Grupa Data
Student
Politechnika Rzeszowska
Katedra Metrologii i Systemów Diagnostycznych
Metrologia  laboratorium
& & & & & & & & & & &
Ocena
Nr ćwiczenia
Sprawdzanie przyrządów pomiarowych
Verification of measuring instruments
6
I. Cel ćwiczenia.
Celem ćwiczenia jest poznanie zasady sprawdzania prawidłowości wskazań przyrządów pomiarowych
oraz podstawowych problemów metrologicznych występujących podczas sprawdzania.
II. Zagadnienia.
1. Procedura sprawdzenia prawidłowości wskazań mierników.
2. Zasada doboru przyrządów kontrolnych przeznaczonych do sprawdzania mierników użytkowych.
3. Aproksymacja, interpolacja, ekstrapolacja.
III. Literatura.
1. Chwaleba A.: Metrologia elektryczna, Warszawa: WNT, 2010.
2. Tumański S.: Technika pomiarowa, Warszawa: WNT, 2007.
3. Parchański J.: Miernictwo elektryczne i elektroniczne, Warszawa: WSiP, 1997.
4. Piotrowski J.: Wzorcowanie aparatury pomiarowej, Warszawa: PWN, 2012.
IV. Efekty kształcenia.
Po zakończeniu ćwiczenia 7 student:
- nastawia napięcie stałe o zadanych wartościach
- monitoruje wpływ czynników środowiskowych na wynik pomiaru
- odczytuje wskazanie miernika analogowego
- odczytuje wskazanie przyrządu cyfrowego
- wyznacza graniczne wartości błędu pomiaru miernikiem analogowym
- wyznacza graniczne wartości błędu pomiaru przyrządem cyfrowym
- dobiera przyrząd kontrolny do przyrządu sprawdzanego
- dokonuje wielopunktowej kalibracji przyrządu pomiarowego
- wydaje opinię o sprawdzanym mierniku
- korzysta z tabeli poprawek
- wykonuje aproksymację i interpolację danych pomiarowych
Wykaz używanych przyrządów i ich podstawowe parametry metrologiczne.
Przyrząd Zakresy Dokładność Inne parametry
Katedra Metrologii i Systemów Diagnostycznych
Metrologia  laboratorium. EN-DI-1, r.ak. 2012/13
V. Program ćwiczenia.
1. Zadanie pomiarowe.
Przyrządem badanym (UUT) jest woltomierz analogowy. Sprawdzić prawidłowość wskazań
przyrządu dla wszystkich ocyfrowanych punktów podziałki. W trakcie pomiarów, wskazówkę nastawiać
dokładnie na kolejnym sprawdzanym punkcie. Wartości napięcia Uspr odczytywać tak, aby uniknąć
powstania błędu paralaksy. Przyrządem kontrolnym (wzorcowym) jest multimetr cyfrowy (DMM)
pracujący w trybie woltomierza cyfrowego (DVM), na którym odczytuje się wzorcową (umownie
prawdziwą) wartość napięcia Uwz. Po wykonaniu sprawdzania, wyznaczyć tabelę oraz wykres poprawek
instrumentalnych sprawdzanego woltomierza w funkcji jego wskazań.
Podczas pomiarów zasilacz pracuje w trybie  stabilizacja napięcia (Constant Voltage  C.V.).
W trakcie pomiarów należy monitorować zmiany warunków środowiskowych w laboratorium
(odczytując wskazania termohigrometru w odstępie 15 min.).
----- PROTOKÓA
SPRAWDZANIA -----
2. Schemat układu pomiarowego (zaznaczyć: co widzę, co mierzę).
Rys. 1. Schemat układu pomiarowego do sprawdzania woltomierza.
