Sprawozdanie z zajęć laboratoryjnych
z Miernictwa Elektronicznego
Data wykonania pomiaru: 03.04.2008
Prowadzący: dr inż. Jan Juszkiewicz
Grupa laboratoryjna: Michał Tomanek, Tomasz Witka
Pomiar napięcia stałego przyrządami analogowymi i cyfrowymi
/ćwiczenie 1/
Przyrządy:
ż� woltomierz analogowy LM-3: kl.=0,5%,
&!
Rw = 1000* *U
oporność wew.
zakresu
V
" U = 0,05%U + 0,01%U
ż� woltomierz cyfrowy  Meratronik typ V543:
x x zakresu
oporność wew. R =1000M&! (0,1V, 1V), R =10M&! (10V, 100V,1000V)
w w
ż� opornica dekadowa DR4B-16, klasa: 0,05
ż� zasilacz DC
Cel ćwiczenia:
Poznanie parametrów typowych woltomierzy prądu stałego i warunków poprawnej ich
eksploatacji oraz metod obliczania i eliminowania błędów pomiaru, wynikających ze
zmiany wartości mierzonej wskutek włączania przyrządu pomiarowego.
Proces pomiarowy:
E=10,8V
y
ródło napięcia stałego zostało ustawione na ok. 11V (pomiar wykazał wartość 10,8V),
a następnie do układu została włączona opornica dekadowa i dla różnych rezystancji,
przy pomocy woltomierza analogowego i cyfrowego, zmierzone zostały różnice
potencjałów między punktami a i b.
Dla woltomierza cyfrowego używany był zakres 10V natomiast dla woltomierza
analogowego zakres 15V oraz skala składająca się z 75 działek.
R [�] 0 10 100 1000 5000 10000
U cyfr.[V] 10,859 10,859 10,859 10,858 10,855 10,85
x
U analog.[V] 10,8 10,8 10,74 10,2 8,36 6,68
x
Tabela 1: wyniki pomiarów napięcia
U [V] 10,859 10,859 10,859 10,858 10,855 10,850
x
Zakres [V] 10 10 10 10 10 10
"U [V] 0,007 0,007 0,007 0,007 0,007 0,007
x
�U [%] 0,06 0,06 0,06 0,06 0,06 0,06
x
Tabela 2: błędy graniczne pomiarów dla woltomierza cyfrowego
U [V] 10,8 10,8 10,74 10,2 8,36 6,68
x
Zakres [V] 15 15 15 15 15 15
"U [V] 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08 0,08
x
�U [%] 0,7 0,7 0,7 0,8 0,9 1,2
x
Tabela 3: błędy graniczne pomiarów dla woltomierza analogowego
Przykładowe obliczenia:
" U = ą (0,05%U + 0,01%U )
Błąd graniczny woltomierza cyfrowego:
x x zakresu
0,05� 10,859 0,01� 10
" U = + = 0,0064295 H" 0,007
Dla U 10,859 :
x=
x
100 100
klasa � U
zakresu
" U = ą
Błąd graniczny woltomierza analogowego:
x
100
0,5� 15
" U = ą = 0,075
x
100
Poprawka wyniku  systematyczny błąd metody:
Proces pomiarowy napięć jest obarczony systematycznym błędem metody, który
wynika z tego, że woltomierz ma skończoną rezystancję i pobiera prąd. Błąd jest tym
mniejszy, im większa jest rezystancja woltomierza w stosunku do rezystancji obwodu.
Względny błąd systematyczny wyraża się wzorem:
RW
� U1 = -
,
S
RV + RW
RW
� U2 = -
S
RV
Aby określić, czy należy zastosować poprawkę, można porównać względny błąd
graniczny przyrządu ze względnym błędem systematycznym.
Dla woltomierza cyfrowego wyniki przedstawiają się następująco:
R [�] 0 10 100 1000 5000 10000
w
U [V] 10,859 10,859 10,859 10,858 10,855 10,85
x
R [�] 10000000 10000000 10000000 10000000 10000000 10000000
v
� U [%] 0 -0,000001 -0,00001 -0,0001 -0,0005 -0,001
s 1
� U [%] 0,0 -0,000001 -0,00001 -0,0001 -0,0005 -0,001
s 2
Natomiast dla woltomierza analogowego:
R [�] 0 10 100 1000 5000 10000
w
U [V] 10,8 10,8 10,74 10,2 8,36 6,68
x
R [�] 15000 15000 15000 15000 15000 15000
v
� U [%] 0 -0,0007 -0,007 -0,07 -0,4 -0,7
s 1
� U [%] 0 -0,0007 -0,007 -0,06 -0,3 -0,4
s 2
Jeśli błąd metody nie jest o rząd mniejszy od błędy granicznego woltomierza wyniki
� > 0,1� �
należy poprawić. Dla woltomierza cyfrowego kryterium jest spełnione,
syst aparat.
natomiast dla woltomierza analogowego trzy ostanie wyniki należy skorygować o
wartość błędu metody.
U [V] 10,8 10,8 10,74 10,2 8,36 6,68
x
U [V] - - - -0,68 -2,78 -4,45
v-U
ab
U po korekcie [V] 10,88 10,88 10,8 10,88 11,14 11,13
Wnioski:
W przyrządzie analogowym błąd względny pomiaru rośnie wraz ze wzrostem
rezystancji obwodu, natomiast w cyfrowym utrzymuje się na stałym poziomie. Wynika
to z tego, że woltomierz cyfrowy ma o wiele większą rezystancję (10M� dla danych
zakresów) od woltomierza analogowego (15000 � dla danych zakresów). Zatem
woltomierz cyfrowy pobiera mniejszą moc z obwodu oraz przepływa przez niego prąd o
niższym natężeniu - idealny woltomierz powinien mieć nieskończoną rezystancję aby
nie pobierać prądu ani mocy z obwodu. Błąd względny miernika analogowego jest
największy na początku zakresu a na końcu zakresu osiąga wartość klasy miernika.