Ćwiczenia audytoryjne z Miernictwa Elektronicznego temat 3

1

POMIAR NAPIĘĆ W OBWODACH PRĄDU STAŁEGO

1. Zaproponuj sposób utworzenia z amperomierza magnetoelektrycznego o zakresie 1mA , rezystancji 60Ω ,

woltomierza o zakresach 3V, 7,5V. 15V, 30V, 75V. 150V. Dla woltomierzy wielozakresowych, zamiast

rezystancji na każdym zakresie podaje się często tzw „rezystancję charakterystyczną” wyrażoną w Ω/V.

Jaką wartość będzie miała „rezystancja charakterystyczna” zaprojektowanego woltomierza ?

2. O ile i dlaczego ile mogą się różnić wskazania następujących woltomierzy

•

woltomierz magnetoelektryczny o zakresie 10V, kl 0,5 rezystancji charakterystycznej 1kΩ/V

•

;woltomierz elektromagnetyczny zakresie 10V, kl 0,5 ; prądzie pełnego wychylenia I=10mA,

•

woltomierzem cyfrowym z integracyjnym (całkującym) przetwornikiem A/C o zakresie 10V,

rozdzielczości 0,001V, błędzie podstawowym ±0,05% wartości mierzonej ±0,01% wartości zakresu,
rezystancji 10MΩ;

•

woltomierzem cyfrowym z kompensacyjnym przetwornikiem A/C o zakresie 10V, rozdzielczości

0,001V, błędzie podstawowym ±0,05% wartości mierzonej ±0,01% wartości zakresu, rezystancji
10MΩ ?

jeśli mierzono nimi napięcie, źródła o rezystancji wewnętrznej zero, które wytwarza napięcie opisane

zależnością:

u(t) = 8,500V +0,15V sinωt gdzie ω= 2π f ; f=50Hz

3. Wyprowadź wyrażenie określające błąd systematyczny pomiaru napięcia U

x

na obiekcie o rezystancji R

w

,

wynikający ze zmiany wartości napięcia po włączeniu na zaciski woltomierza o rezystancji R

V

. (rysunek1)

4. Zmierzono napięcie Ux w obwodzie jak na rysunku 2 równocześnie:

-

woltomierzem analogowym o zakresie 10V klasie 0,5 i rezystancji wewnętrznej 10kΩ ;

-

woltomierzem cyfrowym o zakresie 10V-;błędzie podstawowym ±0,05%wartości mierzonej ±0,01%

wartości zakresu; rezystancji wewnętrznej 10 MΩ .

Woltomierz analogowy wskazał 7,75V; a woltomierz cyfrowy 7,707V.

a. Podaj niepewność względną i bezwzględną wskazań obu woltomierzy,.

b. Czy wyniki pomiaru są sprzeczne? (uzasadnij odpowiedź)

c. Czy możemy przyjąć, że woltomierze poprawnie wskazały wartość

napięcia Ux? (uzasadnij odpowiedź).

d.

zapisz wynik pomiaru napięcia Ux.

Rysunek 2 R1=R2=R3=500Ω

5. Oblicz względny błąd systematyczny pomiaru napięcia U

AB

w obwodzie jak na rysunku 3, jeśli pomiar

wykonany zostanie woltomierzem cyfrowym o rezystancji 10MΩ.

Ćwiczenia audytoryjne z Miernictwa Elektronicznego temat 3

1

Rysunek 3 R1=200kΩ; R2=800kΩ;

6. Oszacuj błąd pomiaru napięcia U

ab

w układzie jak na rysunku 4 jeśli do pomiaru użyto woltomierza

cyfrowego o zakresie 10V-;błędzie podstawowym ±0,01%wartości mierzonej ±2cyfry; rozdzielczości 1mV

rezystancji wewnętrznej 10 MΩ

E=10,24V, R=10kΩ

7. Do określenia spadku napięci U

x

na oporniku R użyto woltomierza magnetoelektrycznego o zakresie 3V,

rezystancji charakterystycznej 1kΩ/V. Woltomierz dołączony na zaciski opornika wskazał 2,75V. Podaj

przedział wartości w którym mieści się rzeczywista wartość napięcia U

x

.

Rysunek 5 E około 2,8V; R

w

=1Ω, R=10kΩ

8. Do pomiaru napięcia około 500V trzeba zastosować dzielnik napięcia 1:5. Jakie wartości powinny mieć

rezystory dzielnika napięcia, jeśli obiekt ma rezystancję wewnętrzną 200Ω , a zmiana napięcia
mierzonego pod wpływem dołączenia dzielnika nie powinna być większa niż 0,05%?

9. Zmierzono wzmocnienie wzmacniacza napięcia stałego w układzie jak na rysunku 6. Do pomiaru użyto

dwóch woltomierzy cyfrowych. Woltomierz mierzący napięcie wejściowe wskazał 88,55mV ; woltomierz

mierzący napięcie wyjściowe wskazał 2,254V.

Oba woltomierze cechował taki sam błąd podstawowy (±0,05%wartości mierzonej ±2cyfry) oraz taka sama

rezystancja wejściowa (10MΩ). Podaj wynik pomiaru wartości wzmocnienia wzmacniacza

Rysunek 6

E około 0,9V, R1= 900Ω R2=100Ω; rezystancja wejściowa wzmacniacza około 1MΩ, rezystancja wyjściowa

wzmacniacza około 8Ω.