POLITECHNIKA WROCŁAWSKA FILIA W JELENIEJ GÓRZE |
Adam Chmura Łukasz Minałto Dorota Surynt
|
Wydział: Elektryczny Rok: II Grupa:3 Rok Akademicki: 2002/2003
|
LABORATORIUM MIERNICTWA ELEKTRYCZNEGO
|
||
Data wykonania ćwiczenia: 14.01.2003r. |
Temat: POMIAR NAPIĘĆ STAŁYCH |
Ocena:
|
Nr ćwiczenia: 1
|
|
Podpis: |
1.Cel ćwiczenia:
Celem ćwiczenia było zapoznanie się z metodami obliczania i eliminowania błędów pomiaru, wynikających ze zmiany wartości mierzonej wskutek włączenia przyrządu pomiarowego, oraz możliwościami zastosowania woltomierzy i amperomierzy prądu stałego do pomiarów sygnału zmiennego ze składową stałą. W celu dokładniejszego obliczenia błędów wynikających z klasy dokładności użytych mierników, pomiarów dokonywaliśmy raz podłączając woltomierze pojedynczo, a następnie wszystkie jednocześnie.
2) Opis ćwiczenia:
W bezpośrednich metodach pomiarowych wartość wielkości mierzonej otrzymuje się bezpośrednio z przyrządu pomiarowego. Wówczas z urządzenia wskazującego przyrządu odczytuje się wynik pomiaru. Ze względu na sposób przekazywania informacji obserwatorowi przez przyrząd można podzielić przyrządy na cyfrowe i analogowe.
W przyrządach analogowych wartość wielkości mierzonej wyznacza się z położenia wskazówki względem wskazów. Przyrządy cyfrowe podają wynik bezpośrednio w cyfrach. Przyrząd pomiarowy pozwala, zatem na określenie przedziału, w jakim mieści się wartość wielkości występującej w chwili pomiaru na zaciskach danego przyrządu. Klasą przyrządu magnetoelektrycznego jest taka liczba ai z złożonego szeregu wartości klas, które spełnia następujący warunek
ai=min{a1, a2 ,... an}≥ kl =
.
Graniczny błąd względny wskazań przyrządu, którego klasa równa jest a dla dowolnego wychylenia α wynosi, zatem:
.
Wykonywaliśmy kolejno pomiary spadków napięć na trzech różnych rezystancjach podłączając trzy woltomierze. Żeby móc obliczyć niedokładność wskazań użytych woltomierzy przeprowadziliśmy także pomiary przy podłączonych trzech miernikach jednocześnie. Następnie wybraliśmy rezystancję, przy której był najmniejszy rozrzut wyników pomiarów spadków napięć na wszystkich trzech woltomierzach. Dla tej rezystancji przeprowadziliśmy dodatkowe pomiary:
przez rezystancję został przepuszczony prąd zmienny wyprostowany
jedno połówkowo
przez rezystancję został przepuszczony prąd zmienny wyprostowany
jednopołówkowo, dodatkowo wygładzony przez kondensator
3) Schemat układu pomiarowego:
Przyrządy pomiarowe:
- (V1) multimetr cyfrowy typ V543 Rw=100kΩ dla 10V
- (V2)woltomierz analogowy typ V640 F2/IVA-471 Rw=100MΩ kl=1,5
- (V3)woltomierz analogowy typ V635 F2/IVh-270 Rw=5kΩ kl=0,5
Tabele pomiarowe:
I- rezystancja bez filtra jedno połówkowa
