27.04.2010r

Metrologia II – ćwiczenia laboratoryjne

Sprawozdanie z laboratorium

„Zastosowanie elektrycznych mierników wskazówkowych”

Mędala Jan, Mleczko Agnieszka, Mróz Łukasz, Myśliwiec Łukasz gr.13

1.

Celem ćwiczenia było nabycie umiejętności wykorzystywania możliwości metrologicznych

mierników pomiarowych, wyznaczanie błędów pomiarowych bezpośrednich, pośrednich oraz

poznanie zasadniczych rodzajów mierników elektrycznych.

2.

Wyznaczanie stałej podziałki dla kilku zakresów amperomierza, woltomierza i watomierza.

Stała podziałki:

Tabela 1

Zakres [A]

75

150

300

-

-

Amperomierz

C

p

[A/dz]

1

2

4

-

-

Zakres [V]

15

30

75

-

-

Woltomierz

C

p

[V/dz]

0.2

0.4

1

-

-

Cewka napięciowa

zakres[V]

100

200

400

200

400

Cewka prądowa

zakres [A]

1

1

1

0.5

0.5

Watomierz

C

p

[W/dz]

1

2

4

4

8

3.

Wyznaczanie czułości omomierza magnetoelektrycznego.

Schemat układu pomiarowego:

Δx – przyrost oporności w [Ω] na skali pomiędzy opisaną działką omomierza a najbliższą

poprzednią działką nieopisaną

gdzie Δα – przyrost kąta w stopniach odpowiadający Δx

Tabela 2

L.p.

X [Ω]

omomierz

α [°]

ΔX [Ω]

Δα[°]

S [°/Ω]

97

100

7,5

1

116

110

10

19

1,5

0,07894737

196

200

15

2

224

220

16,5

28

1,5

0,05357143

495

500

30

3

520

550

31,5

25

1,5

0,06

900

1000

45

4

960

1100

46,5

60

1,5

0,025

1731

2000

60

5

1861

2200

61,5

130

1,5

0,0115385

2470

3000

67,5

6

2731

3300

69

261

1,5

0,0057471

3712

5000

75

7

4113

5500

76,5

401

1,5

0,0037406

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

10

20

30

40

50

60

70

80

4.

Pomiar napięcia stałego woltomierzem magnetoelektrycznym

Schemat układu pomiarowego:

Wpisz tutaj równanie.

Watomierz:

- klasa dokładności miernika

X

max

– zakres

L.p.

Zakres

[V]

Napięcie zasilania Uz [V]

U [V]

1

4

4

1,875

2

8

7,8

0,961538

3

15

12

11,9

0,075

0,630252

L.p.

Zakres

[V]

Napięcie zasilania Uz [V]

U [V]

1

4

4

3,75

2

8

7,75

1,935484

3

30

12

12

0,15

1,25

L.p.

Zakres

[V]

Napięcie zasilania Uz [V]

U [V]

1

4

4

9,375

2

8

7,9

4,746835

3

75

12

12

0,375

3,125

5.

Pomiar pośredni rezystancji metodą techniczną

Schemat układu pomiarowego:

Metoda techniczna pomiaru rezystancji polega na wyznaczaniu jej wartości z prawa

Ohma. Wartość oporności wyznaczona z zależności

obarczona jest znanym błędem

systematycznym. Przy wyznaczaniu rezystancji błąd ten wyeliminowano.

Rzeczywista wartość rezystancji wynosi

. Można ją obliczyć ze wskazań

przyrządów według zależności:

, gdzie R

V

– oporność wewnętrzna woltomierza

Woltomierz:
δ

mV

= 0,5%

X

maxV

= 15[V]

I

maxV

= 3[Ma]

V

X

U

075

,

0

%

100

max

max

=

⋅

=

∆

δ

Amperomierz:
δ

mI

= 0,5%

X

max

= 75 [mA]

A

X

I

000375

,

0

%

100

max

max

=

⋅

=

∆

δ

|ΔR

x

| - bezwzględny błąd systematyczny graniczny pomiaru rezystancji

Błąd |ΔR

x

| wynika z prawa sumowania się błędów:

Korzystając z zależności

:

Błąd średni kwadratowy:

Tabela pomiarów:

Tabela 4

L.p.

U[V]

I [mA]

R [Ω]

R

x

[Ω]

x

R

∆

[Ω]

xs

R

∆

[Ω]

1

2

19,5

102,5641

104,71

5.8185

4,3224

2

4

39

102,5641

104,71

2,9092

2,1612

3

6

58

103,4483

105,63

1,9619

1,4558

4

8

75

106,6667

108,99

1,5333

1,1333

5

10

97,5

102,5641

104,71

1,1637

0,8644

6

12

115

104,3478

106,57

0,9924

0,7356

7

14

130

107,6923

110,06

0,8875

0,6552

6.

Poszerzanie zakresu woltomierza magnetoelektrycznego

Schemat układu pomiarowego:

U

p

– zakres woltomierza po zmianie zakresu

U

max

– zakres woltomierza przed zmianą zakresu

Dla pomiarów napięcia prądu stałego i zakresu 2,5 [V] rezystancja wewnętrzna

woltomierza wynosi R

V

= 5000[Ω]. Dla 3-krotnego (b = 3) zwiększenia zakresu

pomiarowego naszego miernika należało podłączyć do niego szeregowo rezystor o

Tabela 5

L.p.

U

b

[V]

U

w

[V]

ΔU = U

b

- U

w

1

1,125

1

0,125

2

2,1

2

0,1

3

3,15

3

0,15

4

4,125

4

0,125

5

5,1

5

0,1

6

6,15

6

0,15

7. Wnioski

Obserwując charakterystykę S=f(x) (wykres zależności czułości od rezystancji),

stwierdzamy, że wraz ze wzrostem mierzonej rezystancji spada czułość omomierza. Wynika z
tego, że mniejsze wartości możemy mierzyć z mniejszym błędem, a im większą rezystancje
mierzymy, tym otrzymany wynik jest obarczony większym błędem pomiaru. W praktyce
oznacza to, że przy pomocy badanego miernika możemy dla dużych oporów określić jedynie
rząd wielkości badanej rezystancji.

Pomiary metodą techniczną przeprowadzone zostały w układzie z dokładnym

pomiarem napięcia. Błąd pomiaru w takim przypadku jest tym mniejszy im rezystancja
wewnętrzna woltomierza jest większa. Wówczas wartość wskazań amperomierza będzie
bardziej przybliżona do wartości prądu płynącego przez badany rezystor. Dołączenie do
woltomierza bocznika powoduje zwielokrotnienie zakresu miernika, wprowadzając tym
samym tylko nieznaczny błąd pomiaru.