III inf. Sekcja I	Wykonawcy Patrycja Kuć Arkadiusz Krzystała			Ocena
Ćwiczenie nr	Temat METODY POMIARU REZYSTANCJI	Data wykonania: 05.11.98.	Data oddania: 26.11.98

1. Wstęp.

Bezpośredni pomiar wielkości X za pomocą miernika nie zawsze jest możliwy i docelowy . Stosuje się wtedy przekształcenie wielkości X w inną , łatwiej mierzalną, oznaczamy ją Y . Zamiana wielkości X na wielkość Y przy zachowaniu informacji o wielkości X nosi nazwę przetwarzania, a układ, za pomocą którego dokonuje się tej operacji nazywany jest przetwornikiem pomiarowym.

X X Y

wielkość Y sygnał

mierzona pomiarowy

rys.1 Symbol graficzny przetwornika pomiarowego.

2. Badanie przetwornika R/U (rezystancja / napięcie).

Układ ten zbudowany został na wzmacniaczu operacyjnym μA741 w układzie z ujemnym sprzężeniem zwrotnym .

a) Charakterystyka przetwarzania U_WY = f(R_X) dla przetwornika liniowego

U_WY[V]

R_X[Ω]

napięcie zasilania U_zaś = 15V

napięcie odniesienia U_o = 1,0057V

napięcie nie zrównoważenia wzmacniaczy ok. 2 m V

Tabela pomiarowa

Lp.	Rw	Rx	Uwy
	[kΩ]	[Ω ]	[ V ]
1	1	1	-11,279
2	1	3	-11,279
3	1	10	-11,260
4	1	30	-11,279
5	1	100	-9,696
6	1	300	-3,237
7	1	1000	-1,008
8	1	3000	-0,335
9	1	10000	-0,100
10	1	30000	-0,032
11	1	100000	-0,008
12	1	300000	-0,002

Równanie przetwarzania tego układu przy założeniu idealności wzmacniacza operacyjnego wyraża się wzorem :

U_wy = - * R_x

gdzie

U₀ - stałe napięcie odniesienia wynoszące w przybliżeniu 1 V ,

R_w - rezystor wzorcowy służący do zmiany zakresu pomiarowego .

Czułość dla przetwornika R/U.

Wzór na czułość przetwornika ma postać :

S =

S = 0,001057

b) charakterystyka przetwarzania dla przetwornika nieliniowego

Przetwornik nieliniowy uzyskamy jeżeli zmienimy miejscami R_x z R_w w układzie .

Tabela pomiarowa :

Lp.	Rw	Rx	Uwy
	[kΩ]	[kΩ]	[ v ]
1	1	1	-11,344
2	3	1	-11,347
3	10	1	-11,333
4	30	1	-11,354
5	100	1	-10,165
6	300	1	-3.381
7	1000	1	-1,054
8	3000	1	-0,353
9	10000	1	-0,104
10	30000	1	-0,034

Charakterystyka przetwarzania U_WY = f(R_W) dla przetwornika nieliniowego

Wzór na czułość przetwornika ma postać :

S =

Obliczanie czułości przetwornika nieliniowego

S₁ = 1,50*10^-3 S₂ = 2,00*10^-3 S₃ = -1,05*10^-3

S₄ = 1,698*10^-2 S₅ = 3,392*10^-2 S₆ = 3,32*10^-3

S₇ = 3,505*10^-4 S₈ = 3,5571*10^-5 S₉ = 3,5*10^-6

W przypadku przetwornika nie liniowego czułość nie jest stała , zmienia się w zakresie od 1,698*10^-2 do 3,5*10^-6

3. Badanie przetwornika L/F (indukcyjność / częstotliwość)

Indukcyjność badanych cewek wyznaczono korzystając z wyznaczonej charakterystyki

dla cewek wzorcowych przy stałym napięciu zasilania U_zaś = 9 V.

Tabela pomiarowa

Lp.	UWE	f [MHz]	L(odczytane)[μH]
1	8,996	32,224	-
2	8,992	26,651	-
3	8,993	5,796	7 μH
4	8,991	14,740	-
5	8,991	9,549	1,1 μH
6	8,991	0,315	2,5 mH
7	8,994	7,688	2,2 μH
8	8,994	10,575	0,3 μH
9	8,994	0,919	0,25 mH
10	8,995	1,348	0,15 mH
11	8,994	2,888	23 μH

Charakterystyka f = f (U_WE) przetwornika L/f

Pomiar częstotliwości dla 10 wzorcowych indukcyjności, przy napięciu U=9 V

Tabela pomiarów

Lp	L[μH]	UWE[V]	f[MHz]
1	0.1	9,018	16,067
2	0.25	9,017	14,021
3	1.2	9,015	9,627
4	5	9,011	6,986
5	17.5	9,010	3,896
6	75	9,010	3,027
7	300	9,009	0,640
8	1250	9,009	0,322
9	5000	9,009	0,280
10	20000	9,009	0,279

Wzór na czułość przetwornika ma postać :

gdzie

C - pojemność połączonych szeregowo C₂ i C₃

C₁ = 750 pF

C₂ = 200 pF

C₃ = 200 pF

C = 100 pF

Korzystając z zamieszczonej powyżej tabeli pomiarowej możemy obliczyć czułość przetwornika L/f :

S₁ = 0,002364 S₂ = 0,001495 S₃ = 0,000682
S₄ = 0,000334 S₅ = 0,000179 S₆ = 8,63E-05
S₇ = 4,32E-05 S₈ = 2,11E-05 S₉ = 1,06E-05

S₁₀ = 5,29E-06

Charakterystyka przetwornika L/f

L(μH)

f [MHz]

Zlinearyzowana charakterystyka przetwornika L/f

L(μH)

f [MHz

4. Wnioski.

Celem przeprowadzonego ćwiczenia było zapoznanie się z budową i zasadą działania

przetworników pomiarowych : rezystancja - napięcie oraz indukcyjność - częstotliwość.

Dla przetwornika R/U rozpatrzono dwa przypadki: przetwornik liniowy i nieliniowy.

Charakterystyka przetwarzania przetwornika liniowego odbiega dość znacznie od normy, co może być spowodowane znacznymi niedokładnościami pomiaru związanymi z zmieniającą się temperaturą przetwornika podczas jego pracy. Przetwornik przed rozpoczęciem pomiarów powinien przez dłuższy czas być włączony, aby ustalona została jego temperatura. Warunek ten jednak z powodu ograniczonego czasu przeprowadzania ćwiczenia nie został spełniony.

Wykonane pomiary umożliwiły nam obliczenie czułości dla tych przetworników.

Z tego też powodu czułość przetwornika liniowego, która powinna być stała zakresem zmian była bliska przetwornikowi nieliniowemu, który zawierała się pomiędzy 1,698*10^-2 a 3,5*10^-6.

Następnie badano przetwornik L/f . Przeprowadzaliśmy pomiary dla indukcyjności wzorcowych . Na podstawie tych pomiarów ( zamieszczonych w tabeli pomiarowej ) wykreślona została charakterystyki L = f ( f ) oraz f = f(U_WE).

Na podstawie przeprowadzonych pomiarów zaobserwowano zależność, że wraz ze wzrostem indukcyjności cewki maleje częstotliwość.

1

8

rys. 2. hemat

---