Politechnika Świętokrzyska
Laboratorium Metrologii
Ćwiczenie nr 5	Badanie mostka Wheatstone'a	Zespół nr 4
Data wykonania ćwiczenia : 1997	Ocena:	Wydział :EAiI

1. Schemat układu.

a). Pomiary mostkiem Wheatstone'a ( zbudowanym z oporników dekadowych );

b).Badanie właściwości i pomiary fabrycznym mostkiem Wheatstone'a typu MWH 91;

2. Spis użytych przyrządów.

• Galwanometr :

Rg 1269 Ω

Rkr 14500 ÷ 260 Ω

Ci 2,25 ÷ 7,38*10^-9 A/dz

Nr 1204074

• Mikroamperomierz:

kl. 0,5

zakres 300 mA --> [Author:DRvQ]

Nr 2303281

• Zasilacz :

typ P303

• Oporniki dekadowe:

typ DR5b-16

kl. 0,5

3. Tabele pomiarowe.

1. Pomiary mostkiem Wheatstone'a ( zbudowanym z oporników dekadowych );

R3/R4	RN	RX	ΔRN	α	Δ^οRN=ΔRN/α	Δ^οRN/RN=Δ^οRX/RX=Δ^οcz
	Ω	Ω	Ω	dz	Ω	%
0,01	30000	300	10	2	5	0,016
0,1	3000	300	0,1	3	0,03	0,001
1	300	300	0,1	8	0,0125	0,00416
10	30	300	0,1	25	0,004	0,013
100	3	300	0,1	40	0,0025	0,083

Δ^ο_cz -błąd nieczułości

2. Badanie właściwości i pomiary fabrycznym mostkiem Wheatstone'a typu MWH 91;

R1/R2	RX	RP	ΔRN	α	Δ^οRN=ΔRN/α	Δ^οRN/RN=Δ^οRX/RX=Δ^οcz
	Ω	Ω	Ω	dz	Ω	%
0,01	100	100	0,1	2	0,05	0,05
0,1	100	1000	0,1	3	0,03	0,003
1	100	100	0,1	68	0,0014	0,0014
10	100	100	0,1	83	0,0012	0,0012
100	100	100	0,1	140	0,00071	0,00071

3. Badanie czułości mostka w zależności od doboru wartości oporności R₁=R₂=R

R1=R2=R	RX	RP	ΔRN	α	Δ^οRN=ΔRN/α	Δ^οRN/RN=Δ^οRX/RX=Δ^οcz
Ω	Ω	Ω	Ω	dz	Ω	%
10	500	500	0,1	12	0,0083	0,00166
100	500	500	0,1	17	0,0058	0,00116
1000	500	500	0,1	13	0,0076	0,00152
10000	500	500	0,1	5	0,02	0,004

4. Przykładowe obliczenia:

Ω

Maksymalny błąd pomiaru można określić wzorem:

δ_X= δ_RN+δ_R3+ δ_R4+δ_c

-przyczym δ_c jest błędem nieczułości uwzględnianym jeżeli reakcja galwanometru na najmniejszą zmianę R_N jest niezauważalna.

Dla pomiaru mostkiem zbudowanym z oporników dekadowych błąd ten wynosi:

δ_X= 0,5 + 0,5 + 0,5 + 0,016 = 1,516 ≈ 1,5 %

-błąd nieczułości ma niewielki wpływ na pomiar.

5. Wykresy.

6. Wnioski.

Mostek Wheatstone'a należy do mostków czteroramiennych prądu stałego.

Zasada jego działania polega na porównaniu rezystancji mierzonej ze znanymi rezystancjami zawartymi w ramionach mostka. Rezystancję mierzoną wpinamy w jedną z gałęzi mostka np. R₁=R_X , rezystancję R₂ regulujemy tak aby osiągnąć stan równowagi. Stan równowagi osiągamy gdy galwanometr wskazuje zero, warunkiem osiągnięcia takiego stanu jest takie dobranie rezystancji aby zachować proporcję R_xR₄=R₃R₂. Kiedy uzyskamy stan równowagi można wyznaczyć R_X ; .

Na błąd popełniany przy pomiarze składa się : klasy użytych rezystorów oraz błąd

nieczułości galwanometru. Ten ostatni praktycznie można pominąć jeżeli galwanometr reaguje na, najmniejszą z możliwych, zmianę rezystancji w jednej z gałęzi mostka.

Pierwszym punktem ćwiczenia było wyznaczenie wartości R_X mostkiem Wheatstone'a

zbudowanym z rezystorów dekadowych. Wyznaczona wartość R_X=300Ω przy błędzie nieczułości rzędu kilku setnych procenta. Wartość tego błędu jest pomijalna ponieważ jest ona mniejsza, od błędu wynikającego z klasy oporników, o dwa rzędy.

Błąd graniczny pomiaru wyniósł 1,516%.

W drugim punkcie ćwiczenia badaliśmy fabryczny mostk Wheatstone'a MWH 91.

Dla założonych wartości R_X równoważyliśmy mostek poprzez regulację R_P, lub dla założonych wartości R_P dobieraliśmy tak R_X ,aby zrównoważyć mostek. Na załączonym wykresie widać, że największy błąd nieczułości występował dla stosunku R₁/R₂ mniejszym od 1, był podobny dla wartości do 1 do 10 a najmniejszy dla 100. W najgorszym przypadku wyniósł on 0,05%.

Trzeci punkt ćwiczenia polegał na sprawdzeniu czułości mostka fabrycznego przy założeniu że R₁=R₂=R i zmienia się w zakresie od 10 do 10000 Ω. Z wykresu przedstawiającego zależność Δ^ο_CZ=f(R) wynika, że najmniejszy błąd nieczułości występował dla wartości R równe 100 Ω. Dla miejszych i większych wartości R był on znacznie większy.

---