Rok akademicki 2000/2001 |
Laboratorium Podstaw Metrologii |
Nr podgrupy: 2 godz. 11.45 - 14.00 |
|
Imiona i nazwiska osób w podgrupie:
|
Ćwiczenie numer: 2
Temat ćwiczenia: Pomiary rezystancji |
Sprawozdanie wykonał: Grzegorz Stępniewski |
|
|
Data wykonania ćwiczenia:
11.10.2000 |
Data oddania sprawozdania:
25.10.2000 |
Ocena: |
CEL ĆWICZENIA:
Celem ćwiczenia jest poznanie wybranych metod pomiaru rezystancji i dokonanie analizy błędów pomiaru.
PRZEBIEG ĆWICZENIA:
Pomiar rezystancji żył za pomocą omomierza analogowego.
Dobór elementów mostka Wheatstone'a.
Zestawienie układu pomiarowego.
Pomiar rezystancji żył mostkiem Wheatstone'a (pomiar pojedynczy).
Pomiar rezystancji żyły nr 3 mostkiem Wheatstone'a (seria pomiarowa).
Analiza błędów pomiaru.
OBLICZENIA:
1. Obliczenie maksymalnego napięcia jakie można przyłożyć do rezystora dekadowego DR1s: (dla R = 104Ω)
Dokładność pomiaru rezystancji żył omomierzem analogowym:
kl. = 2,5 długość skali = 60mm zakres = 100dz
Rozdzielczość (błąd rozdzielczości):
Dobór R3 i R4:
Obliczenie stałej napięciowej woltomierza, który jest wskaźnikiem równowagi:
Sprawdzenie czy nie przekroczono dopuszczalnych wartości prądu w rezystorach:
Obliczenia i analiza błędów serii pomiarowej:
UKŁAD POMIAROWY:
TABELE POMIAROWE:
Pomiar rezystancji żył omomierzem analogowym.
tor nr |
Rx |
ΔRx |
δRx |
|
[Ω] |
[Ω] |
[%] |
1 2 3 |
55 55 55 |
2 2 2 |
3,4 3,5 3,4 |
Pomiar rezystancji żył mostkiem Wheatstone'a.
tor nr |
R2 |
R3 |
R4 |
Rx |
ΔR2 |
Δα |
|
[Ω] |
[kΩ] |
[kΩ] |
[Ω] |
[Ω] |
[dz] |
1 2 3 |
56,57 54,90 56,55 |
5 5 5 |
5 5 5 |
56,57 54,90 56,55 |
0,01 0,01 0,01 |
0,2 0,2 0,2 |
Pomiar rezystancji żyły nr 3 mostkiem Wheatstone'a (seria pomiarowa)
tor 3 |
R3 |
R4 |
R2 |
Rx |
Rx-Rxsr |
(Rx-Rxsr)2 |
ΔR2 |
Δα |
Lp. |
[kΩ] |
[kΩ] |
[Ω] |
[Ω] |
[Ω] |
[Ω]2 |
[Ω] |
[dz] |
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 |
5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 |
5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 |
58,70 57,17 57,09 57,11 57,95 57,03 57,77 57,61 57,49 57,51 |
58,70 57,17 57,09 57,11 57,95 57,03 57,77 57,61 57,49 57,51 |
1,157 -0,373 -0,453 -0,433 0,407 -0,513 0,227 0,067 -0,053 -0,033 |
1,138649 0,139129 0,205209 0,187489 0,165649 0,263169 0,051529 0,004489 0,002809 0,001089 |
0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 |
0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 |
|
|
|
R2sr= Rxsr= 57,543Ω |
|
|
|
|
Analiza błędów.
Rxsr |
Δs |
Δn |
Δr |
Δprzyp |
ΔRxsr |
Rrz |
δRxsr |
[Ω] |
[Ω] |
[Ω] |
[Ω] |
[Ω] |
[Ω] |
[Ω] |
[%] |
57,543 |
0,242 |
0,010 |
0,012 |
0,155 |
0,420 |
57,543±0,420 |
0,73 |
SPIS PRZYRZĄDÓW:
rezystor dekadowy typu RD-1A (9207);
rezystor dekadowy typu DR1s-16 (69/399);
zasilacz typu P303 (DOPT/95);
omomierz analogowy UNI21;
multimetr uniwersalny V640;
WNIOSKI:
Pomiar rezystancji żył wykonany został dwiema metodami: za pomocą omomierza analogowego i metodą mostkową z mostkiem Wheatstone'a.
Rezystancja żył zmierzona omomierzem wyniosła 55Ω, przy błędzie względnym δ = 3,4% i bezwzględnym Δ = 2Ω. Wskazania obserwowane są na podziałce nieliniowej i aby dokładnie określić wartość mierzonej rezystancji można wykorzystać dodatkową liniową podziałkę.
Przy budowie mostka Wheatstone'a należy zwrócić uwagę, by nie przekroczyć znamionowych prądów rezystorów użytych do konstrukcji mostka (nie przekroczyć mocy dopuszczalnej). Przy doborze elementów wygodnie jest wybrać stałą k = 1. Wtedy wartość rezystancji mierzonej odczytywana jest bezpośrednio z ustawienia rezystora R2. Od dokładności wykonania tego rezystora zależy też błąd rozdzielczości δr, który wykorzystywany jest do obliczenia stałej napięciowej wskaźnika równowagi. Wskaźnik równowagi powinien mieć możliwość wyboru kilku stałych napięciowych, co umożliwia ustawienie tej najbliższej wartości obliczonej i uzyskanie założonej dokładności pomiaru.
Wartość rezystancji żyły nr 3 zmierzona mostkiem Wheatstone'a wyniosła Rx = 57,543Ω, a błąd maksymalny pomiaru (błąd graniczny procentowy) δRx% = 0,420Ω. Największy udział w tym błędzie ma błąd systematyczny określony klasami elementów rezystancyjnych użytych do konstrukcji mostka. Im dokładniejsze rezystory, tym dokładność pomiaru wzrasta. Pomiar mostkiem okazał się dokładniejszy od pomiaru rezystancji omomierzem analogowym.