WOJSKOWA AKADEMIA TECHNICZNA

Podstawy Metrologii

Ćwiczenie nr 2

Temat: Pomiary parametrów prądu stałego przyrządami cyfrowymi

Grupa nr: ..............................

1. ......................................................................

2. ......................................................................

3. ......................................................................

Ocena:

1. ..................

2. ..................

3. ..................

Data wykonania ćwiczenia:

.................................

Data oddania sprawozdania:

..............................

Prowadzący:

......................................

Uwagi prowadzącego:





1. Zapoznanie z wyposażeniem stanowiska pomiarowego

Na podstawie oględzin przyrządów na stanowiskach, wskazówek prowadzącego oraz instrukcji

obsługi przyrządów pomiarowych sporządzić wykaz przyrządów pomiarowych wykorzystywanych
w ćwiczeniu oraz wykaz ich parametrów i wypełnić tabelę 1 i 2.

Tabela 1. Wykaz przyrządów pomiarowych.

Lp.

Nazwa

przyrządu

Typ

Producent

Oznaczenia

na schematach

1.

Zasilacz

stabilizowany

2.

Multimetr

analogowy

3.

Multimetr

cyfrowy

4.

Rezystor

dekadowy

Tabela 2. Zestawienie parametrów wykorzystywanych przyrządów pomiarowych

Lp.

Nazwa i typ

przyrządu

Funkcja

pomiarowa

Nazwa parametru

Wartość parametru przyrządu

1.

Zasilacz

stabilizowany

Zakresy pomiarowe

Napięciowe

Prądowe

2.

Multimetr

analogowy

U „-„

Wybrane podzakresy

R

wew

Klasa dokładności

I „-„

Wybrane podzakresy

Klasa dokładności

R

Wybrane podzakresy

Klasa dokładności

Zakład Systemów Informacyjno-Pomiarowych ISE WEL WAT

2

3

Multimetr

cyfrowy

U „-„

Wybrane podzakresy

Błąd podstawowy

R

wej

I „-„

Wybrane podzakresy

Błąd podstawowy

R

Wybrane podzakresy

Błąd podstawowy

4.

Rezystor

dekadowy

Podzakresy
rezystancji

Dekada x Ω

Klasa dekady

2. Pomiar napięcia stałego
2.1. Dobór zakresu pomiarowego woltomierza cyfrowego do wartości mierzonej

Zasilacz

V

C

U

Rys. 1. Schemat układu do pomiaru napięcia woltomierzem analogowym i cyfrowym.

Gdzie:

V

C

– woltomierz cyfrowy (multimetr).

- Połączyć układ zgodnie z rysunkiem 1;
- Przygotować multimetr do pracy jako woltomierz tj. wcisnąć przyciski na płycie czołowej:

- Pomiar napięcia stałego V;
- Podzakres pomiarowy zgodnie z tabelą 3.

- Ustawić kolejno napięcie wyjściowe z zasilacza zgodnie z danymi w tabeli 3.
- Dokonać zapisu wskazań woltomierza cyfrowego – zapis pełny;
- Obliczyć wymagane wielkości wg tabeli 3.
- Wykreślić zależność dokładności pomiaru od wartości mierzonej dla poszczególnych zakresów

woltomierza cyfrowego w jednym układzie współrzędnych.

Tabela 3

U

NC

U

zasilacza

U

mC

U

mC



g

U

C



%

U

mC

V

V

V – zapis pełny

V – po zaokrąglaniu

V

%

4

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

Zakład Systemów Informacyjno-Pomiarowych ISE WEL WAT

3

4

0,7

0,8

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

3. Pomiar natężenia prądu stałego
3.1. Dobór zakresu pomiarowego amperomierza cyfrowego do wartości mierzonej

Zasilacz

A

C

R

I

U

Rys. 2. Schemat układu do pomiaru prądu amperomierzem cyfrowym.
Gdzie: A

C

– amperomierz cyfrowy;

R – rezystor dekadowy.

