Akademia Górniczo-Hutnicza

im. Stanisława Staszica

Wydział Inżynierii Mechanicznej I Robotyki

Laboratorium z Metrologii 2

Temat ćwiczenia :

Zastosowanie elektrycznych mierników wskazówkowych

Tomasz Skiba

Rok 3, Grupa 2

Rok akademicki: 2008/2009

CEL ĆWICZENIA.

Nabycie umiejętności wykorzystywania możliwości metrologicznych mierników

pomiarowych, wyznaczanie błędów pomiarowych bezpośrednich, pośrednich oraz

poznanie zasadniczych rodzajów mierników elektrycznych.

OPIS ĆWICZENIA.

1. Wyznaczanie stałej podziałki dla kilku zakresów amperomierza, woltomierza i watomierza

Amperomierz

Amperomierz-klasa dokładności 0.5
Zakres [A]	Liczba działek [dz]	Stała podziałki Cp [A/dz]
75	300	0.25
		75	1
	150	300	0.5
		75	2
	300	300	1
		75	4

Woltomierz

Woltomierz-klasa dokładności 0.5
Zakres [V]	Liczba działek [dz]	Stała podziałki Cp [V/dz]
15	30	0.5
		75	0.2
	30	30	1
		75	0.4
	75	30	2.5
		75	1

Watomierz

Watomierz-klasa dokładności 0.5
Zakres [V]	Liczba działek [dz]	Stała podziałki Cp [V/dz]
100	100	1
200	100	2
400	100	4
800	100		8

2. Wyznaczanie czułości omomierza magnetoelektrycznego.

Czułość wyznaczyć dla tych położeń wskazówki omomierza, określonych na skali

jako kat jej wychylenia od położenia początkowego, które odpowiadają działkom skali

omomierza opisanych w [
]. Dla każdego wychylenia wyznaczyć czułość:

, gdzie:
- przyrost kata w stopniach odpowiadający
,

- przyrost oporności w [
] na skali pomiędzy opisana działka omomierza a najbliższa poprzednia działka nie opisana.

Tabela 2
L.p.	x				S
		[k ]		[k ]		[ /k ]
1	1	7,5	0,1		0,003604
2	0,9	6,75	?		0,003987
3	2	15	0,2		0,001389
4	1,8	13,5	0,8		0,001488
5	5	30			0,000721
6	4,8	29,25			0,000773
7	10	45			0,000250
8	9,5	43,5			0,000241
9	20	60			0,000263
10	19	58,5
11	30	67,5			0,000148
12	28	66			0,000164
13	50	75			0,000072
14	45	73,5			0,000080
15	100	82,5
16	90	81
17	200	85,5
18	150	84
19	500	87,75
20	400	87

Rys. 1. Wykres zależności α=f(x)

Rys. 2. Wykres zależności S=f(x)

Rys. 3. Powiększenie wykresu zależności S=f(x) w przedziale od 0 do100 [kΩ]

Jak wynika z charakterystyki S=f(x), wraz ze wzrostem mierzonej rezystancji, spada czułości omomierza. Wynika stąd że mniejsze wartości możemy mierzyć z mniejszym błędem, a im większą rezystancje mierzymy, tym otrzymany wynik jest obarczony większym błędem pomiaru. W praktyce oznacza to, że przy pomocy badanego miernika możemy dla dużych oporów określić jedynie rząd wielkości badanej rezystancji. Chcąc uzyskać bardzo dokładne wyniki pomiarów dużych rezystancji, należałoby zastosować inne techniki pomiarowe.

3. Pomiar napięcia stałego woltomierzem magnetoelektrycznym.

Wykonać pomiar napiec: U1 > U2 > U3 woltomierzem. Określić:

- wartość największego błędu bezwzględnego pomiaru
Up max,

- dokładność pomiaru napiec:
% p1,
% p2 ,
% p3.

Tabela 3
Klasa	Zakres	Up max	U1	U2	U3	% p1	% p2	% p3
[-]	[V]	[V]	[V]	[V]	[V]	[%]	[%]	[%]
0,5	15	0,075	15	10	5	0,5	0,75	1,5
0,5	30	0,15	15	10	5	1	1,5	3
0,5	75

Stosując woltomierze o większym zakresie pomiarowym uzyskujemy mniej dokładny wynik. Jeżeli zależy nam na dokładnym wyniku powinniśmy stosować woltomierze o mniejszym zakresie pomiarowym , ponieważ wartość błędu bezwzględnego tych woltomierzy jest mniejsza. Używając większych napięć również otrzymamy dokładniejszy wynik.

4. Pomiar pośredni rezystancji metoda techniczna.

Metoda techniczna pomiaru rezystancji polega na wyznaczeniu jej wartości z prawa

Ohma. Układ połączyć jak na rysunku

Schemat 1. Układ pomiarowy

Woltomierz LM-1: klasa = 0,5 I_V = 3mA zakres = 15 [V]

R_V =

→ R_V =
[Ω]

Amperomierz: klasa = 0,5 zakres = 75 [mA]

ΔU_{p max}= (klasa/100)·zakres ΔI_max= (klasa/100)·I_max

ΔU_{p max} = (0,5/100)·15=0,075[V] ΔI_max= (0,5/100)·75=0,375[mA]

• Wartość oporności:

[Ω]

U - wskazania woltomierza

I - wskazania amperomierza

• Rzeczywista wartość rezystancji mierzonego opornika:

[Ω]

Rx - rzeczywista wartość mierzonego opornika

Rv - oporność wewnętrzna woltomierza

• Wartość bezwzględną ΔR_Xoszacowano zgodnie ze wzorem na resztę szeregu Taylora:

ΔRx=

f=R_x=

ΔR_x=

L.P	U [V]	I [A]	R [Ω]	Rx [Ω]	ΔRx [Ω]
1	6,25	0,025	250	263,2	0.831
2	7,75	0,03	258,3	272,4	0,810
3	8,75	0,034	257,4	271,3	0,703
4	10,3	0,04	257,5	271,5	0,599
5	12,25	0,047	260,6	275	0,539
6	13	0,052	250	263,1	0,4
7	14,5	0,056	259	273	0,439

Tab. Wyniki pomiarów.

5. Poszerzanie zakresu woltomierza magnetoelektrycznego.

Układ pomiarowy przedstawia rysunek.

R_p - rezystor

Vb - miernik napięcia badanego po zmianie zakresu,

Vw - miernik napięcia wzorcowego.

(zakres woltomierza przed zaminą)

(Zakres woltomierza po zmianie)

Sprawdzenie polega na porównaniu wskazań woltomierza badanego Vb po zmianie

zakresu ze wskazaniami woltomierza wzorcowego. Napięcie U regulować do momentu uzyskania wychylenia wskazówki miernika Vb do określonej równej działki, odczytywać wartość napięcia z miernika wzorcowego Vw.

Tabela 5
L.p.	Ub	Uw	U=Ub-Uw
		[V]	[V]	[V]
1	3,5	1,2	2,3
2	5,6	1,9	3,7
3	7,7	2,6	5,1
4	9,8	3,3	6,5
5	11,9	4	7,9
6	14	4,7	9,3
7	16,1	5,4	10,7
8	18,2	6,1	12,1
9	20,3	6,8	13,5
10	22,3	7,5	14,8

Ub - napięcie miernika badanego po zmianie zakresu,

Uw - napięcie miernika wzorcowego.

Dołączenie do woltomierza posobnika powoduje zwielokrotnienie zakresu miernika , wprowadzając tym samym dość znaczący błąd pomiaru.

---