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
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.
