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 I_D=f(U_D) dwóch połączonych szeregowo diod oraz charakterystyki obciążenia Rp=2k Ω + R_A . Założyć, że charakterystyki diod tworzących mostek Graetza są identyczne.

R_A = 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 (I_D' = I_D), napięcie (U_D' = 2*U_D).

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 + R_A), gdzie R_A = 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 + U_D

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 u_we (U₂₀), umożliwia obliczenie chwilowej rezystancji wejściowej r_we

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

F_x - współczynnik kształtu przebiegu odkształconego;

- współczynnik kształtu sinusoidy

U - wartość skuteczna napięcia

- wartość średnia z modułu napięcia

U_r - 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: U_max - U_min = 3,010- (- 3,010) = 6,02 [V]

Okresy wyznaczone z wykresu: T_s = 110s; T_p = 100s; T_t = 106s;

Wykonała Marta Bandura IBM 3, 130876