- Połączyć układ pomiarowy zgodnie z rysunkiem 2.
- Ustawić wymaganą rezystancję na rezystorze dekadowym;
- Ustawić przełączniki zakresów pomiarowych amperomierza, jak w tabeli 4.
- Ustawić napięcie wyjściowe z zasilacza o wartości równej 2 V.
- Dokonać zapisu wskazywanej wartości przez amperomierz cyfrowy w tabeli 4.

Tabela 4

I

NC

DR6-16

I

mC

I

mC



g

I

C



%

I

mC

mA

k



mA – zapis pełny

mA – po zaokrąglaniu

mA

%

40

100,0

80,0

I

mC

60,0

mA

40,0

20,0

10,0

5,0

Zakład Systemów Informacyjno-Pomiarowych ISE WEL WAT

4

4,0

3,0

2,0

1,0

0,9

0,8

0,7

0,6

0,5

- Wyznaczyć błędy graniczne dla poszczególnych pomiarów w o parciu o wyniki z tabeli 4 oraz

parametry przyrządów z tabeli 2.

- Wykreślić zależność dokładności pomiaru od wartości mierzonej dla poszczególnych zakresów w

jednym układzie współrzędnych.

4a. Pomiar rezystancji metodą techniczną

Zas.

Ac

Va

U

U

R

U

A

I

R

a)

Rys. 3. Schemat układu do pomiaru rezystancji metodą techniczną

(przy wykorzystaniu amperomierza i woltomierza):

a) układ z poprawnie mierzonym prądem.

Gdzie:

Ac – amperomierz cyfrowy;

Va

– woltomierz analogowy;

R – rezystor dekadowy;

Zas. – zasilacz stabilizowany.

- Połączyć układ pomiarowy zgodnie z rysunkiem 3.
- Przełączniki funkcji pomiarowych w multimetrze cyfrowym ustawić na pomiar prądu.
- Przełączniki funkcji pomiarowych w multimetrze analogowym ustawić na pomiar napięcia.
- Ustawić dekady rezystora dekadowego na wartości zadane w tabeli 5.

- Z zasilacza podać napięcie 9 V. Dobrać zakresy pomiarowe, tak aby wskazania przyrządów były

jak najbliższe wartości wybranego podzakresu.

- Dokonać odczytu wskazań obydwu przyrządów.
- Wyznaczyć stałą podziałki przyrządu analogowego.
- Obliczyć wartość natężenia prądu w układzie oraz wartość mierzonej rezystancji bez

korygowania wyniku z uwzględnieniem poprawki na błąd metody.

- Wyniki pomiarów i obliczeń zapisać w tabeli 5.

Zakład Systemów Informacyjno-Pomiarowych ISE WEL WAT

5

Tabela 5

DR6-16

I

NC

I

mC

U

NA



max



m

S

UA

U

mA

R

mA

k



mA

mA

V

dz

dz

V/dz

V

k



80,0

60,0

40,0

20,0

10,0

5,0

4,0

3,0

2,0

1,0

0,9

0,8

0,7

0,6

- Obliczyć błędy graniczne i dokładności pomiaru prądu i napięcia. Wyniki zapisać w tabeli 6.
- Wyznaczyć dokładność pomiaru rezystancji i błąd graniczny pomiaru rezystancji.
- Zapisać wynik pomiaru w postaci X = X

m





g

X z uwzględnieniem odpowiedniej liczby cyfr

znaczących.

Tabela 6

R

w



g

I



g

U



%

I



%

U



%

R



g

R

R = R

m





g

R

k



mA

V

%

%

%

k



k



80,0

40,0

10,0

5,0

3,0

1,0

0,8

0,6

Zakład Systemów Informacyjno-Pomiarowych ISE WEL WAT

6

4b. Pomiar rezystancji metodą techniczną

Zas.

Aa

Vc

U

U

R

U

A

I

R

a)

Zas.

Ac

Va

U

I

R

I

V

I

R

b)

Rys. 4. Schemat układu do pomiaru rezystancji metodą techniczną

(przy wykorzystaniu amperomierza i woltomierza):

b) układ z poprawnie mierzonym napięciem.

Gdzie:

Ac – amperomierz cyfrowy;

Va

– woltomierz analogowy;

R – rezystor dekadowy;

Zas. – zasilacz stabilizowany.

