PAŃSTWOWA WYŻSZA SZKOŁA ZAWODOWA INSTYTUT ELEKTROENERGETYKI
Laboratorium Techniki Pomiarów   Ćwiczenie nr 7. Temat: Pomiar napięć przemiennych
Rok akademicki:  2005/2006   Studia dzienne   Nr grupy:1b	Wykonawcy: 1.Łukasz Baumgart	Data
				Wykonania ćwiczenia	Oddania sprawozdania
				Ocena:
Uwagi:

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest poznanie źródeł błędów i ich charakteru w pomiarach napięć przemiennych różnych częstotliwości oraz poznanie parametrów technicznych woltomierzy cyfrowych i odczytanie zakresu częstotliwości mierzonych napięć.

2. Wstęp teoretyczny :

Woltomierze cyfrowe w porównaniu z analogowymi są bardziej dokładnymi przyrządami, posiadają automatyczny wybór zakresu i polaryzacji. Głównym blokiem funkcyjnym woltomierza jest przetwornik analogowo-cyfrowy (A/C). Parametry tego przetwornika decydują o parametrach danego woltomierza. Do pomiaru napięć sinusoidalnych stosowane są zlinearyzowane układy prostownicze, do budowy, których wykorzystuje się wzmacniacze operacyjne.

Oscyloskop podłączony do układu pomiarowego pozwala kontrolować amplitudę tak, aby była stała w całym zakresie zmian częstotliwości generatora tj. 30Hz - 50kHz.

3. Schemat pomiarowy :

4. Wyniki pomiarów :

u(t)=U_m=const

Uwe	wartość odczytana z oscyloskopu	Uwagi
[V]	[V]	X=3cm Kx=1V/cm
3	3

Współczynnik wypełnienia k_s=1

Przebieg sygnału	Uwe	V1	V2	V3	Oscyloskop
		[V]	[V]	[V]	[V]	[V]
Stały	3	3,01	2,976	2,987	3,04
Sinusoidalny		2,11	2,085	2,091	3
Prostokątny		3,15	2,83	2,854	3
Trójkątny		1,69	1,720	1,727	3

Wyprostowany jednopołówkowo :

	V1	δUV1	ΔUV1	V2	δUV2	ΔUV2	V3	δUV3	ΔUV3
		[V]	[%]	[V]	[V]	[%]	[V]	[V]	[%]	[V]
AC	1,06	0,01085	0,0115	1,034	0,00790	0,00817	1,042	0,0108	0,0113
DC	3,06	0,00598	0,0183	3,034	0,00399	0,0121	3,04	0,0398	0,01212
1K	2,2	0,0064	0,014	2,031	0,0114	0,0233	2,118	0,0264	0,05595
5K	3,06	0,00598	0,0183	1,462	0,012	0,01762	2,125	0,0264	0,0561
10K	4,62	0,00565	0,0261	1,140	0,0227	0,0258	2,128	0,0264	0,0562
15K	6,08	0,00550	0,0334	1,017	0,0229	0,0233	2,131	0,0264	0,05627
20K	7,25	000542	0,0393	0,959	0,0231	0,02218	2,134	0,0264	0,05635
25K	8,21	0,00536	0,044	0,922	0,0232	0,02144	2,137	0,0264	0,0564
30K	9	0,00533	0,048	0,894	0,0234	0,02088	2,141	0,02638	0,0565

5. Dokładność przyrządów pomiarowych :

	V1	V2	V3
DC	0,5%	0,3%	0,3%
AC	0,8%	30Hz - 1kHz - 0,5% 1kHz - 10kHz - 1% 10kHz - 30kHz - 2%	40Hz - 1kHz - 0,8% 1kHz - 10kHz - 2,5%

6. Obliczenia

Błąd bezwzględny pomiaru woltomierzem cyfrowym

U= ±(δ_p% * U_zm + b)

U_zm - zmierzone napięcie

δ_p - niepewność przyrządu

Błąd względny

δ_u = (U/ U_zm)

Dla woltomierza V1:

U= ±(0,8% * 1,06 + 0,003) = 0,0115 [AC] U= ±(0,5% * 3,06 + 0,003) = 0,0183 [DC] U= ±(0,5% * 2,2 + 0,003) = 0,014 [1K] U= ±(0,5% * 3,06 + 0,003) = 0,0183 [5K] U= ±(0,5% * 4,62 + 0,003) = 0,0261 [10K] U= ±(0,5% * 6,08 + 0,003) = 0,0334 [15K] U= ±(0,5% * 7,25 + 0,003) = 0,0393 [20K] U= ±(0,5% * 8,21 + 0,003) = 0,044 [25K] U= ±(0,5% * 9+ 0,003) = 0,048 [30K]

