INSTYTUT METROLOGII

SPRAWOZDANIE NR 3.

POMIARY POŚREDNIE

Cezary Kozłowski 02.04.1998 r.

Elektronika i telekomunikacja

Rok I

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z pomiarami pośrednimi ; przygotowaniem układu pomiarowego , doboru narzędzi pomiarowych , wykonaniem pomiarów .

I. Pośrednie pomiary rezystancji rezystorów:

metoda pomiaru prądu i napięcia (rys. 1 i rys. 2)

Wybrać trzy rezystory o rezystancji około kilka ,kilkaset i kilkadziesiąt omów. Z parametrów znamionowych (rezystancji i mocy) obliczyć dopuszczalne prądy (napięcia). Dobrać zakresy woltomierza i amperomierza wykonać pomiary w obu układach. Porównać otrzymane wyniki, obliczyć błędy systematyczne i w razie potrzeby skorygować wyniki odpowiednimi poprawkami.

Rysunek 1: Układ pomiarowy poprawnie mierzonego prądu.

Rysunek 2: Układ pomiarowy poprawnie mierzonego napięcia.

Wykaz rezystorów

R1=20 [] 2[W]

R2=200 [] 1[W]

R3=20 [k] 1[W]

Korzystając ze wzoru P=U*I=I²*R=U²/R obliczymy nominalne napięcie

I natężenie prądu dla rezystorów.

Un1=6,3 [V] In1=316 [mA]

Un2=14 [V] In2=70 [mA]

Un3=141 [V] In3=7 [mA]

Spis przyrządów:

• Woltomierz analogowy magnetoelektryczny o klasie dokładności 0,5

Rv=1000 [V]

• Amperomierz analogowy magnetoelektryczny o klasie dokładności 0,5

[

Tabele pomiarowe i obliczeniowe:

a)układ poprawnie mierzonego prądu

Rx=20,440,22 δRx=1,1%

Rx=208,962,31 δRx=1,1%

Rx=200001126,67 δRx=5,6%

Uz	Cw		U	Iż	Ca		I	R	Rzm	U		Rv	met	Rp
[v]	[V/dz]	[dz]	[V]	[mA]	[mA/dz]	[dz]	[mA]	[	[	[V]	[mA]	[	[	[
1,5	0,02	70	1,4	75	1	68,5	68,5	20	20,44	0,0075	0,0004	1500	0,077	20,4
1,5	0.02	70	1,4	7,5	0,1	67	6,7	200	208,96	0,0075	4E-05	1500	0,077	208,8
7,5	0,1	60	6	3	0,04	7,5	0,3	20000	20000	0,038	2E-05	7500	0,077	20000

b)układ poprawnie mierzonego napięcia

Rx=200,22 δRx=1,1%

Rx=201,012,3 δRx=1,1%

Rx=5401,79106,28 δRx=1,97%

Uz	Cw		U	Iż	Ca		I	R	Rzm	U		Rv	met	Rp
[v]	[V/dz]	[dz]	[V]	[mA]	[mA/dz]	[dz]	[mA]	[	[	[V]	[mA]	[	[	[
3	0,04	70	2,8	150	2	70	140	20	20	0,015	0,0008	3000	0,13	19,87
7,5	0,1	59,5	5,95	30	0,4	74	29,6	200	201,01	0,038	0,0002	7500	5,25	195,76
7,5	0,1	60,5	6,05	3	0,04	28	1,12	20000	5401,8	0,038	2E-05	7500	2261,7	3140,1

II. Pomiar rezystancji woltomierza

Dokonać pomiaru rezystancji Rv w układzie z poniższego rysunku poprzez pomiar prądu I oraz napięcia U. Pomiary wykonać dla kilku wartości SEM E.

Tabela pomiarowa

Uz	Cw		U	Iż	Ca		I	R
[v]	[V/dz]	[dz]	[V]	[mA]	[mA/dz]	[dz]	[mA]	[
1,5	0,02	50	1	3	0,04	16,5	0,66	1515
1,5	0,02	70	1,4	3	0,04	23,5	0,94	1489
3	0,04	40	1,6	3	0,04	13	0,52	3077
3	0,04	60	2,4	3	0,04	20	0,8	3000
3	0,04	70	2,8	3	0,04	23,5	0,94	2979
7,5	0,1	40	4	3	0,04	13	0,52	7692
7,5	0,1	60	6	3	0,04	20	0,8	7500

III. Pomiar rezystancji elementu nieliniowego

Dla kilku wartości prądu zmierzyć rezystancję diody półprzewodnikowej w kierunku przewodzenia (rysunek powyżej).

Obliczyć rezystancję statyczną Rs i dynamiczną Rd diody .

Rs=U/I

Rd=U/I.

Tabela pomiarowa.

Uz	Cw		U	Iż	Ca		I	Rs
[v]	[V/dz]	[dz]	[V]	[mA]	[mA/dz]	[dz]	[mA]	[
0,15	0,002	70	0,14	3	0,04	21	0,84	167
0,3	0,004	70	0,28	3	0,04	23	0,92	304
0,75	0,01	55	0,55	3	0,04	29	1,16	474
0,75	0,01	60	0,6	3	0,04	62	2,48	242
0,75	0,01	70	0,7	75	1	17	17	41
1,5	0,02	44	0,88	3000	40	36	1440	0,61

Użyte wzory :

• Obliczanie błędu granicznego przyrządu analogowego:

• Obliczanie rezystancji opornika:

• Metoda różniczki zupełnej dla obliczenia błędu pomiaru rezystancji:

• Błąd metody w układzie poprawnie mierzonego napięcia:

• Błąd metody w układzie poprawnie mierzonego prądu:

Wnioski:

Pomiar napięcia woltomierzem cyfrowym daje o wiele dokładniejsze wyniki co ma niebagatelny wpływ na błąd pomiaru pośredniego rezystancji. Także użycie metody poprawnego pomiaru prądu dla dużych rezystancji jest bardziej wskazane ze względu na mniejszy błąd metody niż użycie metody poprawnego pomiaru napięcia. Metodę pomiaru dobiera się według zależności:

- metoda poprawnie mierzonego prądu w przeciwnym przypadku stosujemy metodę poprawnie mierzonego napięcia.

W metodzie poprawnie mierzonego napięcia dla rezystora 20000 pomiar można odrzucić ze względu na bardzo duży błąd.

Przy pomiarze rezystancji woltomierza wyniki otrzymane pokrywały się z danymi podanymi przez producenta tzn. rezystancja wynosiła 1000V.

Przy pomiarze elementu nieliniowego otrzymaliśmy charakterystykę prądowo napięciową w kierunku przewodzenia ; jest ona prawidłowa dla elementu nieliniowego jakim jest dioda.

1

5

---