| Laboratorium z podstaw Miernictwa Elektronicznego. |
|---|
| TEMAT: Mierniki Magnetoelektryczne. |
Data wykonania sprawozdania: 26.02.2013r. |
Data oddania sprawozdania: 26.03.2013r. |
Ad.1
W celu wyznaczenia wartości błędu bezwzględnego należy skorzystać ze wzoru:
ε = |Iwz. − Ipom.| , gdzie Iwz- wartość prądu wzorcowego
Ipom- wartość prądu zmierzonego.
Natomiast, aby wyznaczyć błąd względny należy skorzystać ze wzoru:
$\delta X = \frac{\varepsilon}{\text{Iwz}}*100\%$ , gdzie δX- wartość błędu bezwzględnego
Iwz- wartość prądu wzorcowego.
Przykładowe obliczenia (wykonywane dla pomiaru nr 3).
ε=|0,98- 1|=0,02 V Wartości zostały odczytane z tabelki nr 1.1
δX= 0,02/0,98*100% = 2,04%
Analogiczne postępowanie wykonujemy dla wszystkich pomiarów w tabelce.
Z powyższych obliczeń otrzymaliśmy, że błąd bezwzględny dla pomiaru nr 3 wynosi 0,02V, a wartość błędu względnego wynosi 2,04%. Błąd względny daje nam dokładniejsze wyobrażenie o wielkości błędu, ponieważ stanowi procent wartości mierzonej. Natomiast błąd bezwzględny dla każdego pomiaru może mieć inną wartość i nie daje wyobrażenia o jego wielkości.
Dla pomiarów wykonanych w tabelce 1.1 słuszna jest teza, że przy wychyleniu wskazówki do połowy skali wartości błędów są najmniejsze. Dla pomiarów nr 5 do nr 8 występuje największa dokładność pomiarów. Dla pomiarów nr 1 do nr 4 wartości błędów są mniejsze niż w przypadku pomiarów nr 9 do nr 13, dla których wskazówka ma największe wychylenie.
Błędy pomiarów:
Tab.1. Błędy pomiarów amperomierza.
| Iwz. [mA] | 0 | 0,5 | 1 | 1,5 | 2 | 2,5 | 3 | 3,5 | 4 | 4,5 | 5 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Ipom. [mA] | 0 | 0,5 | 1 | 1,5 | 2 | 2,5 | 3 | 3,5 | 4 | 4,5 | 5 |
| Błąd bezwzględny [A] | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| Błąd względny [%] | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
Tab. 2. Błędy pomiarów woltomierza.
| Uwz. [V] | 0,1 | 0,5 | 0,98 | 1,48 | 2 | 2,5 | 3 | 3,5 | 4,04 | 4,56 | 5,04 | 5,52 | 5,6 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Upom. [V] | 0 | 0,5 | 1 | 1,5 | 2 | 2,5 | 3 | 3,5 | 4 | 4,5 | 5 | 5,5 | 6 |
| Błąd bezwzględny [V] | 0,1 | 0 | 0,02 | 0,02 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0,04 | 0,06 | 0,04 | 0,02 | 0,4 |
| Błąd względny [%] | 100,00 | 0,00 | 2,04 | 1,35 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 | 0,99 | 1,32 | 0,79 | 0,36 | 7,14 |
Ad.2
W celu wykreślenia krzywych wzorcowania należy skorzystać z:
- tabelki 1.3, wartości Iwz. oraz Ipom. dla amperomierza,
- tabelki 1.1, wartości Uwz. oraz Upom. dla woltomierza,
- tabelki 1.3 wartości Rdek. oraz Ipom. dla omomierza.
Otrzymana krzywa dla wzorcowania amperomierza:
Wyk.1 Krzywa wzorcowania amperomierza.
Ze względu na otrzymanie identycznych pomiarów dla Ipom. oraz Iwz. otrzymany wykres jest idealnie liniowy. Otrzymanie identycznych pomiarów może wiązać się z dobraniem zbyt dużego zakresu lub dokładność przyrządów była duża.
Otrzymana krzywa dla wzorcowania woltomierza o rozszerzonym zakresie pomiarowym.
Wyk.2. Krzywa wzorcowania woltomierza o rozszerzonym zakresie pomiarowym.
Poprowadzona linia trendu przybliża otrzymaną charakterystykę i jest zgodna z założeniami teoretycznymi ćwiczenia.
Otrzymana krzywa dla wzorcowania woltomierza:
Wyk.3 Krzywa wzorcowania woltomierza.
Otrzymana krzywa jest nieliniowa. Przy największym odchyleniu wskazówki miernika można zaobserwować największe odchylenie od wartości rzeczywistej. Wynika to z tego, że przy największym wychyleniu wskazówki błąd pomiaru jest największy. Natomiast w środkowym odcinku prostej można zaobserwować dużą dokładność pomiarów wynikającą z wychylenia wskazówki do połowy skali, gdzie błąd względny jest najmniejszy.
Otrzymana krzywa wzorcowania omomierza:
Wyk.3 Krzywa wzorcowania omomierza.
Z tabelki 1.3 wynika, że błąd pomiaru jest najmniejszy w środku zakresu miernika. Uzyskaliśmy oczekiwany kształt wykresu. Na podstawie prawa Ohma stwierdziliśmy też, że uzyskane wartości pasują do spodziewanych rezultatów.
Ad.3
Pomiary rezystancji wewnętrznej woltomierza otrzymywaliśmy dwiema metodami. Pierwsza metoda polegała na obliczeniu wartości ze wzoru:
Rw1=$\ \frac{U_{\text{vmax}}}{I_{A}}$ , gdzie Uvmax – napięcie maksymalne
IA- prąd w obwodzie (rys. 1.5 w skrypcie)
Natomiast druga metoda polegała na odczytaniu wartości rezystancji Rw2 z rezystora dekadowego.
Przykładowe obliczenia:
Rw1= $\frac{6V}{0,2\ mA} = 30k\mathrm{\Omega}$
Odczytana wartość:
Rw2= 30kΩ
Rp=$\ \frac{U_{k - \ U_{p}}}{U_{p}}$ *Rw2= $\frac{10V - 6V}{6V}$* 30kΩ= 20kΩ
Otrzymane wyniki są identyczne i wynoszą 30kΩ. Jednak powinny się w rzeczywistości od siebie różnić ze względu na to, że odczytywanie wartości Uvmax następuje przy maksymalnym wychyleniu wskazówki, gdzie błąd pomiaru jest największy .