczeniu:

Zasilacz stabilizowany PL.-P3-180-180-E6/

Mostek Wheatstone`a i Thomsona MWT-77A PL.-P3-426-E6/

Woltomierz ME zakres 75V 150V nr PL.-P3-75-E6/

Opór dodatkowy do woltomierza;

Przekładnik prądowy 30/5 A/A; 10 VA;

Bocznik 150 A; 60 mV; R= 0,0004 Ω; kl. = 0,5

2. Badanie wpływu wartości oporów stosunkowych R₃ i R₄

Uproszczony układ laboratoryjnego mostka Thomsona ( widok płyty czołowej ) :

Zasilacz stabilizowany PL.-P3-180-180-E6/

Mostek Wheatstone`a i Thomsona MWT-77A PL.-P3-426-E6/

Galwanometr Ci=1.95 - 5.22 10­^-9 A/dz Rg=1317 Ω R_kr=18000 - 1400 Ω WSInż-EM-43-3/644m.

Tabela pomiarowa

L.P	R3	R4	R2	Rx	ΔR2	Δα1+Δα-	Δαśr	ΔR2/R2	δRx
	Ω	Ω	Ω	Ω	Ω	dz.	dz.	-	%
1	10	10	3457.2	3457.2	5	18 19	18.5	4.34 10^-3	5.03 10^-6
2	100	100	3452.4	3452.4	4	35 37	36	1.169 10^-3	1.05 10^-6
3	1000	1000	3453.0	3453.0	2	50 53.5	51.75	5.79 10^-4	1.25 10^-7
4	10000	10000	3455.0	3455	3	57 56	56.5	8.68 10^-4	2.36 10^-8

Błąd nieczułości:

Względna czułość mostka:

3.Pomiar mostkiem laboratoryjnym Wheatstone'a rezystancji ( zbadanie wpływu konfiguracji mostka i biegunowości zasilania na pracę mostka ) :

Zasilacz stabilizowany PL.-P3-180-180-E6/

Mostek Wheatstone`a i Thomsona MWT-77A PL.-P3-426-E6/

Rezystor dodatkowy EP2-33

Galwanometr Ci=1.95 - 5.22 10­^-9 A/dz Rg=1317 Ω R_kr=18000 - 1400 Ω WSInż-EM-43-3/644m.

Tabela pomiarowa

L.P	kier. nap.	R3	R4	R2	Rx	ΔR	Δα	δnRx
		Ω	Ω	Ω	Ω	Ω	dz.	%
1	+	10000	10000	3463,7	3461,7	1	4	1,44⋅10^-^5
2	-	10000	10000	3463,6	3461,6	1	2	2,88⋅10^-^5
3	+	10000	10000	6383,0	6383,0	1	4	7,87⋅10^-6
4	-	10000	10000	6382,6	6382,6	1	3,5	8,95⋅10^-6

δ_SRX - błąd systematyczny:

Błąd nieczułości:

Dobierając odpowiednie parametry ustala się taką czułość, aby błąd nieczułości był około dziesięciokrotnie mniejszy od błędu systematycznego. Wtedy może on być pominięty w analizie błędów pomiarowych.

4. Pomiar mostkiem Thomsona (opornik drutowy)

L.P	R3= R4	Rp	Rx	RN	RŚR	ΔRp	Δα	I
-	Ω	Ω	Ω	Ω	Ω	Ω	dz.	A
1	1000	1151,0	0.11510	0.1	0,115745	50	10	0.5
2	1000	1163,9	0.11639	0.1		50	17	1,0

Średnica drutu	mm	1,47	1,45	1,42	1,38	1,38
Wartość średnia	mm	1,42

Długość l=1m.

Średnica a=1.42mm

Badanym drutem była miedź.

5. Wnioski

W punkcie pierwszym pomierzono wartości rezystancji dla oporników. Mostek Wheastone`a służył do pomiaru rezystancji większych, natomiast czulszy mostek Thomsona użyto do pomiaru rezystancji małych. W przypadku pomiaru oporności bocznika prądowego, zmierzenie jego wartości było nie możliwe ze względu na rezystancję mniejszą niż zakres pomiarowy mostka. Rezystancję można jednak wyznaczyć analitycznie na podstawie wartości znamionowych tego bocznika, tzn. R=U/I=60mV/150A=0,0004 Ω. Dlatego też nie można było wyliczyć należnych danych dla tego przypadku. Wielkość rezystancji R₃ i R₄ oraz ich stosunku ma wpływ na wielkość błędu nieczułości. Jest on najmniejszy dla konfiguracji z rezystancją 10000Ω. Natomiast zmiana biegunowości zasilania nie wpływa zdecydowanie na wielkość tego błędu. Oznacza to, że siły termoelektryczne nie mają znaczących wielkości w takich pomiarach. Przy pomiarze mostkiem Thomsona wpływ na błąd nieczułości ma wielkość prądu płynącego przez badany element (większy prąd może nagrzewać badaną rezystancję a co za tym idzie rezystancja ta maleje). Badanym drutem była miedź ρ=0,183 Ω*mm²/m

Mostek Wheastone`a można zasilić z wewnętrznej baterii np. 4.5 V natomiast mostek Thomsona wymaga zewnętrznego zasilania, gdyż potrzebuje dużych prądów zasilających. Duży prąd poboru dla tego mostka wynika z małych wartości rezystancji w gałęzi źródła zasilającego.

1

100

1000

0.1

0.01

r

R_x

R₃

R₄

G

Z

B

B

R₁=R_x

R₂

R₄'

R₃'

G

R₃

R₄

Wh Th

10

100

1000

10000

+ R_n -

+ X_z -

+ G -

+ B -

R₄

R₃

x10

x100

x1000

R₂

B

G G0.1

x0.1

x1

---