Michał Petryszak gr. 34 zespół 7

Laboratorium miernictwa wielkości elektrycznych

ćw. nr 7 Temat: “Pomiary napięć sinusoidalnych”.

1. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest poznanie metod pomiaru napięć sinusoidalnych oraz właściwości różnych typów woltomierzy.

2. Przebieg ćwiczenia:

1. Skalowanie multimetru elektronicznego za pomocą multimetru cyfrowego dużej dokładności:

stosunki błędów względnych do napięcia zakresowego ∆U/U_z zostały wyznaczone pomyślnie dla dwóch podzakresów 5V i 1,5V. Dla podzakresu 0,5V nienaturalnie duże wartości tego stosunku wskazują na błędną metodę pomiaru dla napięć poniżej 0,5V.

Opierając się na pierwszych dwóchpodzakresach wyznaczam klasę badanego multimetru na 1,5.

2. Badanie wpływu parametrów wejściowych woltomierzy na wyniki pomiaru napięć z różnych źródeł.

Obliczam impedancję wejściową woltomierza zależną od częstotliwości przebiegu prądu sinusoidalnego wg wzoru:

wg powyższego wzoru obliczam wartości impedancji wejściowej dla kolejnych częstotliwości:

f	[kHz]	0,1	1	10	20
ZWE	[MΩ]	1	0,81	0,14	0,07

Wartości impedancji maleją wraz ze wzrostem częstotliwości prądu. To tłumaczy, dlaczego wraz ze wzrostem częstotliwości maleje także napięcie. Malejąca impedancja zaczyna bocznikować opornik, do którego przyłożone są zaciski woltomierza, przez co rozkład spadków napięcia na oporach ulega zmianie

R1=R2 ; U=U1+U2

• Malejąca impedancja Z_WE powoduje zmniejszenie spadku napięcia U₂, większe napięcie odkłada się wtedy na oporze R₁, co może spowodować błędy w pomiarach napięć.

• Widoczna jest też tendencja zmniejszającego się napięcia wraz ze wzrostem oporu mierzonych elementów. Przyczyna tego jet podobna jak w poprzednim przypadku. Różnica między wartością oporu R₂, a impedancją wejściową woltomierza Z_we zmniejsza się, woltomierz coraz wyraźniej bocznikuje R₂ powodując mniejszy spadek napięcia U₂.

3. Określanie błędów woltomierza cyfrowego, w różnych punktach kontrolnych.(dla jednego obranego zakresu częstotliwości, jednego zakresu napięć sinusoidalnych)

• obliczam błędy przetwarzania b_sin przy wykorzystaniu danych katalogowych:przy częstotliwości napięć f= 10kHz błąd ten jest równy 0,1 % napięcia mierzonego.

• Uwzględniam względny błąd dyskretyzacji(systematyczny) b_d przyrządu, który wynosi przy danej f 0,05% wartości zakresowej napięcia

• obliczam względny błąd całkowity woltomierza wg. Wzoru

wnioski dotyczące błędów woltomierza w różnych punktach kontrolnych:

• błąd przetwarzania zwiększa się wraz ze zwiększeniem wartości wielkości mierzonej. Jest on związany z nieliniowością przetwornika A/C, błędem wzorca oraz błędem układu wejściowego. Im większe napięcie mierzymy, tym większy wpływ na pomiar mają wymienione wady przyrządu.

• Względny błąd dyskretyzacji jest dla danego podzakresu 10 V stały i wynosi 0,1% wartości zakresowej, czyli 0,01 V.

• Względny błąd całkowity zmniejsza się dla coraz większych wartości mierzonych

Kryteria doboru woltomierza na podstawie przeprowadzonych pomiarów:

• przy skalowaniu multimetru typu V-640 za pomocą multimetru cyfrowego otrzymaliśmy wielkości błędów nie przekraczające wartości klasy przyrządu w podzakresach 5V i 1,5 V. Natomiast w podzakresie 0,5V błędy te były wielokrotnie większe od klasy. Oznacza to, że multimetru tego raczej nie należy stosować do pomiaru napięć mniejszych niż 1V ze względu na małą dokładność pomiaru

• badany multimetr cyfrowy typu V-541 zachowuje się dobrze przy pomiarach napięć o częstotliwości poniżej 20 kHz i przy oporach mierzonych elementów poniżej 490 k .Przywyższych częstotliwościach i wyższych oporach jego sprawność pomiarowa znacznie spada i nie wskazuje poprawnej wielkości: przy doborze tego woltomierza do pracy należy uwzględnić wielkość tych oporów i częstotliwości, na których będzie on poprawnie wskazywał

---