Wrocław 1998.04.23

Laboratorium

Miernictwa Elektronicznego

Student: DAWID KWIECIEŃ

Wydz. E i T Rok I

Prowadzący: dr inż. R. Jagielnicki

Ćwiczenie Nr 8

TEMAT: Sprawdzanie przyrządów pomiarowych

I. 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.

II. Spis przyrządów:

- Woltomierz analogowy magnetoelektryczny PM-2 o klasie dokładności 0,2

- Woltomierz analogowy elektromagnetyczny LE-3 o klasie dokładności 1

- Woltomierz cyfrowy V-544 o dokładności 0.01% pełnej skali
0.05% wartości mierzonej

III. Przebieg ćwiczenia:

1. Zapoznanie się z arkuszami 01, 02, 07 i 09 normy PN-92/E-06501.

2. Dobranie przyrządów wzorcowych dla badanego woltomierza.

Punkt 1.2.8 arkusza 09 normy PN-92/E-06501 określa błąd podstawowy przyrządu kontrolnego jako nie większy niż jedną czwartą wskaźnika klasy badanego przyrządu pomiarowego, przy czym zalecany jest błąd mniejszy lub równy 1/10 klasy przyrządu badanego.

3. Schemat pomiarowy.

V_b - woltomierz badany

V­_w - woltomierz wzorcowy

4. Ustalenie procedury badania przyrządu:

Badany przyrząd to woltomierz analogowy elektromagnetyczny LE-3 o klasie 1.

W procedurze możemy wyróżnić kilka zasadniczych czynności:

- oględziny zewnętrzne

Badany przyrząd nie posiadał żadnych uszkodzeń mechanicznych utrudniających jego użytkowanie oraz był wyposażone w obowiązujące ozna­­­­­­czenia.

- sprawdzenie wstępne

Na badanym przyrządzie można było ustalić wskazanie zerowe. Mierniki reagowały na podawane napięcie.

-sprawdzenie metrologiczne

Sprawdzenie metrologiczne polegało na sprawdzeniu, czy błędy wskazań badanego przyrządu mieszczą się w granicach ich błędów dopuszczalnych. W celu stwierdzenia, czy błędy badanego przyrządu mieszczą się w granicach podanych przez producenta (klasa przyrządów), należy obliczyć wartość błędu bezwzględnego ΔU dla każdego sprawdzanego punktu podziałki według zależności

ΔU=U_b-U_w

U_b — wartość napięcia na badanym przyrządzie

U_w — wartość rzeczywista odczytana z przyrządu wzorcowego,

a następnie obliczyć maksymalny błąd względny δU, przyjmując, zgodnie z definicją klasy za wartość odniesienia — wartość odpowiadającą spraw­dzanemu zakresowi przyrządu:

4. Tabele pomiarów i wyników:

Zbadaliśmy woltomierz LE-3 na trzech zakresach pomiarowych ( U_Z=7.5V; U_Z=15V; U_Z=30V ). Przyrząd wzorcowy dobraliśmy zgodnie z zasadami zawartymi w normie.

Dla zakresu U_Z=7.5V i U_Z=30V przyrządem wzorcowym był woltomierz cyfrowy V-544. Błąd
U tego woltomierza był mniejszy od błędu
U przyrządu badanego pięciokrotnie.

Natomiast na zakresie U_Z=15V jako przyrząd wzorcowy zastosowaliśmy woltomierz analogowy magnetoelektryczny PM-2 o klasie 0.2. Klasa przyrządu wzorcowego jest pięciokrotnie mniejsza od klasy badanego woltomierza.

Wykonaliśmy po dwie serie pomiarów dla każdego zakresu pomiarowego:

- seria pierwsza polegała na stopniowym zwiększaniu napięcia, aż do uzyskania pożądanego wychylenia miernika badanego; należało przy tym zwrócić uwagę na to by wskazówka miernika wychylała się w sposób ciągły i nie przekroczyła progu wartości badanej. Takie postępowanie umożliwia wykrycie wad miernika wynikających z tego, że na skutek niedokładnego wykonania w pewnych miejscach skali wskazówka natrafia na opór i jej wskazanie jest obarczone dodatkowym błędem.

