WYDZIAŁ ELEKTRONIKI TELEKOMUNIKACJI I INFORMATYKI KATEDRA MIERNICTWA ELEKTRONICZNEGO LABOLATORIUM PODSTAW MIERNICTWA
Ćwiczenie nr 1	Imię i nazwisko	Daniel Kotwicki
podstawowe mierniki i pomiary elektryczne	Data wykonania ćwiczenia	2-XII-2006
		Data odbioru sprawozdania
		Ocena zaliczenia
		Uwagi i podpis

Podstawowe mierniki i pomiary elektryczne

Obliczone wartości wprowadziłem do załączonego protokołu pomiarów. Z tych też wartości sporządziłem wykresy.

1. Wzorcowanie, punkty 6.4.2, 6.4.4, 6.4.5

Poniżej przykład obliczeń dla pierwszej pozycji z tabeli 6.1. Kolejne obliczenia w tej tabeli jak i w 6.2 i 6.3 są analogiczne.

U_b = 0,5 [V] U_w = 0,503 [V]

ε = |U_b-U_w| = |0,5-0,503| = 0,003 [V]= 3 [mV]

δ = (ε/U_w)*100% = (0,003/0,5)*100% = 0,6%

krzywa wzorcowania woltomierza (do tabeli 6.1):

oraz wykres błędów:

krzywa wzorcowania woltomierza o rozszerzonym zakresie (do tabeli 6.2):

oraz wykres błędów:

krzywa wzorcowania miliamperomierza (do tabeli 6.3):

oraz wykres błędów:

Z wykresów punktów 6.4.2 i 6.4.5 widać, że wartość błędów nie jest stała i zmienia się w granicach 0,5 - 2 %. Rozpiętość nie jest duża, a te są spowodowane głównie niedokładnością przyrządów (miernika wzorcowego i wzorcowanego). Wzorcowany woltomierz jest klasy 2, stąd maksymalne błędy sięgają 2%. Zmiana zakresu pomiarowego nie pogorszyła znacząco błędów, wręcz przeciwnie: z wykresu można sądzić że klasa nowego woltomierza polepszyła się do klasy 1. Wzorcowany miliamperomierz magnetoelektryczny również jest klasy 2 i błąd nie przekracza 2%.

2. Omomierz - punkt 6.4.6

Poniżej wyznaczona krzywa skalowania omomierza:

W ramach tego zadania (punkt 6.4.6) zmierzono omomierzem wartość α/α_max=0,24 dla jednego wybranego rezystora. Posługując się wyznaczonym wykresem skalowania omomierza odpowiada to w przybliżeniu rezystancji R=7500 [Ω].

3. Obliczanie posobnika

Na podstawie pomiarów w punkcie 6.4.3 otrzymałem rezystancję wewnętrzną R_v = 50090 [Ω]. Przyjmuję oznaczenia: U_p - napięcie na posobniku, U_v - napięcie na woltomierzu. Rezystancja posobnika wyraża się wzorem: R_p = (n-1)R_V , przy czym n to mnożnik zakresu pomiarowego.

Skoro rozszerzam zakres pomiarowy z 2,5V do 5V to n = 5/2,5 = 2. Podstawiając do wzoru otrzymałem wartość obliczoną posobnika R_p = (2-1)⋅R_V = R_V = 50090 [Ω] . Eksperymentalnie w punkcie 6.4.4 dobrałem wartość posobnika R_p = 49780 [Ω]. Tak więc rozbieżność wynosi 310 [Ω]. Przyczyną niedokładności jest trudność eksperymentalnego ustalenia wartości posobnika ze względu na błędy pomiarów wykonywanych miernikiem, błąd paralaksy. Na niedokładność wpływa też fakt, że nieduża zmiana rezystancji posobnika wywołuje ledwo zauważalną lub brak zmiany wychylenia wskazówki. Do błędów także przyczyniają się błędy wyznaczenia rezystancji wewnętrznej z punktu 6.4.3.

4. Asymetria czułości omomierza

Wyznaczono błąd nieczułości dla wskazań ze środka oraz bliskich początku i końca skali omomierza. Wyniki pomiarów i dokonanych na ich podstawie obliczeń zawiera tabela 6.5 w protokole pomiarów. Poniżej jej kopia.

α/αmax	Rw	+ ΔRw	− ΔRw
0.1	20380,0	3680,0	5600,0	0,181	0,275
0.5	2300,0	170,0	190,0	0,074	0,083
0.9	255,0	55,0	55,0	0,216	0,216

Tabela 6.5

Jak widać błędy skrajnych pomiarów są około trzy razy większe od pomiaru na środkowego. Błąd w skrajnych wychyleniach wskazówki wynika ze specyficznej budowy miernika magnetoelektrycznego. Najmniejszy błąd pomiarów popełniamy przy rezystancjach zbliżonych do rezystancji wewnętrznej miernika, która wypada na środku skali. Różnice rzędach wielkości ΔR_w wynikają z nieliniowości skali miernika, co widać doskonale na wyznaczonej wcześniej krzywej skalowania omomierza.

5. Pomiary miernikiem cyfrowym, automatyzacja pomiarów

Za pomocą cyfrowego multimetru pomierzyłem rezystancje partii pięciu rezystorów o jednakowym oporze znamionowym. Wyniki pomiarów zanotowałem w tabeli 6.7 oraz przesłałem do komputera.

W celu obliczenia średniej rezystancji skorzystam ze wzoru:

Obliczam odchylenie standardowe:

= 34,2

Odchyłka standardowa wynosi więc 34,2 Ω. Jest to około 0,5% wartości średniej.

Obliczenia są zgodne z obliczeniami przeprowadzonymi przez komputer. Zastosowanie komputera automatyzuje pomiary i obliczenia. Redukuje możliwość wystąpienia pomyłki rachunkowej i czas potrzebny na wykonanie obliczeń.

6. Projekt miernika uniwersalnego

Obliczam R_d:

U_v = R_A⋅I_Z = 20mV;

;
;

;  
;  
;

;  
;  
;

gdzie :

;  
;  
;

skąd otrzymuję:

;  
;  
;

;  
;  
;

obliczam R_w4 i R_w5:

;
;

Ostatecznie otrzymałem następujące wartości:

R_d=0,18[kΩ]; R_w1=8[Ω]; R_w2=32[Ω]; R_w3=0,16[kΩ]; R_w4=0,4[kΩ]; R_w5= 2[kΩ]

1

---