PAŃSTWOWA WYŻSZA SZKOŁA ZAWODOWA im. Prezydenta Stanisława Wojciechowskiego w Kaliszu
Laboratorium Metrologii   Ćwiczenie nr 8 Temat: Pomiar napięć przemiennych
Rok akademicki:    2010/2011 Studia dzienne  Dzienne Nr grupy:  I/4
Uwagi:

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.

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.

Schemat pomiarowy :

V1- TYTAN M3800

V2- Finest 507

V3-METEX M-3860M

Obliczenia:

Wartość błędu pomiaru

przebieg sygnału	V1	V2	V3	Oscyloskop amplituda	Usk
	V	V	V	V	V
sinus	1,78	1,76	1,76	5	1,77
prostokąt	2,55	2,28	2,29	5	2,5
trójkąt	1,37	1,39	1,39	5	1,44

Zaleznośc błędu pomiarowego od częstotliwości

F	V1	δV1	V2	δV2	V3	δV3	Oscyloskop amplituda	Usk
Hz	V	%	V	%	V	%	V	V
10	2	0,01	1,76	0,0088	1,61	0,00805	5	1,77
20	1,87	0,00935	1,7	0,0085	1,7	0,0085	5	1,77
30	1,79	0,00895	1,71	0,00855	1,71	0,00855	5	1,77
40	1,64	0,0082	1,61	0,00805	1,61	0,00805	5	1,77
50	1,62	0,0081	1,61	0,00805	1,61	0,00805	5	1,77
100	1,59	0,00795	1,61	0,00805	1,62	0,0081	5	1,77
500	1,68	0,0084	1,7	0,0085	1,72	0,0086	5	1,77
1000	1,78	0,0089	1,74	0,0087	1,8	0,009	5	1,77
10000	3,18	0,0159	0,842	0,00421	1,64	0,0082	5	1,77
20000	4,83	0,02415	0,694	0,00347	1,45	0,00725	5	1,77
30000	5,62	0,0281	0,65	0,00325	1,66	0,0083	5	1,77
40000	5,93	0,02965	0,62	0,0031	1,63	0,00815	5	1,77

Błąd bezwzględny pomiaru woltomierzem cyfrowym

DU= ±(d_p% * U_zm + b)

U_zm – zmierzone napięcie

d_p – niepewność przyrządu

Błąd względny

d_u = (DU/ U_zm)

Dla woltomierza V1:

Sinusoidalny

DU= ±(0,8% * 2,04 + 0,003) = 0,019

d_u = (0,019/2,04)= 0,009

Prostokątny

DU= ±(0,8% * 3,39 + 0,003) = 0,03

d_u = (0,03/3,39)= 0,009

Trójkątny

DU= ±(0,8% * 1,6 + 0,003) = 0,016

d_u = (0,016/1,6)= 0,01

Dla woltomierza V2:

Sinusoidalny

DU= ±(0,5% * 2,02 + 0,003) = 0,013

d_u = (0,013/2,02)= 0,006

Prostokątny

DU= ±(0,5% * 3,029 + 0,003) = 0,018

d_u = (0,018/3,029)= 0,006

Trójkątny

DU= ±(0,5% * 1,652+ 0,003) = 0,011

d_u = (0,011/1,652)= 0,007

Dla woltomierza V3:

Sinusoidalny

DU= ±(0,8% * 2,02 + 0,003) = 0,019

d_u = (0,019/2,02)= 0,009

Prostokątny

DU= ±(0,8% * 3,041 + 0,003) = 0,027

d_u = (0,027/3,041)= 0,009

Trójkątny

DU= ±(0,8% * 1,653 + 0,003) = 0,016

d_u = (0,016/1,653)= 0,010

Wnioski:

Celem ćwiczenia było poznanie żródeł błędów pomiarowych trzech voltomierzy w zależności od rodzaju przebiegu napięcia i częstotliwości. Przyrzadem wzorcowym był oscyloskop który posiada ta własność, że jego wskazania sa niezależne od rodzaju przebiegu i czestotliwości. W badaniu wartości błedu w zaleznosci od rodzaju przebiegu wszystkie badane voltomierze miały zblizony błąd pomiaru. W przypadku badania voltomierzy napięciem sinusoidalnym o zmiennej częstotliwości od 100Hz w zwyż zaczeły się tworzyc coraz większe błędy pomiarowe w stosunku do pomiaru wzorcowego. Przy najwyższej częstotliwości najbardziej dokładny pomiar w stosunku do pomiaru wzorcowego uzyskał voltomierz 3 czyli METEX M-3860M. Oznaczało to, że w jego przypadku dokładnośc pomiaru jest zależna od częstotliwości ale przy wiekszych częstotliwościach pomiar dokładny jest niemożliwy ale pomiar poglądowy tak ponieważ błąd pomiaru jest wystarczajaco mały.