Piotr Pawłowicz, Olga Serwiniek.

Pomiary napięć stałych

Wstęp

Ćwiczenie polegało na wykonaniu pomiarów prądu stałego za pomocą:

1. woltomierza analogowego LM-3, kl 0,5

2. woltomierza cyfrowego METEX 4640

3. Omomierza cyfrowego MOR-93-5a

Celem ćwiczenia było uzyskanie umiejętności w posługiwaniu się wyżej wymienionymi przyrządami.

Użyte wzory w tym ćwiczeniu:

1. Błąd bezwzględny pomiaru sem E:
   

2. Niepewność
   E poprawnej wartości sem E.
   

3. Wartość niepewności bezwzględnej przyrządu analogowego
   

4. Napięcie
,

5. Współczynnik

6. Niepewność względna pomiaru napięcia dla woltomierz analogowego wyrażona w [%]

7. Natężenie prądu

1. Pomiar napięcia stałego na wyjściu źródła regulowanego.

1a. Woltomierzem analogowym

Typ - LM - 3

Kl - 0,5 - niepewność wynikająca z klasy przyrządu

+

-

Dane:

R_V = 1 kΩ / 1 V (zakresu) - potrzebna jest do oceny wpływu woltomierza na układ pomiarowy.

J_V = 1 mA

a) Tabela z wynikami.

Lp	αx	Uzakr.	αmax	CV	Ux	ΔUx	δUx	Ux±ΔUx	RV
	dz	V	dz	V/dz	V	V	%	V	kΩ
1	70,0	1,5	75	0,02	1,40	0,0075	0,55	1,40±0,007	1,5
2	14,0	3	30	0,1	1,40	0,07	1,07	1,40±0,07	3
3	14,0	7,5	75	0,1	1,40	0,038	2,7	1,40±0,038	7,5

b) Przykładowe obliczenia.

Niepewność względna pomiaru napięcia

Niepewność bezwzględna pomiaru napięcia

Współczynnik

Napięcie

1b. Woltomierzem cyfrowym.

Typ - METEX 4640 A

Wyniki pomiarów:

a) Tabela z wynikami.

Lp	Ux	Uzakr.	Δz	ΔUx	δUx	Ux±ΔUx	RV
	V	V	V	V	%	V	MΩ
1	1,4010	2	0,0001	0,0001	0,0006	1,401±0,0001	10
2	1,399	20	0,001	0,001	0,0012	1,399±0,001	10
3	1,38	200	0,01	0,01	0,0080	1,38±0,01	10

b) Przykładowe obliczenia.

Niepewność bezwzględna pomiaru napięcia (należy skorzystac z zmodyfikowanego wzoru)

Niepewność względna pomiaru napięcia

2. Badanie wpływu rezystancji wewnętrznej woltomierza i źródła na wynik pomiaru napięcia ok. 1,4 V woltomierzem cyfrowym METEX 4640 o danych: (0,05%rdg+3dgt), R_V = 10 MΩ.

a) Tabela z wynikami.

Rw	Ux	ΔUx	ΔUmet	p = -ΔUmet	E= Ux+p	ΔE=ΔUx(1+ Rw/ RV)	E±ΔE
Ω	V	V	V	V	V	V	V
0	1,3996	0,001	0	0	1,3996	0,0001	1,3996±0,0001
10	1,3996	0,001	-0,000001	0,000001	1,3996	0,0001	1,3996±0,0001
100	1,3996	0,001	-0,000014	0,000014	1,3996	0,0001	1,3996±0,0001
1k	1,3996	0,001	-0,000140	0,000140	1,3997	0,0001	1,3997±0,0001
10k	1,3983	0,001	-0,001399	0,001399	1,3997	0,0001	1,3996±0,0001
100k	1,3857	0,001	-0,013861	0,013861	1,3996	0,0001	1,3996±0,0001
1M	1,2697	0,0093	-0,127273	0,127273	1,3970	0,0011	1,3970±0,0001

b) Przykładowe obliczenia

Błąd bezwzględny pomiaru sem E

Wartość niepewności bezwzględnej przyrządu cyfrowego

Niepewność
E poprawnej wartości SEM E

III. Badanie wpływu rezystancji wewnętrznej woltomierza i źródła na wynik pomiaru napięcia ok. 3 V woltomierzem analogowym kl. 0.5 o danych: U_z=3 V, R_V=1,5 kΩ, c_v=3 V / 75 dz=0,04 V/dz, ΔU_x= ±0,015 V.

a) Tabela z wynikami.

Rw	αx	Ux	ΔUmet	p = -ΔUmet	E= Ux+p	ΔE=ΔUx(1+ Rw/ RV)	E±ΔE
Ω	V	V	V	V	V	V	V
0	69,0	2,76	0	0	2,76	0,015	2,76±0,015
10	69,0	2,76	-0,01986	0,01986	2,77986	0,0151	2,80±0,015
100	65,0	2,6	-0,1875	0,1875	2,7875	0,016	2,79±0,016
1k	42,0	1,68	-1,2	1,2	2,88	0,025	2,88±0,025
10k	9,0	0,36	-2,6093	2,6093	2,9693	0,115	2,97±0,115
100k	1,0	0,04	-2,96	2,96	3,0	1,015	3,0±1,015
1M	0,1	0,004	-3,0	3,0	3,004	10,015	3,004±10,015

b) Przykładowe obliczenia.

Napięcie

Niepewność
E poprawnej wartości SEM E

Błąd bezwzględny pomiaru sem E

4. Pomiar rezystancji wzorcowej omomierzem cyfrowym.

a) Tabela z wynikami.

Lp	Rw [Ω]	kl	Rw±ΔRwz	Rx	ΔRx	Δz
	[Ω]	[%]	[Ω]	[Ω]	[Ω]	[Ω]
1	10	0,05	10,000±0,005	9,57	0,07	0,01
2	100	0,05	100,00±0,05	88,20	0,23
3	500	0,05	500,00±0,25	500,4	1,1		0,1
4	1000	0,05	1000,0±0,5	999,8	1,8
5	2000	0,05	2000±1	2002	6,0		1
6	10000	0,05	10000±5	9996	18

b) Przykładowe obliczenia.

Niepewność pomiaru

Wnioski

Ćwiczenie polegało na wykonaniu pomiarów prądu stałego, za pomocą woltomierza analogowego i cyfrowego oraz omomierza.

Pomiary prowadzone podczas ćwiczenia obarczone były szeregiem błędów wynikających z niepewności zastosowanych przyrządów oraz możliwości złego odczytywania pomiarów przez osobę wykonującą te ćwiczenia. Błąd o którym warto wspomnieć pojawił się podczas badania wpływu rezystancji wewnętrznej woltomierza w III części ćwiczenia. Błąd ten wynosi ΔE =10,015 i znajduje się poza możliwościami pomiarowymi woltomierza analogowego, mimo że obliczenia zostały wykonane poprawnie.

---