II- rezystancja bez filtra dwu połówkowa
III-rezystancja z filtrem dwu połówkowa
Tab.1 wyniki pomiarów
Rezystancje |
Lp.R |
Woltomierze połączone Pojedynczo |
Woltomierze połączone jednocześnie |
||||||||||||
|
|
V1 |
V2 |
V3 |
V1 |
V2 |
V3 |
||||||||
|
|
U |
[dz] |
[c] |
U |
[dz] |
[c] |
U |
U |
[dz] |
[c] |
U |
[dz] |
[c] |
U |
I |
1 |
3,162 |
35,00 |
0,1 |
3,50 |
6,2 |
0,5 |
3 |
1,265 |
34,1 |
0,1 |
3,41 |
5,9 |
0,5 |
2,95 |
|
2 |
3,095 |
34,20 |
0,1 |
3,42 |
14,4 |
0,5 |
7,2 |
3,026 |
36,0 |
0,1 |
3,6 |
14,4 |
0,5 |
7,2 |
|
3 |
3,156 |
34,90 |
0,1 |
3,49 |
13,9 |
0,5 |
6,95 |
2,907 |
35,9 |
0,1 |
3,59 |
13,8 |
0,5 |
6,9 |
|
4 |
6,320 |
39,20 |
0,1 |
3,92 |
30,2 |
0,5 |
15,1 |
6,296 |
39,2 |
0,1 |
3,92 |
29,9 |
0,5 |
14,95 |
II |
1 |
5,816 |
38,70 |
0,1 |
3,87 |
11,2 |
0,5 |
5,6 |
2,327 |
35,2 |
0,1 |
3,52 |
11,2 |
0,5 |
5,6 |
|
2 |
5,693 |
38,50 |
0,1 |
3,85 |
26,9 |
0,5 |
13,45 |
5,593 |
38,6 |
0,1 |
3,86 |
26,8 |
0,5 |
13,4 |
|
3 |
5,796 |
38,70 |
0,1 |
3,87 |
25,6 |
0,5 |
12,8 |
5,346 |
38,2 |
0,1 |
3,82 |
25,7 |
0,5 |
12,85 |
|
4 |
11,595 |
44,7 |
0,1 |
4,47 |
22,3 |
0,2 |
4,46 |
11,571 |
44,4 |
0,1 |
4,44 |
23,4 |
0,2 |
4,68 |
III |
1 |
5,847 |
38,9 |
0,1 |
3,89 |
11,2 |
0,5 |
5,6 |
2,340 |
35,2 |
0,1 |
3,52 |
11,2 |
0,5 |
5,6 |
|
2 |
5,723 |
38,7 |
0,1 |
3,87 |
27,1 |
0,5 |
13,55 |
5,625 |
38,6 |
0,1 |
3,86 |
27,1 |
0,5 |
13,55 |
|
3 |
5,827 |
38,9 |
0,1 |
3,89 |
25,8 |
0,5 |
12,75 |
5,378 |
38,4 |
0,1 |
3,84 |
25,7 |
0,5 |
12,85 |
|
4 |
11,658 |
44,9 |
0,1 |
4,49 |
23,5 |
0,2 |
4,7 |
11,643 |
38,9 |
0,1 |
3,89 |
23,5 |
0,2 |
4,7 |
Tab.2 Błędy poszczególnych mierników
Woltomierze |
Pomiar napięć |
||||||||||||
|
av dz |
cv V/dz |
Uv±ΔUmet V |
δmet [%] |
(Uv±ΔUmet)±ΔUkl V |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V1 |
3,162 |
- |
3,162±0,003 |
0,0005 |
3,165± |
|
|
|
|
||||
V2 |
35,00 |
0,1 |
3,50±0,03 |
0,026 |
3,53±0,9*10 |
|
|
|
|
||||
V3 |
6,2 |
0,5 |
3,1±0,48 |
10,7 |
3,58±0,33 |
|
|
|
|
Przykładowe obliczenia:
U=c*dz= 0,1*35,0=3,5V
ΔU =
kl - klasa przyrządu;
UN - zakres
UV -wartość zmierzona
Uv=0,5%Uv+0,01%Un=0,5%*3,5+0,01%*10=0,003
%
ΔUmet=
[V]
Wnioski
Porównując wyniki odczytów z miernika analogowego z wynikami miernika cyfrowego ( najbardziej dokładnego), zauważamy, iż różnica między nimi maleje wraz ze wzrostem mierzonego napięcia. Jest to związane z własnościami miernika magneto-elektrycznego, tzn. odczyt z tego miernika jest dokładniejszy dopiero pod koniec zakresu.
Najmniejszy błąd popełnia cyfrowy woltomierz, gdyż ma on jednocześnie niską klasę i bardzo dużą rezystancję.
Wartości wyników pomiaru napięcia sinusoidalnego miernikami napięcia stałego zależą od kształtu sygnału, gdyż odczytują one jedynie jego wartość średnią.