Tomasz Czerwiński 20.03.1998

LABORATORIUM MIERNICTWA

Ćw. 6. Sprawdzanie przyrządów pomiarowych.

Cel ćwiczenia:

Poznanie metod wyznaczania błędów podstawowych elektrycznych analogowych i cyfrowych, przyrządów pomiarowych, zgodnych z normą PN-92/E-06501 i PN-85/T-06500.

1.Sprawdzenie błędu podstawowego przyrządu analogowego.

• wyciąg z norm PN-92/E -06501 oraz PN85/T-06500

1. Pkt. 2.1.1(Opis badania):

• Jeżeli jest to wymagane nastawić wskazówkę na zero opukując przy tym przyrząd pomiarowy

• włączyć wielkość mierzoną i zwiększając ją powoli nastawić wskazówkę na co najmniej pięć, w przybliżeniu równoległych punktów podziałki (Bx), łącznie z granicą dolną i granicą górną zakresu pomiarowego.

• Zapisać wartości wielkości mierzonej (Br) wskazane przez przyrząd kontrolny.

• zwiększyć wielkość mierzoną do 120% wartości odpowiadającej górnej granicy zakresu pomiarowego, lub powodującej dojście wskazówki do ogranicznika - gdy ta wartość jest mniejsza i od razu powoli zmniejszać wielkość mierzoną tak, aby bez opukiwania przyrządu pomiarowego nastawiać wskazówkę kolejno na te same punkty podziałki (Bx) co w czynności jw.

• Zapisać zmiany wartości mierzonej (Br) wskazane przez przyrząd kontrolny.

2. Pkt.2.1.2 (Obliczenia):

• błąd podstawowy wyrażony w procentach dla każdego wybranego punktu podziałki powinien być

obliczony z zależności:

w której A_f - wartość umowna (przyjmę zakres badanego przyrządu)

• Dobrano przyrząd wzorcowy do sprawdzenia błędu podstawowego woltomierza LM-3 oraz multimetru LG - DM-441B

• Dokonano oględzin zewnętrznych badanych przyrządów. Uchybień od normy nie stwierdzono.

• Dokonano pomiaru napięć na przyrządzie kontrolnym i przyrządzie badanym

a) w górę:

Działki	Wskaz przyrządu badanego [V]	Wskaz przyrządu kontrolnego [V]
0	0,0	0,000
5	0,5	0,490
10	1,0	0,985
15	1,5	1,484
20	2,0	1,968
25	2,5	2,457
30	3,0	2,951
120%skali	Krańcowe wychylenie	3,0875

b) w dół:

Działki	Wskaz przyrządu badanego [V]	Wskaz przyrządu kontrolnego [V]
30	3,0	2,948
25	2,5	2,455
20	2,0	1,967
15	1,5	1,482
10	1,0	0,983
5	0,5	0,491
0	0,0	0,0
Dolna gr.	Krańcowe wychylenie	0,0

2. Dokonano sprawdzenia amperomierzy LM-3 oraz 441B metodą pośrednią (pomiar napięcia na rezystancji wzorcowej 100 Ohm)

a) układ:

2. wykreślenie tabelki oraz zmierzenie i zanotowanie wyników:

Działki	J [mA] LM-3	J [mA] DM-441B	U [V] Kontrolne V541	Zakres V541 U [V]	Zakres DM-441B [mA]
0	0,0	0,093	0,0101	1	20
5	5,0	4,908	0,4914	1	20
10	10,0	9,886	0,9889	1	20
15	15,0	14,676	1,457	10	20
20	20,0	19,571	1,956	10	20
25	25,0	24,26	2,440	10	200
30	30,0	29,20	2,935	10	200
Krańcowe wychylenie	Max	30,84	3,100	10	200

3. w dół:

Działki	J [mA] LM-3	J [mA] DM-441B	U [V] Kontrolne V541	Zakres V541 U [V]	Zakres DM-441B [mA]
30	30,0	29,15	2,931	10	200
25	25,0	24,25	2,440	10	200
20	20,0	19,59	1,957	10	200
15	15,0	14,65	1,464	10	20
10	10,0	9,871	0,987	1	20
5	5,0	4,892	0,490	1	20
0	0,0	0,092	0,092	1	20

3. Omówienie wyników pomiarów z uwzględnieniem błędów pomiarowych.

Celem sprawdzenia błędu podstawowego przyrządu jest stwierdzenie, czy wskazania przyrządu mieszczą się w granicach błędów dopuszczalnych określonych ich klasą dokładności. W przeprowadzonym badaniu błąd podstawowy przyrządu kontrolnego wynosi plus minus 0,05% wartości mierzonej co stanowi 0,1 wkażnika klasy przyrządu badanego. Rozdzielczość odczytu przyrządu kontrolnego wynosiła 0,001 wartości mierzonej z czego wynika, że stanowiła ona dziesiątą część 0,2 wskaźnika klasy dokładności przyrządu badanego - więc była zgodna z normą.

