Laboratorium techniki pomiarowej

Mostek Thomsona

1. Omówić zasadę doboru galwanometru do układu mostkowego. Zdefiniować błąd podstawowy w mostku Thomsona i omówić jego składowe.

2. Zdefiniować błąd nieczułości występujący w pomiarach mostkiem Thomsona i omówić doświadczalny sposób wyznaczania błędu nieczułości

Charakterystycznym błędem dla pomiarów mostkowych jest tak zwany błąd nieczułości, którym obarczone są pomiary wykonywane za pomocą metody pomiarowej zwanej metodą zerową

Pomiary parametrów drgań mechanicznych

1. Opisać budowę czujników piezoelektrycznych oraz omówić błędy występujące w pomiarach parametrów drgań mechanicznych.

Czujniki piezoelektryczne są przykładem czujników generacyjnych i stosowane są do pomiaru parametrów drgań o większych częstotliwościach do około 10kHz. W czujnikach tego typu wykorzystuje się zjawisko piezoelektryczne, które wiąże się z występowaniem polaryzacji niektórych ciał krystalicznych pod wpływem sił mechanicznych spowodowanych drganiami. Podstawowym elementem czujnika piezoelektrycznego jest płytka z kryształu kwarcu lub płytka ceramiczna z tytanianu baru. Ściskanie lub rozciąganie płytki powoduje, że na ściankach, na które działa siła powstają ładunki elektryczne o przeciwnych znakach. Na ścianki są naniesione są metaliczne warstwy będące jednocześnie elektrodami czujnika. Różnica potencjałów między elektrodami jest proporcjonalna do wartości siły działającej na płytkę. Zatem sygnał wyjściowy z czujnika piezoelektrycznego jest proporcjonalny do wartości działającej na czujnik siły, a tym samym jest proporcjonalny do przyspieszenia drgań powodujących działanie na czujnik siłu:

U= k * F = k * m * a = c * a

Gdzie: U – napięcia mierzone na wyjściu czujnika; m – masa obciążenia; F – siła obciążenia; a – przyspieszenie drgań; k, c – współczynniki proporcjonalności

Źródłem błędów przy pomiarach drgań mechanicznych mogą być: -brak regularnego przebiegu funkcji opisującej drgania; -zakłócenia wprowadzane przez poszczególne ogniwa układu; -błędy wprowadzane przez czujniki pomiarowe spowodowane m.in. zmianą warunków pracy czujników czy też wynikające z nieliniowości charakterystyki przetwarzania czujnika; –niedokładność wzorców, za pomocą których dany czujnik jest wzorcowany; -niedokładność ustalania charakterystyki wzorcowania czujnika;

1. Omówić budowę blokową przyrządu do pomiarów parametrów drgań oraz omówić rolę wzmacniacza całkującego w tym przedziale.

Pomiar temperatury

1. Omówić budowę i właściwości metrologiczne ogniwa termoelektrycznego. Omówić wpływ przyrządów łączących na dokładność pomiarów. Omówić budowę układu służącego do kompensacji temperatury wolnych końców termoelementu.

Układ do pomiaru temperatury z kompensacją wpływu zmian temperatury wolnych końców

Jeżeli temperatura otoczenia T₀ wzrośnie, wówczas rezystancja R(T) również wzrośnie i w przekątnej mostka pojawi się napięcie ΔL/, którego wartość zostanie dodana do siły termoelektrycznej E(T) termoelementu. Parametry mostka można tak dobrać, aby suma napięć E(T)+AU nie była zależna od temperatury T₀, lecz od temperatury T. Dokładniejsze pomiary siły termoelektrycznej realizuje się za pomocą kompensatora.

Błąd spowodowany niejednorodnością strukturalną złącza i elektrod. Przyczyną niejednorodności złącza może być niezamierzona obecność domieszek pierwiastków lub związków chemicznych, a także mogą wodować mechaniczne naprężenia oraz nieodpowiednia obróbka cieplna łącza. Największą jednorodność strukturalną wykazują elektrody wykonani platyny, srebra i miedzi. Błędy powodowane niejednorodnością struktura! u.i pojawiają się przy niejednakowych temperaturach elektrod w pOStaoJ dodatkowych sił termoelektrycznych.

1. Podać charakterystyczne cechy termoelektrycznych przetworników parametrycznych i generacyjnych. Wyjaśnić różnice występujące między tymi czujnikami.

Analiza błędów pomiaru pośredniego

1. Podaj przyczyny powstawania błędów pomiaru pośredniego. Co to jest zakres pomiarowy, stała przyrządu, błąd bezwzględny, błąd względny oraz klasa niedokładności?

2. Jaka część zakresu pomiarowego należy wykorzystywać przy pomiarze? Uzasadnić, jak zależy błąd względny i bezwzględny od zakresu pomiarowego.