- Połączyć układ pomiarowy zgodnie z rysunkiem 4.
- Przełączniki funkcji pomiarowych w multimetrze analogowym ustawić na pomiar napięcia.
- Przełączniki funkcji pomiarowych w multimetrze cyfrowym ustawić na pomiar natężenia prądu.
- Ustawić dekady rezystora dekadowego na wartości zadane w tabeli 7.

- Z zasilacza podać napięcie 9 V. Dobrać zakresy pomiarowe, tak aby wskazania przyrządów były

jak najbliższe wartości wybranego podzakresu.

- Dokonać odczytu wskazań obydwu przyrządów.
- Wyznaczyć stałą podziałki miernika analogowego.
- Obliczyć wartość natężenia prądu w układzie oraz wartość mierzonej rezystancji bez

korygowania wyniku z uwzględnieniem poprawki na błąd metody.

- Wyniki pomiarów i obliczeń zapisać w tabeli 7.

Tabela 7

DR6-16

I

NC

I

mC

U

NA



max



m

S

UA

U

mA

R

mA

k



mA

mA

V

dz

dz

V/dz

V

k



80,0

60,0

40,0

20,0

10,0

5,0

4,0

3,0

2,0

1,0

0,9

Zakład Systemów Informacyjno-Pomiarowych ISE WEL WAT

7

0,8

0,7

0,6

- Obliczyć błędy graniczne i dokładności pomiaru prądu i napięcia. Wyniki zapisać w tabeli 8.
- Wyznaczyć dokładność pomiaru rezystancji i błąd graniczny pomiaru rezystancji.
- Zapisać wynik pomiaru w postaci X = X

m





g

X z uwzględnieniem odpowiedniej liczby cyfr

znaczących.

Tabela 8

R

w



g

I



g

U



%

I



%

U



%

R



g

R

R = R

m





g

R

k



mA

V

%

%

%

k



k



80,0

40,0

10,0

5,0

3,0

1,0

0,8

0,6

- Dla wybranej wartości R

w

wyznaczyć błąd metody pomiaru rezystancji.

- Obliczyć wartość rezystancji mierzonej z uwzględnieniem poprawki na błąd metody.
- Obliczyć błąd graniczny ustawienia zadanej rezystancji. Wyniki obliczeń zapisać w tabeli 9.
- Wartości R

w

, R

m

i R

mR

z uwzględnieniem ich błędów granicznych umieścić na wspólnej osi

liczbowej i porównać.

Tabela 9

R

w



g

R

w

R

m



g

R

R

mR



g

R’

k



k



k



k



k



k



Zakład Systemów Informacyjno-Pomiarowych ISE WEL WAT

8

5. Pomiar rezystancji
5.1. Dobór zakresu pomiarowego omomierza cyfrowego do wartości mierzonej



C

R

Rys. 5. Schemat układu do pomiaru rezystancji omomierzem cyfrowym.

Gdzie:



C

– omomierz cyfrowy; R – rezystor dekadowy.

- Połączyć układ zgodnie z rysunkiem 5.

- Ustawić przyciski multimetru w położeniach odpowiadających pomiarowi danej rezystancji.
- Dokonać pomiaru rezystancji zadanych na rezystorze dekadowym omomierzem cyfrowym.
- Wyniki pomiarów i obliczeń umieścić w tabeli 10.

Tabela 10

R

NC

DR6-16

R

mC

R

mC



g

R

C



%

R

mC

k



k



k



- pełny zapis k



- po zaokrągleniu

k



%

80

60

40

20

10

8

6

5

4

3

2

1

6

. Opracowanie sprawozdania.

Oprócz wyżej sporządzonych treści sprawozdanie powinno zawierać:

- wykorzystywane w obliczeniach wzory oraz przykłady obliczeń;
- wymagane wykresy;
- interpretację uzyskanych wyników (wnioski i spostrzeżenia) oraz zwrócenie uwagi na:

- sposób włączania przyrządów pomiarowych do układu pomiarowego;
- sposób odczytywania wyniku pomiaru, wyznaczanie błędu i dokładności pomiaru;
- dobór zakresu pomiarowego do wartości mierzonej oraz możliwości minimalizowania

błędu pomiaru.