1. Jakimi cechami powinno się charakteryzować narzędzie pomiarowe?

Narzędzie pomiarowe powinno być wielofunkcyjne, wielozakresowe, najlepiej z automatycznym wyborem zakresu lub powinien być to przyrząd wyspecjalizowany. Nie powinno zniekształcać badanego zjawiska (przykładowo woltomierz powinien mieć możliwie jak największą rezystancję wewnętrzną, amperomierz zaś jak najmniejszą). Narzędzie pomiarowe powinno być możliwie jak najdokładniejsze (najwyższej klasy dokładności) i powinno pobierać jak najmniejszą moc z badanego obwodu lub źródła, z którego jest zasilane.

2. Na przykładach wyjaśnij zasadę działania kompensacyjnej metody pomiarowej.

Pomiar napięcia metodą kompensacyjna polega na bezpośrednim porównaniu napięcia mierzonego Ux i napięcia wzorcowego Uw i doprowadzeniu do ich zrównania. W stanie równowagi, czyli kompensacji prąd w obwodzie nie płynie, w związku z czym Żadne ze źródeł nie przekazuje energii do detektora zera – w tym stanie układ nie pobiera energii ze źródła mierzonego napięcia. Układ zachowuje się jak woltomierz o nieskończenie dużej rezystancji

wejściowej. W rzeczywistości nie udaje się nigdy uzyskać prądu równego zero z powodu skończonej czułości detektora zera. Dokładność pomiaru tą metodą zależy od dokładności napięcia wzorcowego Uw oraz od czułości detektora zera. W praktyce pomiary dokonuje się w układzie jak na rysunku obok.

3. Podaj definicję błędu bezwzględnego i względnego pomiaru. Co to jest poprawka? Co

to jest niepewność pomiaru?

Błędem bezwzględnym nazywamy różnicę między wartością wielkości mierzonej wskazywaną przez urządzenie pomiarowe a jej wartością rzeczywistą. Jest on mierzony w takich samych jednostkach, w jakich

badana wielkość. Błąd względny jest ilorazem błędu względnego i wartości rzeczywistej. Może być on podawany jako ułamek, albo w postaci procentowej. Służy do porównywania oceny dokładności, a także do

obliczeń błędów w pomiarach pośrednich. Poprawka jest to błąd bezwzględny z przeciwnym znakiem. Aby uzyskać wartość rzeczywistą należy dodać poprawkę do wartości mierzonej. Niepewność pomiaru to rozrzut

wartości jakie możemy uzyskać mierząc daną wielkość miernikiem o danej niedokładności. Rozrzut ten zawiera się w przedziale od Xm – _Xm do Xm + _Xm.

4. Metody eliminacji błędów systematycznych (niepewności typu B) w pomiarach

bezpośrednich.

Niepewności pomiarów typu B (niestatystycznych) możemy eliminować przez wprowadzanie poprawek (legalizacja, tabele poprawek urządzeń pomiarowych), wprowadzanie i używanie dokładniejszych przyrządów

oraz przez odpowiedni sposób przeprowadzania pomiaru - na przykład stosowanie metody podstawieniowej lub metody przeciwnych znaków. Przykładowo, gdy na miernik działa silne pole magnetyczne z jednej strony

i powoduje błąd pomiaru, w celu niwelacji błędu możemy obrócić przyrząd pomiarowy w kolejnym pomiarze o 180 stopni i wyciągnąć średnią z dwóch pomiarów przy różnych położeniach przyrządu, eliminując w ten sposób błąd pomiaru wywołany działaniem pola magnetycznego na ustrój pomiarowy.

5. Co oznacza pojęcie klasa miernika analogowego? Jakie znasz klasy mierników? Jaka jest zależność pomiędzy błędem pomiaru, a klasą miernika?

Pod pojęciem klasy dokładności rozumiemy umowne oznaczenie właściwości miernika, a szczególności jego dokładności. W zależności od klasy, mierniki możemy podzielić na trzy kategorie: mierniki laboratoryjne – klasy 0,1; (0,15); 0,2; (0,3); 0,5; mierniki tablicowe – klasy 1; 1,5; 2,5; (3) oraz wskaźniki – klasy 5; (10). Błąd pomiaru równa się klasie miernika na końcu podziałki δp = δm · Wmax/Wrz.

6. Co to są warunki znamionowe i jakie są skutki ich nie przestrzegania?

Warunki znamionowe to wartości odniesienia wielkości wpływających na przyrząd. Niedotrzymanie warunków znamionowych oznacza, że przyrząd może nie spełniać określonych wymagań dokładności. Do warunków znamionowych które mogą zostać określone możemy zaliczyć: temperaturę otoczenia, wilgotność powietrza, położenie przyrządu, pola magnetyczne zewnętrzne oraz częstotliwość. Polskie normy określają, że zmiana temperatury o 10 stopni nie powinna powodować błędów większych niż klasa danego przyrządu. Zmiana częstotliwości o 10% nie powinna powodować błędów większych niż klasa. Zmiana położenia przyrządu o 5 stopni nie powinna powodować błędów większych niż klasa.

7. Budowa lampy oscyloskopowej i podstawowe regulacje: ostrość, jasność, astygmatyzm, przesuwanie plamki „góra-dół" i „prawo-lewo".