Wyniki badań zostały przedstawione w tabeli. Ponieważ w ćwiczeniu chodziło o zbadanie miernika, a nie o pomiar wielkości, wyniki przed­stawiono w postaci surowej i na tej podstawie obliczono błędy bezwzględne i względne.

Sprawdzanie zakresu U_Z=7.5V woltomierza LE-3 woltomierzem cyfrowym V-544

	Woltomierz	badany	LE-3	V-544		U
Lp.	CV [V/dz]	[dz]	UX [V]	U [V]	[V]	[%]
I seria 1	0.1	10	1.0	1.012	0.012	0.16
2	0.1	20	2.0	2.009	0.009	0.12
3	0.1	30	3.0	3.007	0.007	0.09
4	0.1	40	4.0	4.022	0.022	0.3
5	0.1	50	5.0	5.012	0.012	0.16
6	0.1	60	6.0	6.008	0.008	0.11
7	0.1	65	6.5	6.511	0.011	0.15
8	0.1	70	7.0	6.992	0.008	0.11
9	0.1	75	7.5	7.490	0.010	0.13
II seria 10	0.1	75	7.5	7.472	0.028	0.37
11	0.1	70	7.0	6.971	0.029	0.39
12	0.1	65	6.5	6.464	0.036	0.48
13	0.1	60	6.0	5.967	0.033	0.44
14	0.1	50	5.0	4.963	0.037	0.49
15	0.1	40	4.0	3.968	0.032	0.43
16	0.1	30	3.0	2.972	0.028	0.37
17	0.1	20	2.0	1.973	0.027	0.36
18	0.1	10	1.0	0.977	0.023	0.31

Obliczenia:

ΔU = U_b - U_w np.: ΔU = 5.0V - 4.963V = 0.037 V

Maksymalny błąd przyrządu badanego wyniósł 0.49%. Z tego wynika, że ten przyrząd w tym zakresie zachowuje swoją klasę ( bo 0.49<1 ).

Sprawdzanie zakresu U_Z=15V woltomierza LE-3 woltomierzem analogowym PM-2

	Woltomierz	badany	LE-3	Woltomierz	wzorcowy	PM-2		U
Lp.	CV [V/dz]	[dz]	UX [V]	CV [V/dz]	[dz]	UW [V]	[V]	[%]
I seria 1	0.2	10	2.0	0.1	20	2.0	0.0	0
2	0.2	20	4.0	0.1	40	4.0	0.0	0
3	0.2	30	6.0	0.1	60.5	6.05	0.05	0.33
4	0.2	40	8.0	0.1	80	8.0	0.0	0
5	0.2	50	10.0	0.1	100	10.0	0.0	0
6	0.2	60	12.0	0.1	120	12.0	0.0	0
7	0.2	65	13.0	0.1	130	13.0	0.0	0
8	0.2	70	14.0	0.1	140	14.0	0.0	0
9	0.2	75	15.0	0.1	149.5	14.95	0.05	0.33
II seria 10	0.2	75	15.0	0.1	149.5	14.95	0.05	0.33
11	0.2	70	14.0	0.1	139.5	13.95	0.05	0.33
12	0.2	65	13.0	0.1	129.5	12.95	0.05	0.33
13	0.2	60	12.0	0.1	119.5	11.95	0.05	0.33
14	0.2	50	10.0	0.1	99.5	9.95	0.05	0.33
15	0.2	40	8.0	0.1	79.5	7.95	0.05	0.33
16	0.2	30	6.0	0.1	59.5	5.95	0.05	0.33
17	0.2	20	4.0	0.1	39	3.90	0.10	0.67
18	0.2	10	2.0	0.1	20	2.0	0.0	0.0

Maksymalny błąd przyrządu badanego wyniósł 0.67%. Z tego wynika, że ten przyrząd w tym zakresie zachowuje swoją klasę.