Błąd podstawowy przyrządów LM-3 oraz DM-441B był sprawdzany w warunkach odniesienia zgodnych z normami: PN-92/E -06501 oraz PN85/T-06500. „Sprawdzenie zewnętrzne” przyrządów przebiegło pozytywnie - nie miały one uszkodzeń mechanicznych oraz posiadały sprawne elementy regulacyjne. Będę obliczał błąd podstawowy badanych przyrządów dla każdego punktu podziałki ze wzoru:

Delta przyrządu = (ws - wk)/wu * 100

Gdzie: ws- jest wartością wskazaną przez przyrząd sprawdzany,

wk- wartość wskazana przez przyrząd kontrolny

wu- jest wartością umowną (przyjmę górną granicę zakresu pomiarowego)

np. Dla pomiaru napięcia (w górę) na przyrządzie LM-3 dla działki = 15 będzie:

błąd przyrządu = (1,5 - 1,484)/3 *100 = 0,53(3)

• Sprawdzenie błędów amperomierzy metodą pośrednią:

Napięcie uzyskane ze wzoru U= R*Izmierzone będę porównywał z napięciem woltomierza kontrolnego j.w. Uwględnić jednak tutaj należy błąd dodatkowy wynikający z klasy rezystora wzorcowego

RN-1 którego opór wynosi 100 Ohm plus minus 1Ohm (kl. 0,01) - trzeba go będzie odjąć od błędu przyrządu.

W przypadku amperomierza cyfrowego DM-441B błąd podstawowy względny określa się z zależności

Błąd=plus minus(ws- wk)

A jego wartość porównuje się z błędem bezwzględnym dopuszczalnym:

Błąd dopuszczalny=plus minus(baWs+BcWm)/100

Gdzie: Ba - błąd względny analogowy (podany przez producenta i równy:dla zakresu 200mV - 200V 0,1%

2 mA - 2000mA 0,5%)

Bm - błąd względny cyfrowy - (także podany przez producenta, równy: dla zakresu 200mV - 200V 4 cyfry znaczące; dla zakresu 2mA -2000mA plus minus 1 cyfra znacząca.)

Wm - górna granica zakresu pomiarowego

Przyrząd zachowuje klasę jeżeli - dla przyrządu analogowego wartość bezwzględna z błędu podstawowego jest <=klasie; - dla przyrządu cyfrowego wartość bezwzględna z błędu podstawowego jest <= błędu dopuszczalnego.

Oto obliczone błędy podstawowe przyrządów (z poprawkami):

1. badany woltomierz LM-3 „w górę”

Działki	Delta U = Us -Uk = -p	Błąd podstawowy	Zakres przyrządu
0	0,0	0,0	3
5	0,01	0,33	3
10	0,02	0,49	3
15	0,02	0,53	3
20	0,03	1,07	3
25	0,04	1,43	3
30	0,05	1,63	3

3. badany woltomierz LM-3 „w dół”

Działki	Delta U = Us -Uk = -p	Błąd podstawowy	Zakres przyrządu
30	0,05	1,71	3
25	0,05	1,50	3
20	0,03	1,10	3
15	0,02	0,60	3
10	0,02	0,57	3
5	0,01	0,30	3
0	0,00	0,00	3

d) Badane amperomierze LM-3 oraz DM-441B „w górę”

Działki	Delta U = Us -Uk = -p	Błąd podstawowy	Zakres przyrządu	Błąd dopuszcvzlny	Błąd podstawowy	Zakres przyrządu
0	0,00	0,00	1V	0,01	0,011	20
5	0,01	0,85	1V	0,01	0,010	20
10	0,01	1,10	1V	0,01	0,009	20
15	0,03	0,32	10V	0,01	0,009	20
20	0,04	0,43	10V	0,01	0,024	200
25	0,06	0,59	10V	0,01	0,025	200
30	0,065	0,64	10V	0,01	0,25	200

4. „w dół”

Działki	Delta U = Us -Uk = -p	Błąd podstawowy	Zakres przyrządu	Błąd dopuszczlny	Błąd podstawowy	Zakres przyrządu
30	0,07	0,68	10V	0,01	0,026	200
25	0,06	0,59	10V	0,01	0,025	200
20	0,04	0,42	10V	0,01	0,017	200
15	0,04	0,35	10V	0,01	0,009	20
10	0,01	1,26	1V	0,01	0,01	20
5	0,01	1,01	1V	0,01	0,011	20
0	0	0	1V	0,01	0,011	20

5. Wnioski dotyczące pomiarów.

Jak widać z tabel pomiarowych przyrząd LM-3 zachowuje swoją klasę 0,5 jedynie w przedziałach skali od 5 do 15 działek, co kłóci się z teorią, że największy błąd bezwzględny pomiaru występuje przy małym odchyleniu wskazówki. Potwierdzają to przeprowadzone pomiary i obliczenia. Przyrząd zachowywał się tak samo zarówno przy badaniu wzrastających napięć jak i opadających, więc badanie dało ten sam rezultat

Amperomierz LM-3 zachowywał się bardzo podobnie. Również zachowuje swoją klasę 0,5 tylko do skali równej dwadzieścia działek. Przy wychyleniu wskazówki do około ¾ skali przyrząd przekracza już swoją klasę o

około 0,1.

Przyrząd DM-441B jak wynika z pomiarów zachowuje swoją niestety tylko dla zakresu dwudziestu miliamperów. Na zakresie 200 miliamperów już przekracza ją około dwóch razy. Jednak może to być spowodowane błędnym błędem cyfrowym zależnym od podzakresu, podanym przez producenta.

Podsumowując: Przebadane przyrządy nie spełniają wymagań swoich klas. Jedynie amperomierz LM-3 może być stosowany do pomiarów, ponieważ odchylenie błędu podstawowego od błędu klasy jest niewielkie.

---