δu = (0,0115/1,06)= 0,01085 [AC] δu = (0,0183/3,06)= 0,00598 [DC] δu = (0,0114/2,2)= 0,0064 [1K] δu = (0,0183/3,06)= 0,00598 [5K] δu = (0,261/4,62)= 0,00565 [10K] δu = (0,0334/6,08)= 0,00550 [15K] δu = (0,0393/7,25)= 000542 [20K] δu = (0,044/8,21)= 0,00536 [25K] δu = (0,048/9)= 0,00533 [30K]

Dla woltomierza V2:

U= ±(0,5% * 1,034 + 0,003) = 0,00817 [AC] U= ±(0,3% * 3,034 + 0,003) = 0,0121 [DC] U= ±(1% * 2,031 + 0,003) = 0,0233 [1K] U= ±(1% * 1,462 + 0,003) = 0,01762 [5K] U= ±(2% * 1,140 + 0,003) = 0,0258 [10K] U= ±(2% * 1,017 + 0,003) = 0,0233 [15K] U= ±(2% * 0,959 + 0,003) = 0,02218 [20K] U= ±(2% * 0,922 + 0,003) = 0,02144 [25K] U= ±(2% * 0,894+ 0,003) = 0,02088 [30K]

δu = (0,00817/1,034)= 0,00790 [AC] δu = (0,0121/3,034)= 0,00399 [DC] δu = (0,0233/2,031)= 0,0114 [1K] δu = (0,01762/1,462)= 0,012 [5K] δu = (0,0258/1,140)= 0,0227 [10K] δu = (0,0233/1,017)= 0,0229 [15K] δu = (0,02218/0,959)= 0,0231 [20K] δu = (0,02144/0,922)= 0,0232 [25K] δu = (0,02088/0,894)= 0,0234 [30K]

Dla woltomierza V3:

U= ±(0,5% * 1,042 + 0,003) = 0,0113[AC] U= ±(0,3% * 3,04 + 0,003) = 0,01212 [DC] U= ±(2,5% * 2,118 + 0,003) = 0,05595 [1K] U= ±(2,5% * 2,125 + 0,003) = 0,0561 [5K] U= ±(2,5% * 2,128 + 0,003) = 0,0562 [10K] U= ±(2,5% * 2,131 + 0,003) = 0,05627 [15K] U= ±(2,5% * 2,134 + 0,003) = 0,05635 [20K] U= ±(2,5% * 2,137 + 0,003) = 0,0564 [25K] U= ±(2,5% * 2,141+ 0,003) = 0,0565 [30K]

δu = (0,0113/1,042)= 0,0108 [AC] δu = (0,01212/3,04)= 0,0398 [DC] δu = (0,05595/2,118)= 0,0264 [1K] δu = (0,0561/2,125)= 0,0264 [5K] δu = (0,0562/2,128)= 0,0264 [10K] δu = (0,05627/2,131)= 0,0264 [15K] δu = (0,05635/2,134)= 0,0264 [20K] δu = (0,0564/2,137)= 0,0264 [25K] δu = (0,0565/2,141)= 0,02638 [30K]

7. Wnioski

Celem naszego ćwiczenia były pomiary napięć przemiennych i poznanie przy tej okazji parametrów technicznych woltomierzy cyfrowych. Podczas przeprowadzania ćwiczenia badaliśmy zakresy częstotliwości napięć rożnych kształtów wybranych trzech woltomierzy cyfrowych. Obserwując wyniki pomiarów i wskazań poszczególnych woltomierzy można w łatwy sposób zauważyć, że największą wartość skuteczną napięcia wskazały mierniki dla przebiegu prostokątnego, natomiast najmniejszą dla trójkątnego. Wyniki pomiarów obarczone są pewnymi błędami wynikającymi z klas mierników oraz błędami spowodowanymi wybranym kształtem przebiegu napięcia. Dwa spośród trzech użytych mierników wyposażone były w funkcję automatycznego rozpoznawania kształtu napięcia. Multimetr METEX posiadał największy zakres częstotliwości, co powodowało, że był w stanie wskazać poprawną wartość napięcia podawanego z generatora do częstotliwości ponad 30kHz. Najmniej dokładnym przyrządem okazał się multimetr uniwersalny, który powyżej częstotliwości 1kHz wprowadzał znaczne przekłamania.

---