Sprawdzanie zakresu U_Z=30V woltomierza LE-3 woltomierzem cyfrowym V-544

	Woltomierz	badany	LE-3	V-544		U
Lp.	CV [V/dz]	[dz]	UX [V]	U [V]	[V]	[%]
I seria 1	0.4	10	4.0	3.98	0.02	0.067
2	0.4	20	8.0	7.97	0.03	0.1
3	0.4	30	12.0	11.96	0.04	0.13
4	0.4	40	16.0	15.98	0.02	0.067
5	0.4	50	20.0	19.94	0.06	0.2
6	0.4	60	24.0	23.93	0.07	0.23
7	0.4	65	26.0	25.96	0.04	0.13
8	0.4	70	28.0	27.88	0.12	0.4
9	0.4	75	30.0	29.91	0.09	0.3
II seria 10	0.4	75	30.0	29.88	0.12	0.4
11	0.4	70	28.0	27.90	0.10	0.33
12	0.4	65	26.0	25.84	0.16	0.53
13	0.4	60	24.0	23.83	0.17	0.57
14	0.4	50	20.0	19.87	0.13	0.43
15	0.4	40	16.0	15.86	0.14	0.47
16	0.4	30	12.0	11.85	0.15	0.5
17	0.4	20	8.0	7.86	0.14	0.47
18	0.4	10	4.0	3.89	0.11	0.37

Maksymalny błąd przyrządu badanego wyniósł 0.57%. Z tego wynika, że ten przyrząd w tym zakresie zachowuje swoją klasę.

V. Wnioski

Podczas wykonywania ćwiczenia sprawdzaliśmy przyrządy pomiarowe. Za­poz­­nawaliśmy się z metodami wyznaczania błędów podstawowych elektry­cznych, przyrządów pomiarowych analogowych.

Przyrządy wzorcowe dobieramy zgodnie z zaleceniami arkusza 09 normy PN-92/E-06501, tzn. błąd podstawowy miernika wzorcowego powinien być nie większy niż 1/4, a najlepiej nie przekraczająca 1/10 klasy miernika badanego. Przed badaniem należy dokonać oględzin przyrządu badanego i wzorcowego. Na oględziny składają się następujące czynności:

- oględziny zewnętrzne:

Należy ustalić, czy obudowa, płyta czołowa, elementy regulacyjne nie wykazują uszkodzeń mechanicznych, które utrudniałyby używanie i sprawdzanie przyrządów. Ponadto należy sprawdzić, czy miernik posiada obowiązujące ozna­czenia określające typ, rok produkcji, klasę itp.

- sprawdzenie wstępne:

Należy ustalić, czy możliwe jest uzyskanie wskazania zerowego badanego przyrządu. Ponadto należy zaobserwować, czy przyrząd reaguje na zmiany napięcia zasilającego oraz czy wskazówka miernika przesuwa się płynnie.

Dopiero po pozytywnym wyniku powyższych czynności możemy dokonać sprawdzenia metrologicznego. Skontrolowanie metrologiczne przyrządu polega na przeanalizowaniu jak największej liczby wyników pomiarów. Sprawdzenie pomiarów polega na obliczeniu błędów bezwzględnych oraz względnych, określeniu maksymalnej wartości błędu względnego i porównaniu go z założoną klasą.

Badany woltomierz elektromagnetyczny LE-3 o klasie 1 okazał się przyrządem dobrym na wszystkich zakresach pomiarowych tzn. wartość błędu względnego nie przekraczała podanej przez producenta klasy.

Do pomiarów na zakresie U_Z = 15V zastosowaliśmy jako przyrząd wzorcowy woltomierz analogowy PM-2 o klasie 0.2. Powodem tego było wstępne oszacowanie błędu bezwzględnego narzędzi pomiarowych, które miały służyć jako wzorce. W wyniku obliczeń
U woltomierza cyfrowego przy pomiarze 20
30V wyniósł 0.05V. Natomiast
U woltomierza analogowego PM-2 wyniósł 0.03V. Chcąc zapewnić jak najlepsze warunki układu zdecydowaliśmy się użyć tego woltomierza.

Zaobserwowaliśmy również, że błędy przyrządu badanego występujące podczas pomiarów są większe przy obniżaniu napięcia wzorcowego niż, przy wzroście napięcia. Jednak wartości tych błędów nie przekraczają klasy podanej przez producenta. Świadczy to, że przyrząd badany LE-1 jest prawidłowo eksploatowany i może służyć do pomiaru napięć na zakresach ( U_Z=7.5; U_Z=15; U_Z=30 ) zachowując dokładność podaną na przyrządzie.

1

4

---