METROLOGIA
Sprawozdanie: POMIARY NAPIĘĆ ZMIENNYCH (ĆWICZENIE NR 5)
1. Wykreślić charakterystykę I=f(U) układu prostowniczego woltomierza prostownikowego mostkowego dla napięć dodatnich i ujemnych. Charakterystykę wyznaczyć graficznie jako sumę charakterystyki ID=f(UD) dwóch połączonych szeregowo diod oraz charakterystyki obciążenia Rp=2k Ω + RA . Założyć, że charakterystyki diod tworzących mostek Graetza są identyczne.
RA = 150,2 Ω
a) Charakterystyka diody - Wykres 1.
ID [mA] |
0 |
0,1 |
0,3 |
0,6 |
0,9 |
1,2 |
1,5 |
UD [V] |
0 |
±0,44 |
±0,48 |
±0,51 |
±0,53 |
±0,54 |
±0,55 |
b) Charakterystyka dwóch diod połączonych szeregowo -Wykres 2. Prąd (ID' = ID), napięcie (UD' = 2*UD).
ID' [mA] |
0 |
0,1 |
0,3 |
0,6 |
0,9 |
1,2 |
1,5 |
UD' [V] |
0 |
±0,88 |
±0,96 |
±1,02 |
±1,06 |
±1,08 |
±1,10 |
c) Charakterystyka obciążenia - Wykres 3. Prąd nie zmienia się, wartość napięcia liczona według poniższego wzoru:
U = ±I * (2000 Ω + RA), gdzie RA = 150,2 Ω
przykładowe obliczenia:
U = ±0,0001 * (2000 Ω + 150,2 Ω) = ±0,2150V
I [mA] |
0 |
0,1 |
0,3 |
0,6 |
0,9 |
1,2 |
1,5 |
U [V] |
0 |
±0,2150 |
±0,6451 |
±1,2901 |
±1,9352 |
±2,5802 |
±3,2253 |
d) Charakterystyka I=f(U) powstała przez zsumowanie charakterystyki dwóch diod połączonych szeregowo oraz charakterystyki obciążenia - Wykres 4.
U' = U + UD
Przykładowe obliczenia: U' = -0,2150-0,88 = - 1,095V i U' = 0,2150+0,88= 1,095V.
I [mA] |
0 |
0,1 |
0,3 |
0,6 |
0,9 |
1,2 |
1,5 |
U' [V] |
0 |
±1,095 |
±1,6051 |
±2,3101 |
±2,9952 |
±3,6602 |
±4,3253 |
2. Wykreślić na wspólnym wykresie krzywe skalowania U=f(I) badanych woltomierzy.
a) Skalowanie woltomierza prostownikowego z przetwornikiem wartości średniej
I [mA] |
1,5 |
1,2 |
0,9 |
0,6 |
0,3 |
0,1 |
U [V] |
3,83 |
3,15 |
2,44 |
1,71 |
0,99 |
0,45 |
b) Skalowanie woltomierza prostownikowego z przetwornikiem wartości szczytowej
I [mA] |
1,5 |
1,2 |
0,9 |
0,6 |
0,3 |
0,1 |
U [V] |
2,71 |
2,18 |
1,67 |
1,15 |
0,62 |
0,26 |
Krzywe skalowania woltomierzy:
3. Obliczyć minimalną wartość chwilowej rezystancji wejściowej woltomierza prostownikowego szczytowego korzystając z wyników pomiarów otrzymanych w punkcie 4.6.
Znajomość chwilowego napięcia na zaciskach wejściowych woltomierza uwe (U20), umożliwia obliczenie chwilowej rezystancji wejściowej rwe
4.Obliczyć moduł impedancji wejściowej woltomierza AC multimetru Agilent 34405A dla częstotliwości 1kHz i 10kHz. Zinterpretować wyniki obliczeń.
R=1MΩ
Stąd:
a) dla f = 1kHz
b) dla f = 10kHz
Spadek wartości impedancji ze wzrostem częstotliwości jest powodowany pojemnościowym charakterem impedancji.
5. Obliczyć błąd względny pomiaru napięcia o częstotliwości 500kHz za pomocą multimetru Agilent 34405A, jaki ma miejsce w przypadku, gdy nie używamy sondy w.cz. Przy wyznaczeniu błędu przyjąć wartość zmierzoną za pomocą sondy w.cz. jako bliższą rzeczywistej.
Jak widać z obliczeń błąd względny pomiaru jest duży, zatem należy używać sondy w.cz. do tego rodzaju pomiarów.
6. Dla wyników pomiarów przebiegów odkształconych obliczyć mnożniki poprawkowe i wyeliminować błędy metody pomiaru za pomocą multimetru ME-21. Skorygowane wyniki pomiarów zanotować w tablicy 8.
k - mnożnik poprawkowy
Fx - współczynnik kształtu przebiegu odkształconego;
- współczynnik kształtu sinusoidy
U - wartość skuteczna napięcia
- wartość średnia z modułu napięcia
Ur - napięcie rzeczywiste
Dla przebiegu sinusoidalnego:
Ur=1,01*99,4=100,394mV
Dla przebiegu prostokątnego:
Ur = 0,91*108,8=99,008mV
Dla przebiegu trójkątnego:
Ur = 1,04 * 95,6 = 99,424mV
7. Za pomocą wydruku komputerowego określić długość okresu i międzyszczytową wartość napięcia zarejestrowanych przebiegów wolnozmiennych.
Międzyszczytowa wartość napięcia: Umax - Umin = 3,010- (- 3,010) = 6,02 [V]
Okresy wyznaczone z wykresu: Ts = 110s; Tp = 100s; Tt = 106s;
Wykonała Marta Bandura IBM 3, 130876