Katedra Metrologii i Systemów Elektronicznych Politechniki Gdańskiej

Laboratorium Metrologii Techniki Eksperymentu

Ćwiczenie 4: Multimetry cyfrowe i integracyjne przetworniki analogowo-cyfrowe

Zadanie 1:

Względny błąd dyskretyzacji podczas pomiaru napięcia stałego multimetrem 34401A z zakresie 0 do 100 V.

Wzór na względny błąd dysktetyzacji:

Rozdzielczość multimetru dla poszczególnych zakresów jest następująca:

UZ	100mV	1V	10V	100V	1000V
rozdzielczość	10V	0.1mV	10mV	0.01V	0.1 V

Wartości błędów na poszczególnych zakresach :

Zakres 100 [mV]
Napięcie	[V]	0.010	0.020	0.030	0.040	0.050	0.060	0.070	0.080	0.090	0.100
Błąd	%	0.100	0.050	0.033	0.025	0.020	0.017	0.014	0.013	0.011	0.010

Zakres 1 [V]
Napięcie	[V]	0.100	0.200	0.300	0.400	0.500	0.600	0.700	0.800	0.900	1.000
Błąd	%	0.100	0.050	0.033	0.025	0.020	0.017	0.014	0.013	0.011	0.010

Zakres 10 [V]
Napięcie	[V]	1.00	2.00	3.00	4.00	5.00	6.00	7.00	8.00	9.00	10.00
Błąd	%	0.100	0.050	0.033	0.025	0.020	0.017	0.014	0.013	0.011	0.010

Zakres 100 [V]
Napięcie	[V]	10.0	20.0	30.0	40.0	50.0	60.0	70.0	80.0	90.0	100.0
Błąd	%	0.100	0.050	0.033	0.025	0.020	0.017	0.014	0.013	0.011	0.010

Zakres 1000 [V]
Napięcie	[V]	100.0	200.0	300.0	400.0	500.0	600.0	700.0	800.0	900.0	1000.0
Błąd	%	0.100	0.050	0.033	0.025	0.020	0.017	0.014	0.013	0.011	0.010

Na podstawie obliczonych danych uzyskałem następujące wykresy:

Zadanie 2:

Komentarz do wyników pomiarów uzyskanych w ćwiczeniu 2

Mierzone napięcie stałe było zakłócane sygnałem sinusoidalnie zmiennym, a więc sygnałem podobnym do tego, jaki występuje w sieci energetycznej .Częstotliwości zakłócające były równe odpowiednio : 50Hz , 75Hz oraz 100Hz . Otrzymane wyniki pomiarów potwierdzają , że woltomierz integracyjny jest odporny na zakłócenia o częstotliwości równej częstotliwości sieci ( 50Hz ) i jej wielokrotności , natomiast reaguje na zakłócenia o częstotliwościach różnych od wielokrotności częstotliwości sieci .

W multimetrze integracyjnym okres pierwszej fazy całkowania wynosi 20ms ( co jest okresem napięcia przemiennego panującego w sieci ) . Woltomierz ten uśrednia mierzone napięcie w pierwszej fazie całkowania, zaś wartość średnia sygnału zmiennego sinusoidalnie brana za pełen okres przebiegu jest równa zeru i to niezależnie od wyboru początku uśredniania . Z tego wynika brak jakiegokolwiek wpływu zakłócenia na wynik pomiaru , o ile zakłócenie to ma częstotliwość równą 50Hz lub jej wielokrotność. Fakt, że oprócz częstotliwości 50Hz tłumione są również jej wielokrotności jest dość ważny, gdyż w praktyce często zdarza się, że oprócz sygnału 50Hz powstają też tzw. składowe harmoniczne wyższych rzędów.

Jeżeli natomiast zakłócenie ma częstotliwość różną od założonych powyżej mamy do czynienia z małym współczynnikiem tłumienia. Nastąpiło to w przypadku zakłócenia wywołanego przez przebieg o częstotliwości 75Hz , którego okres wynosi 13.33ms . Związane jest to z faktem rozpoczynania fazy pierwszego całkowania przy różnych chwilowych wartościach napięcia zakłócającego i odpowiadającym im różnym wartościom średnim sygnału zakłócającego . To właśnie spowodowało duże `rozmycie się' wyników pomiaru oscylujących wokół mierzonej wartości stałej .

Zadanie 3:

Wyznaczenie wartości napięcia referencyjnego badanego przetwornika U/t.

Korzystam z zależności:

T₂ / T₁ = U_X / U₀

gdzie:

T₁ - czas ładowania kondensatora

T₂ - czas rozładowania kondensatora

U_X - napięcie mierzone

U₀ - napięcie referencyjne

Pomiar	I	II	III
Napięcie referencyjne	9,024	9,647	-9,450

Pełna tabela pomiarów znajduje się na wydruku z komputera laboratoryjnego (protokole pomiarów) w punkcie 5.

Zadanie 4:

Błąd względny pomiaru przetwornika U/f

Korzystając ze wskazanych wzorów oraz wartości pomierzonych otrzymałem następujące wyniki:

Pomiar	f teoretyczne [kHz]	f zmierzone [kHz]	Błąd względny
1	6,884	7,36	-6,46 %
2	15,884	14,73	-7,83 %

Krzysztof Biedrzycki EiT 01

---