Laboratorium Miernictwa Wtorek N 17 ^10- 18 ^45

Grupa laboratoryjna:	Ćwiczenie nr 1 Temat: Narzędzia pomiarowe Data:
Prowadzący zajęcia:		Ocena:

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia było zapoznanie się ze sposobami użytkowania analogowych i cyfrowych przyrządów pomiarowych oraz wzorców rezystancji a także nabycie umiejętności określenia niepewności wyników pomiarów wynikającej z wartości błędów granicznych tych narzędzi.

2. Dane urządzeń:

• zasilacz z regulacją napięcia 799/IV h

• multimetr cyfrowy: ΔU=0,05% X + 0,01% U_z, R_v=10MΩ 336/IV h

• woltomierz analogowy: kl. 0,5, podziałka: 0-75 nr ewid. 123

• regulowany, wielodekadowy wzorzec rezystancji: kl. 0,05 266/IV h

3. Schemat pomiarowy

W celu dokonania pomiaru rezystancji skonstruowaliśmy układ poprawnego pomiaru napięcia widoczny na poniższym rysunku:

4. Uzyskane wyniki

Wyniki pomiarów i dane pomocnicze zamieszczam w tabeli:

Woltomierz Analogowy klasy 0.5

lp.	U[V]	Uz[V]	ΔU [V]	δU [%]
1.	0,34	3	0,015	4,4
2.	0,4	3	0,015	3,8
3.	0,6	3	0,015	2,5
4.	1,65	3	0,015	0,91
5.	1,77	3	0,015	0,85
6.	2,25	3	0,015	0,67

Tabela 1

Oznaczenia:

U_z - zakres pomiaru napięcia

U- napięcie zmierzone [V]

U - błąd bezwzględny pomiaru napięcia [ V ]

δU - błąd względny pomiaru napięcia [ % ]

kl - klasa miernika ( 0,5 )

Przykładowe obliczenia:

U =
V

δU =

Multimetr cyfrowy (używany jako woltomierz cyfrowy)

Graniczny błąd bezwzględny jest sumą dwóch składników: składowej addytywnej (błąd zera) oraz składowej multiplikatywnej (błąd wzmocnienia).

ΔU=0,05% U + 0,01% U_z

Graniczny błąd względny wyrażony w [%]:

Pomiary napięcia multimetrem cyfrowym przeprowadziliśmy korzystając z dwóch zakresów dla każdego napięcia: do 1V, 10V i 100V.

Przykładowe obliczenia dla mierzenia napięcia multimetrem cyfrowym:

Tabela błędów poszczególnych pomiarów:

lp.	Uz	Zamierzona Wartość [V]	U[V]	ΔU[V]	δU[%]
1.	1	0,9	0,9237	0,00056	0,061
2.	10			0,93	0,0014	0,15
3.	10		7,5	7,523	0,0047	0,063
4.	100			7,51	0,014	0,18
5.	10		9,5	9,571	0,0057	0,061
6.	100			9,57	0,015	0,15

Tabela 2

Oznaczenia:

U_z - zakres pomiaru napięcia

U- napięcie zmierzone [V]

U - błąd bezwzględny pomiaru napięcia [ V ]

δU - błąd względny pomiaru napięcia [ % ]

5. Wykresy do uzyskanych wyników:

Wykres 1

6. Wnioski:

Analizując wyniki pomiarów i poszczególne błędy można zauważyć, że błędy dla różnych mierników różnią się od siebie:

Zauważamy , że w woltomierzu analogowym błąd wzrasta wraz ze wzrostem zakresu pomiarowego przy stałej wartości mierzonej wielkości , co wydaje się być naturalne. Jednym z najdokładniejszych rozwiązań przy pomiarze przyrządem analogowym jest taki dobór zakresu , aby wychylenie wskazówki było powyżej 2/3 podziałki na tarczy przyrządu ponieważ błędy są najmniejsze dla max. wychyleń wskazówki miernika (należy dobrać odpowiedni zakres ; dobór zakresu mniejszego może spowodować uszkodzenie wskazówki). Przykład celowości takiego doboru można zauważyć w pomiarach nr 1 i nr 6 w tabeli nr 1, gdzie dla wartości prawie 10 razy mniejszej od zadanego zakresu błąd względny wynosi 4,4%, a dla wartości wynoszącej 75% zakresu, zaledwie 0,67%. Dzięki tym dwóm przykładom można pokazać, że dzięki odpowiedniemu doborowi zakresu pomiarowego możemy zmniejszyć błąd względny nawet 7-krotnie.

Dokładność woltomierza cyfrowego zależy od zakresu tzn. im zakres mniejszy tym pomiar posiada więcej cyfr znaczących (mierzona wartość musi zawierać się w tym zakresie). Wytłumaczyć to można na podstawie pomiaru pierwszego z tabeli nr 2. Przyjmując wartość zamierzoną i badając ją na zakresie, gdzie przewidujemy iż wartość będzie wynosiła ok. 90% zakresu, otrzymujemy błąd względny na poziomie 0,06%, jeśli natomiast zmienimy zakres na taki, że wartość mierzona wynosi mniej niż 10% zakresu, wtedy błąd względny pomiaru znacznie wzrasta, do poziomu 0,15, czyli ponad dwukrotnie.

Politechnika Wrocławska

---