Błąd Metody, BL MET S, POLITECHNIKA RADOMSKA

POLITECHNIKA RADOMSKA

im. Kazimierza Pułaskiego

WYDZIAŁ TRANSPORTU

LABORATORIUM

MIERNICTWA

Data:

8.10.1997

Wykonali:

Grupa:

Zespół:

Rok akademicki:

1997 / 1998

Temat:

BŁĄD METODY

Nr ćwiczenia

Ocena i podpis prowadzącego:

1. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z błędami metody, sposobami ich identyfikacji, ograniczania oraz obliczania. Wykonamy w tym celu pomiary spadku napięcia, pomiaru prądu oraz rezystancji metodą techniczną, zwracając szczególną uwagę na błędy związane z nieidealnością przyrządów.

2. Układy pomiarowe:

a). układ przeznaczony do pomiaru spadku napięcia:

Z.S. - zasilacz prądu stałego ze stabilizacją napięcia wyjściowego regulowanego skokowo w zakresie 0.1 - 100 V co 0.1 V, typu IZS - 5/71;

V - woltomierz magnetoelektryczny typu UM - 3B.

b). układ przeznaczony do pomiaru natężenia prądu:

Z.S. - zasilacz prądu stałego tak jak na rysunku a);

A - amperomierz magnetoelektryczny typu UM - 3B;

R - rezystor dekadowy.

c). układ przeznaczony do pomiaru rezystancji (z poprawnie mierzonym napięciem):

Z.S. - zasilacz prądu stałego tak jak na rysunku a);

A,V - amperomierz i woltomierz typu UM - 3B.

c). układ przeznaczony do pomiaru rezystancji (z poprawnie mierzonym prądem):

Z.S. - zasilacz prądu stałego tak jak na rysunku a);

A,V - amperomierz i woltomierz typu UM - 3B.

3. Tabele pomiarowe

a).

Tabela pomiarowa i obliczeniowa dla pomiaru spadku napięcia
Podzielnia = 30 [dz]						R₁ = 176.9 kΩ			R₂ = 304 kΩ
Lp	Zakres	R_V	α	C_m	U_m	δ_m	p	U_ms	δ_m	p	U_ms
	[V]	[kΩ]	[dz]	[V/dz]	[V]	[%]	[V]	[V]	[%]	[V]	[V]
1	600	3000	1.5	20	30	-3.7E-5	0.000943	25.2859	-0.06667	7.5	37.50
2	300	1500	2.5	10	25	-7.5E-5	0.001885	25.2859	0.11111	12.5	37.50
3	150	750	4.5	5	22.5	-0.00015	0.00377	25.2859	0.06667	5.625	28.13
4	60	300	9.5	2	19	-0.00037	0.009422	25.2859	0.11111	6.65	25.65
5	30	150	15.5	1	15.5	-0.00074	0.018837	25.2859	0.12281	9.0417	24.54
6	15	75	21.5	0.5	10.75	-0.00144	0.037646	25.2859	0.20430	17.021	27.77
7	6	30	28.5	0.2	5.7	-0.00371	0.093905	25.2859	0.33555	20.561	26.26
8	1.5	7.5	34	0.05	1.7	-0.01469	0.371481	25.2859	0.56140	24.727	26.43
							A			B

_[_%]

[%]

[V]

30+7.5=37.5 [V]

Tabela pomiarowa i obliczeniowa dla pomiaru natężenia prądu
Lp	U_Z	R	Zakres	R_A	C_m	α	I_m	δ_m	p	I_m_s	δ_m	p	I_m_s
	[V]	[Ω]	[A]	[Ω]	[mA/dz]	[dz]	[mA]	[%]	[mA]	[A]	[%]	[mA]	[A]
1			6	0.05	200	0.5	100	-0.0044	0.3968	100.39	0.3333	50	150
2	1	11.2	1.5	0.2	50	1	50	-0.0175	1.5664	51.566	0.6667	100	150
3			0.15	2	5	10.5	52.5	-0.1515	13.5281	66.028	-0.0556	-2.763	49.737
4			0.06	5	2	25	50	-0.3086	27.5573	77.557	0.0794	4.3104	54.310
5			0.06	5	2	1.5	3	-0.0196	0.0470	3.0471	0.1119	0.3778	3.378
6			0.015	19.9	0.5	4.5	2.25	-0.0737	0.1769	2.4270	0.3339	1.1278	3.378
7	0.6	250	0.006	49	0.2	10.5	2.1	-0.1639	0.3933	2.4933	0.1123	0.2656	2.366
8			0.0015	184	0.05	28.5	1.43	-0.4240	1.0175	2.4475	0.4349	1.1003	2.530
									A			B