Są lampy jednostrumieniowe i wielostrumieniowe. wiązka elektronów pada na ekran powodując plamkę. Lampa-bańka szklana. 1)katoda żarzona pośrednio 2)chmura elektronów 3)cylinder Wehmelta - odpycha elektrony do katody 4)regulacja jasności obrazu-ile elektronów wyjdzie dalej 5)część elektronów wychodzi 6)regulacja ostrości 7)astygmatyzm 8)przyspieszenie elektronów - podaje się U dodatnie 9)pokryta luminoforem-substancja świecąca 10)pleksiglas-jest na nim siatka mm. Napięcie zasilania 3-15kV. Jest 6 gałek: jasność, ostrość, astygmatyzm, rozjaśnienie ekran, góra, prawo. Sinusoida i |-podając napięcie na okładki „x” w funk.sin. Piłokształtny-podamy na okładki U proporcjonalne do czasu. Są gałki do przesuwania obrazu na ekranie. Pierwsze lampy miały dł.1m. Przez zmianę potencjału cylindra Wehnelta (ujemny potencjał względem katody) można zmieniać jaskrawość plamki na ekranie. Zmiana dodatniego potencjału anod umożliwia zmianę ostrości obrazu. Aby powrotna droga plamki na ekranie nie była widoczna-stosuje się rozjaśnienie obrazu w czasie ruchu roboczego przez dodanie U + na siatkę S lampy lub wygaszanie obrazu w czasie ruchu powrotnego przez podanie ujemnego impulsu U na siatkę S.

8. Budowa oscyloskopu analogowego. Omów rolę podzespołów: synchronizacja i poziom wyzwalania.

Obraz jest stabilny gdy f. generatora podstawy czasu GNP są jednakowe lub są krotnością f_x=f_w. Aby się nie przesuwał to generator jest połączony z uk. wejściowym. Synchronizacja – sterowanie generatorem napięcia piłokształtnego; ręczne lub synchro. zew. Poziom wyzwalania-poziom napięcia wejściowego do póki generator nie zostanie uruchomiony. D.N- ustawia się na 0,2V/cm; rezystancyjny skompensowany częstotliwościowo. wy-wzmacniacz „y” regulowany X/Y- rodzaj wybranej pracy. U.F- uk. formatujący K.N- kalibrator U; generator fali prostoką o określonej amplitudzie

9. Budowa i właściwości częstościomierzy i czasomierzy cyfrowych.

Częstoś- dopuszczalne U 70-80V; mogą być na we syg.o wielkości mV i trzeba je wzmocnić. Uk. kształtujący I-z 3bloków:ogranicznik amplitudy, uk. różniczku, obcinacz diodowy. Po włączeniu zaczyna działać uk. sterujący- daje impuls do gener. wzorcowego, zaczyna pracować. Gen. Kwarcowy - b. dokładny, daje 1częstotliwaść, jest termostatyzowany. Gen. fali prostokątnej-to daje na powielacz i dzielnik częstotliwości. Uk. kształtujący II-otrzymuje ciąg impulsów, odległych od siebie o określoną odległość. T_p- czas pomiaru=NT_x→f_x=N/T_p Zmieniając T_p zmienia się przecinek na wyświetlaczu. Błędy ∆f_x/f_x|_gr=∆N/N[b.cyfrowy]+∆T_p/T_p[b.analog] b.anal-b.mały < 0,001% b. cyfrowy- decyduje o błędzie częstościomierza Czasomierz-zawiera sterowanie bramką; do małych „f”<100Hz.Impulsy sterujące z T_x a mierzy się impulsy z gen T_x=NT_w f_x=1/T_x Górna „f” ograniczona właściwościami bramek.

10. Budowa i właściwości fazomierzy cyfrowych.

Przebiegi o tej samej „f”- przesunięciu fazowym, interesuje nas kąt przesunięcia. Przebieg sinusoidalny zamieniany na przebieg prostokątny, następnie na uk. różniczku i następnie na obcinacz diodowy. Przełącznik w pozycji1-otwarcie bramki i impulsy z gen. wzorcowego są wypuszczane, mierzy się okres przebiegu T_x=N₁T_w; w pozycji2-bramka zamknięta. Dokładność fazomierzy nie zależy od „f” impulsów gen. wzorcowego.

11. Opisz sposoby pomiaru indukcyjności cewek.

Mostek Maxwella- L_w-v olt wyskalowana w Q. Mierzy się przy f=1kHz.R₃-wyskalowany w wartościach indukcyjności.

(R_x+jωL_x)R₄=R₃(R_w+jωL_w)→R_x=R₃/R₄*R_w L_x=R₃/R₄*L_w Q=ωL_x/R_x=(ωL_w*R₃/R₄)/(R_w*R₃/R₄)

Przetwornik L/U- volt wyskalowany w wartościach indukcy. Błędy ±1%W_w±ncyfr.

U_wy=(√(R_x²+ω²L_x²))/R*U_we=(ωL_x*√(1/Q²+1))/R*U_we=(ωL_x)/R*U_we=kL_x

Metoda tech-

Z=U/I z=√(R_x²+ω²L_x²) P=I²R_x→R_x=P/I² ωL_x=√(z²-R_x²)=√((U/I)²-R_x²)→L_x=1/ω*√(U²/I²-R_x²)

Metoda 3voltomierzy-

12. Opisz sposoby pomiaru pojemności kondensatorów.

Mostek Wiena- dokładność 0,01%W_w.2parametr opisujący C – tgδ=ωR_xC_x

Przetwornik C/U- volt wyskalowany w wartościach pojemn. Błędy 1%.U_wy=R/(1/ωC_x)*U_we=ωRC_xU_we=kC_x

Metoda techniczna- z=U/I z=1/ωC_x C_x=I/ωU

Metoda 3voltomierzy-