3. Dane do protokołu sprawdzania (DD.MM.RRRR, HH:MM).
Data:
Godzina rozpoczęcia:
Godzina zakończenia:
Tabela 1. Monitoring zmian wielkości wpływających na wskazania przyrządów.
t, min 0 15 30 45 60 75 90
T, �C
RH, %
4. Wyniki pomiarów i obliczeń.
Korekta zerowych wskazań obu przyrządów (na zakresie wybranym do pomiarów):
Przyrząd sprawdzany: Uspr = 0 TAK / NIE
Przyrząd kontrolny: Uwz = 0 TAK / NIE
ćw. 6 / str. 2
Katedra Metrologii i Systemów Diagnostycznych
Metrologia  laboratorium. EN-DI-1, r.ak. 2012/13
W celu uniknięcia niejednoznaczności wskazań przyrządu analogowego, związanych z histerezą
spowodowaną tarciem w łożyskach miernika, pomiary wykonuje się zwykle dla wzrastających i dla
malejących wartości napięcia zasilania.
Aby zachować warunki powtarzalności pomiarów, w pierwszej kolejności należy wykonać
pomiary (Uspr, Uwz) dla wszystkich ocyfrowanych punktów na zakresie Un a dopiero potem obliczenia.
PRZYRZ
D SPRAWDZANY
Typ:
Numer:
Sprawdzany zakres woltomierza: Un =
Un
Stała woltomierza na zakresie Un: CV = =
ąn
Wskazania woltomierza sprawdzanego: Uspr = ąwsk �"CV  w każdym punkcie sprawdzania
kl
* Wartość MDB pomiaru napięcia: MPEspr = ą Un  w każdym punkcie sprawdzania
100
PRZYRZ
D KONTROLNY (WZORCOWY)
Typ:
Numer:
Świadectwo sprawdzenia:
Zakres pomiarowy woltomierza: Un =
Rozdzielczość pomiaru napięcia: RES =
Wskazania woltomierza kontrolnego: Uwz  w każdym punkcie sprawdzania
Deklaracja dokładności woltomierza: m% rdg + k dgt =
m
ś#
* Wartość MDB pomiaru napięcia: MPEwz = ą�# Uwz + k �" RES  w każdym punkcie sprawdz.
ś# ź#
�#100 #
Błąd instrumentalny pomiaru: "instr = Uspr -Uwz  w każdym punkcie sprawdzania
MPEspr
Współczynnik dokładności testu: TAR =  w każdym punkcie sprawdzania
MPEwz
W przypadku pomiarów mających na celu weryfikację prawidłowości wskazań przyrządu pomiarowego,
błędów pomiarowych zwykle nie zaokrąglamy  aby uniknąć sytuacji niejednoznacznych.
ćw. 6 / str. 3
Katedra Metrologii i Systemów Diagnostycznych
Metrologia  laboratorium. EN-DI-1, r.ak. 2012/13
Tabela 2. Sprawdzanie prawidłowości wskazań magnetoelektrycznego woltomierza analogowego.
Kryterium 1 Kryterium 2
Uspr Uwz "instr MPEspr MPEwz TAR
Lp.
TAK / NIE TAK / NIE
dz V
1
2
3
4
5
6
7
8
KRYTERIA OCENY DOKA
ADNOŚCI PRZYRZ
DU
Dla każdego wiersza tabeli 2 należy:
Sprawdzić, czy "instr d" MPEspr ???  kryterium nr 1: prawidłowości wskazań przyrządu sprawdz.
Udowodnić, że TAR e" W !!!  kryterium nr 2: właściwego doboru przyrządu kontrolnego.
Przyjąć wartość współczynnika W jako jedną konkretną liczbę, wybraną z przedziału od 3 do 10.
Zwrócić uwagę na pojęcia: błąd bezwzględny, wartość bezwzględna błędu.
Jeżeli spełnione są równocześnie: kryterium nr 1 oraz kryterium nr 2, to:
1. Przyrząd sprawdzany mierzy z dokładnością nie gorszą niż wynikająca z klasy.
&
2. Przyrząd kontrolny został dobrany właściwie i może być traktowany jako wzorcowy.
Dla dowolnego wiersza tabeli 2 naszkicować sytuację pomiarową, uwzględniając Uspr, MPEspr, Uwz,
MPEwz, "instr.