[%]

[mA]

Tabela pomiarowa dla pomiaru rezystancji (z poprawnie mierzonym napięciem)

R_X1 = 43.1 [Ω] R_X2 = 49000 [Ω]

U_Z

Za-kres

R_V

C_V

α_V

U_V

Za-kres

C_A

α_A

I_A

R_xm

δ_m

R_xms

δ_m

R_xms

[V]

[kΩ]

V/dz

[dz]

[V]

[A]

A/dz

[dz]

[mA]

[Ω]

[%]

[Ω]

[%]

[Ω]

R_X1

0.2

23.5

4.7

0.15

0.005

23.5

117.5

0.06

-0.14

40.06

0.053

-0.13

40.053

R_X2

300

29.7

59.4

15*10^-4

5*10^-5

29.6

1.5

39.6k

6.86k

-14

46.5k

6022

-13.2

45622

[Ω]

[%]

Tabela pomiarowa dla pomiaru rezystancji (z poprawnie mierzonym prądem)
R_X1 = 43.1 [Ω] R_X2 = 49000 [Ω]
	U_Z	Za-kres	R_A	C_A	α_A	I_A	Za-kres	C_V	α_V	U_V	R_xm	p	δ_m	R_xms	p	δ_m	R_xms
	[V]	[A]	[Ω]	A/dz	[dz]	[mA]	[V]	V/dz	[dz]	[V]	[Ω]	[Ω]	[%]	[Ω]	[Ω]	[%]	[Ω]
R_X1	5	0.15	2	0.005	23.5	117.5	6	0.2	25.5	5.1	45.4	-2.3	4.6	43..1	-2.3	4.6	43.1
R_X2	60	0.0015	184	5*10^-5	25.5	1.275	60	2	29.8	59.6	46.7k	-184	0.38	46.5k	-184	0.4	46.5k
													A			B

[%]

[Ω]

[%]

[Ω]

4. Wnioski:

Eliminacja błędów metody pomiarowej ma kluczowe znaczenie w interpretacji wyników pomiarów. Stosując odpowiednie wzory jesteśmy w stanie określić bardzo dokładnie rzeczywiste wartości prądów, napięć i rezystancji, nawet, jeżeli do ich pomiaru używamy niewłaściwej metody pomiarowej lub przyrządów pomiarowych o niewłaściwych parametrach, zniekształcających wynik pomiaru.

Zauważyliśmy także, że pomimo stosowania poprawek, wyniki pomiarów dużo różnią się od wartości rzeczywistych, jeżeli odczyt został wykonany na początku skali miernika. To spostrzeżenie dotyczy zarówno pomiarów napięć, jak i prądów. A więc błąd metody pomiarowej możemy skorygować tym dokładniej, im dokładniej wykonaliśmy sam pomiar.

W pewnych sytuacjach błąd metody jest na tyle mały, że wynik pomiaru nie wymaga korekty. Dotyczy to właściwego doboru przyrządów i metody pomiarowej. Błąd metody pomiarowej jest pomijalny, jeżeli przyrządy mają parametry bliskie idealnym. Możemy także zastosować woltomierz o rezystancji wewnętrznej rzędu kilku kiloomów (a więc niskiej), jeżeli pomiar odbywa się na rezystancji relatywnie dużo niższej, np. rzędu dziesiątych części oma.

Przy pomiarze rezystancji metodą techniczną jesteśmy narażeni na popełnienie błędu związanego z doborem metody. Małe rezystancje należy więc mierzyć w układzie z poprawnie mierzonym prądem, zaś duże, w układzie z poprawnie mierzonym napięciem. Daną rezystancję możemy zakwalifikować do dużych lub małych na podstawie znajomości rezystancji wewnętrznych posiadanych przyrządów, korzystając ze wzoru:

przy czym za rezystancję małą uznajemy każdą niższą niż R_xgr. Możemy także skorzystać z poprawki eliminującej błąd metody. Mamy wtedy pewność, że bez względu na metodę, jakiej użyliśmy do pomiaru, zinterpretowane przez nas wyniki są zależne jedynie od dokładności jego wykonania i od klasy przyrządów.