Katedra Metrologii Politechniki Wrocławskiej	Laboratorium Miernictwa Elektrycznego i Elektronicznego
Wykonawca: Adrian Jaworski Wydział Elektroniki; kierunek AiR	Ćwiczenie nr 2 (sala 2) Temat: Błędy narzędzi pomiarowych
Data wykonania ćwiczenia: 2000-03-27	Ocena:

CEL ĆWICZENIA:

Poznanie źródeł informacji o warunkach użytkowania narzędzi pomiarowych, przyswojenie pojęć związanych z określeniem błędów granicznych przyrządów analogowych i cyfrowych oraz wzorców rezystancji; nabycie umiejętności ich stosowania , ze zwróceniem uwagi na poprawny dobór zakresu, odczyt i zapis wyniku.

PROGRAM ĆWICZENIA:

1. Przyrząd analogowy

1. Zapoznanie z informacjami zawartymi w Polskiej Normie

PN - 92 E - 06501/09.

1.2. Pomiar wskazanych wartości napięcia.

1.3. Określenie niepewności wyniku pomiaru pochodzącego od błędu podstawowego przyrządu.

2. Przyrząd cyfrowy

2.1. Zapoznanie z danymi technicznymi przyrządu.

2.2. Pomiar wskazanych wartości napięcia.

2.3.Określenie niepewności wyniku pomiaru pochodzącego od niedokładności przyrządu.

CZĘŚĆ POMIAROWA ĆWICZENIA:

1. Pomiar napięcia za pomocą miernika analogowego i cyfrowego.

2. Przyrządy :

Miernik analogowy LM-3 ; kl.=0,5 ; Rw=1kΩ/V

Miernik cyfrowy DM-441B ;
( 0,1% + 4 cyfry), zakres 20V

Zasilacz stabilizowany TYP 5121 , zakres 0
20V / 0,5A

3. Schemat połączeń

+ + +

E V_a V_cyf

_ _ _

4. Wyniki pomiarów

Napięcie U [V]- miernik analogowy					Napięcie U [V] - miernik cyfrowy
Zakres[v/dz]	Wychylenie[dz]	Uobl [V]	ΔU	δ[%]	Urz [V]	ΔU [V]	δ[%]
1,5 / 75	50	1	0,0075	0,7	1,007	0,0011	0,1
3 / 75	50	2	0,0150	0,7	2,011	0,0021	0,1
3 / 75	75	3	0,0150	0,5	3,002	0,0031	0,1
7,5 / 75	40	4	0,0375	0,9	4,002	0,0041	0,1
7,5 / 75	50	5	0,0375	0,7	5,007	0,0051	0,1
7,5 / 75	60	6	0,0375	0,6	6,015	0,0061	0,1
15 / 75	70	7	0,0750	1,1	6,991	0,0071	0,1
15 / 75	40	8	0,0750	0,9	7,990	0,0081	0,1
15 / 75	45	9	0,0750	0,8	8,985	0,0091	0,1
15 / 75	50	10	0,0750	0,7	10,008	0,0101	0,1
15 / 75	55	11	0,0750	0,7	10,990	0,0111	0,1
15 / 75	60	12	0,0750	0,6	12,005	0,0121	0,1
15 / 75	65	13	0,0750	0,6	12,994	0,0131	0,1
15 / 75	70	14	0,0750	0,5	13,991	0,0141	0,1
15 / 75	75	15	0,0750	0,5	14,997	0,0151	0,1

Przykładowe obliczenia błędów :

Dla miernika analogowego:

Maksymalny błąd bezwzględny z klasy przyrządu:

np. przy zakresie ΔU_max = (0,5 * 1,5)/100 = 0,075V

Dla miernika cyfrowego:

ΔU_max = U_pomiaru* 0,1% + 4 dgt

Gdzie: dgt jest cyfrą na najmniej znaczącym miejscu wyświetlonego wyniku. Dla pomiaru napięcia 2V na zakresie 20V obliczenia tego błędu wyglądają następująco:

ΔU_max = 2,011*0,1% + 0,0001V = 0,0021

Maksymalny błąd bezwzględny z klasy przyrządu:

Błąd względny obliczamy z wzoru:

gdzie: ΔU - błąd bezwzględny pomiaru

δU - błąd względny pomiaru

δU = (0,075V/1V)*100% = 0,75%

CZĘŚĆ POMIAROWA ĆWICZENIA:

1.Pomiar natężenia prądu za pomocą miernika analogowego i cyfrowego.

2.Przyrządy :

Miernik analogowy LM-3 ; kl.=0,5 ; Rw=1kΩ/V

Miernik cyfrowy DM-441B ;
( 0,5% + 1 cyfra), zakres 200A

( 0,1% + 4 cyfry), zakres 20A

Zasilacz stabilizowany TYP 5121 , zakres 0-6V / 2,5A

3. Schemat połączeń

A_c A_a

+

E R_w

_

4.Wyniki pomiarów

Natężenie prądu I [A]- miernik analogowy					Natężenie prądu I [A] - miernik cyfrowy
Zakres[A/dz]	Wychylenie[dz]	Iobl [A]	ΔI [A]	δ[%]	zakres	Irz [A]	ΔI [A]	δ[%]
7,5 / 75	50	5	0,0375	0,75	20	4,997	0,006	0,1
15 / 75	50	10	0,0750	0,75	20	9,985	0,011	0,1
15/ 75	75	15	0,0750	0,50	20	14,994	0,016	0,1
30 / 75	40	20	0,1500	0,94	20	19,995	0,03	0,1
75 / 75	25	25	0,3750	1,50	200	24,65	0,2	0,5
30 / 75	75	30	0,1500	0,50	200	29,96	0,2	0,5

Przykłady obliczeń podobnie jak dla pomiarów napięcia.

Wykresy zależności błędów bezwzględnych od wartości mierzonych:

- dla miernika analogowego przy pomiarze napięć :

-dla miernika analogowego przy pomiarze natężenia prądu :

-dla miernika cyfrowego przy pomiarze napięcia :

-dla miernika cyfrowego przy pomiarze natężenia prądu :

Wykresy zależności błędów względnych od wartości mierzonych:

- dla miernika analogowego przy pomiarze napięć:

- dla miernika analogowego przy pomiarze natężenia prądu :

-dla miernika cyfrowego przy pomiarze napięć :

określa go stały błąd rzędu 0,1 % wartości mierzonej.

-dla miernika cyfrowego przy pomiarze natężenia prądu :

WNIOSKI:

Celem wykonywanego ćwiczenia było zapoznanie się ze sposobami wykonywania pomiarów, określania błędów granicznych przyrządów pomiarowych na podstawie ich klasy oraz nabycie umiejętności ich stosowania.

Podczas pomiarów wystąpiły zarówno błędy wynikające z niedoskonałości układów pomiarowych, czynników zewnętrznych jak i uzależnione od czynnika ludzkiego.

Najbardziej widoczną zasadą jest to, że wraz ze zmianą zakresu pomiarowego zwiększa się błąd odczytu. Ma to oczywiście znaczny wpływ na dokładność wykonywanych pomiarów. Przy pomiarze miernikiem analogowym należy dobierać zakres w taki sposób aby wskazówka znajdowała się powyżej 2/3 skali. Uzyskamy wtedy wyniki najbardziej zbliżone do rzeczywistych. Natomiast, jak można było się spodziewać, przy pomiarze miernikiem cyfrowym zmiana zakresu, a co za tym idzie zmiana rozdzielczości miała wpływ na uzyskiwane pomiary.

---