LABORATORIUM Z METROLOGII
Data wykonania: 31.03.98 Data oddania: 07.04.98	TEMAT: ZASTOSOWANIE INTERFEJSU POMIAROWEGO IEC-625 DO POMIARU KONDUKTYWNOŚCI	Paweł Kisielewicz Marek Kmiecik

DYSPOZYCJE

1. Wykonać pomiar rezystancji próbki miedzi metodą bezpośrednią i kompensacyjną,

2. Wykonać pomiar rezystancji próbki aluminium metodą bezpośrednią,

3. Na podstawie pomiarów wyciągnąć wnioski dotyczące jakości metod.

SCHEMATY POMIAROWE

Układ pomiarowy do pomiaru rezystancji metodą kompensacyjną:

Układ laboratoryjny do pomiaru konduktywności:

Zasada pomiaru rezystancji metodą kompensacyjną jest łatwa w realizacji .

W szeregowy obwód składający się z nieznanej rezystancji Rx i oporu normalnego Rn włącza się źródło prądowe. Wartość prądu pochodząca z tego źródła musi być stała, taka sama podczas pomiaru Ux i Un. W wyniku przepływu prądu przez rezystancję Rx i Rn powstają spadki napięcia na nich. Napięcie kompensacji pochodzące ze stabilizowanego źródła napięcia włącza się przeciwnie do napięcia Ux. Regulując napięcie kompensacjne, dążymy do stanu kiedy Ux = Uk, objawia się to zerowym wychyleniem wskaźnika równowagi.

W drugim etapie dokonuje się identycznych czynności pomiarowych z rezystancją normalną Rn .

Wartość rezystancji nieznanej R_X1oraz R_X2 oblicza się ze wzoru:

gdzie:

R­_X1, R­_X2 - wartości rezystancji nieznanej,

U_X1 - wartość zmierzonego napięcia na R_X,

U_N1 - wartość zmierzonego napięcia na R_N,

R_N - wartość oporu wzorcowego 0,001 Ω,

U_X2 - wartość zmierzonego napięcia na R_X,

U_N2 - wartość zmierzonego napięcia na R_N,

Przykładowe obliczenia dla pomiaru rezystancji próbki miedzianej metodą kompensacyjną:

Wartości poszczególnych wielkości obliczonych nieznacznie różnią się od wartości wyliczonych przez program .

WNIOSKI

W naszym ćwiczeniu przeprowadziliśmy pomiar trzech próbek metali, badając je pod kątem oporu.

Pomiary przeprowadzaliśmy metodami: kompensacyjną i bezpośrednią.

Do przeprowadzenia pomiarów wykorzystaliśmy interfejs pomiarowy IEC-625. W interfejsie tym urządzenia sterujące, rejestrujące i przyrządy pomiarowe połączone są równolegle do magistrali cyfrowej, której zadaniem jest przesyłanie rozkazów i instrukcji organizujących pracę systemu oraz zbieranie informacji o stanie urządzeń i wyników pomiarów. Schemat układu laboratoryjnego do pomiaru konduktywności jest zamieszczony w schematach pomiarowych.

Obydwie metody obarczone są pewnymi błędami pomiarowymi. Błędy te mogą zmieniać się w czasie, w zależności od różnych czynników zewnętrznych, mogą wynikać z niedoskonałości samej metody. Czynnikami, które w dużej mierze wpływają na jakość pomiarów jest zjawisko Siebeka-Peltiera, czyli powstawania sił termoelektrycznych na styku dwóch różnych metali o niejednakowej temperaturze.

W celu eliminacji wpływu tych sił części przewodzące powinny być wykonane z materiałów, dla których siły termoelektryczne są małe. Jeśli wartości tych sił są niezmienne, wynik pomiaru stałoprądowego można od nich uniezależnić wykonując parzystej liczby pomiarów. Średnia pomiarów dla zmienianych kierunków przepływu prądu jest wolna od wpływu sił termoelektrycznych.

Uzyskane przez nas wyniki pomiarów odbiegają nieco od tablicowych wartości konduktywności. Uzyskaliśmy dla miedzi konduktywność 5,694⋅10⁶ , podczas gdy wartość tablicowa dla miedzi wynosi 5,7⋅10⁷ [s/m]. Dla aluminium natomiast ta wartość konduktywności wyniosła 2,58⋅10⁷ podczas gdy wartość tablicowa 3,5⋅10⁷ [s/m]. Różnice rzędu wielkości jakie uzyskaliśmy są przyczyną złego pomiaru napięcia U_X1, który jest obarczony błędem właśnie przesunięcia rzędu wielkości.

W naszym ćwiczeniu celowo pomiary wykonywaliśmy dwoma metodami aby porównać ich dokładność. Jak widać metoda kompensacyjna daje większą dokładność pomiaru. Widać to na podstawie odchylenia standardowego, które jest parametrem przeciętnego odchylenia poszczególnych próbek od wartości średniej. Jak widać to odchylenie jest mniejsze dla metody kompensacyjnej. Niestety obliczone przez nas wartości R_X1, R_X2 nie są jednakowe z wynikami przedstawionymi przez program. Przyczyną tego może być niewielka różnica w algorytmie liczenia tych wartości.

3

---