..... , .....
ćw. 6 / str. 4
Katedra Metrologii i Systemów Diagnostycznych
Metrologia  laboratorium. EN-DI-1, r.ak. 2012/13
5. Wyznaczenie tabeli i wykresu poprawek instrumentalnych dla badanego woltomierza.
Dla wszystkich punktów pomiarowych Uspr wyznaczyć wartości poprawek przyrządu pinstr
( pinstr = -"instr ). Poprawka dodana do surowego wyniku pomiaru (Uwsk) spowoduje jego poprawienie.
Tabela 3. Tabela wartości poprawek wskazań dla sprawdzanego przyrządu na zakresie Un = .
Uspr,
pinstr,
Na wykresie naszkicować charakterystykę wartości poprawek w funkcji wskazań dla sprawdzanego
zakresu Un oraz zaznaczyć graniczne wartości poprawek ( ą pspr = mMPEspr ).
..... , .....
..... , .....
Rys. 2. Wykres wartości poprawek pinstr = f(Uspr) dla zakresu Un = ............... w temperaturze T = ...............
----- KONIEC PROTOKOA
U SPRAWDZANIA -----
6. Uwzględnienie poprawki instrumentalnej w rzeczywistych pomiarach.
Poznać wartość napięcia stałego U z
ródła w stanie obciążenia rezystancją Robc = 5 k&!, pozyskując
informację o przedmiocie poznania za pomocą woltomierza magnetoelektrycznego  metodą
bezpośrednią. Skorygować wskazanie poprzez dodanie poprawek: instrumentalnej oraz metody
pomiarowej. Przyjąć wartość rezystancji wewnętrznej z
ródła Rz
r = 50 &!.
Menzurand: przedmiotem poznania jest
Model matematyczny pojedynczego wyniku pomiaru: U = Uwsk - "instr - "met - "rand
Czy przy zwartych zaciskach wskazówka wskazuje zero? TAK / NIE
Czy występują zakłócenia o charakterze losowym? TAK / NIE
Wartość wskazywanego napięcia: Uwsk = ąwsk �"CV =
ćw. 6 / str. 5
Katedra Metrologii i Systemów Diagnostycznych
Metrologia  laboratorium. EN-DI-1, r.ak. 2012/13
BA

D SYSTEMATYCZNY INSTRUMENTALNY
Błąd instrumentalny pomiaru: "instr = Uwsk -Um
Poprawka instrumentalna (pinstr =  "instr).
Równanie prostej pinstr = f(Uwsk) przechodzącej przez punkty (U1, p1) (U2, p2) i punkt (Uwsk, pinstr):
p2 - p1 pinstr - p1
= �! pinstr =
U2 -U1 U -U1
wsk
m
ś#
* MDB wyznaczenia wartości poprawki: MPE = ą�# Uwsk + k �" RES =
ś# ź#
�#100 #
Napięcie mierzone na zaciskach woltomierza: Um = Uwsk + pinstr ą MPE, Um "
BA

D SYSTEMATYCZNY METODY POMIAROWEJ
Błąd metody pomiaru napięcia: "met = Um -U
Poprawka metody pomiarowej (pmet =  "met): pmet =
Wynik pomiaru: U = Um + pmet, U "
Interpretacja metrologiczna wyniku pomiaru: Przedział wartości )# ; *# ...... obejmuje
na pewno punkt U, będący prawdziwą wartością zdefiniowanego menzurandu.
Przeanalizować sytuację, gdyby menzurandem było napięcie z
ródła w stanie jałowym (Robc = ").
Rz
r
�# ś#
1 +
ś# ź#
RV ź#
* U = Uwsk ś# ą U(U ) =
ś# ź#
Rz
r
ś#1+ Robc ź#
�# #
VI. Podsumowanie.
ćw. 6 / str. 6