POMIAR-jest to zbiór operacji (czynności) mających na celu wyznaczenie wielkości wartości mierzonej. WIELKOŚĆ-jest to cecha zjawiska ciała lub substancji którą można rozróżnić jakościowo i określić ilościowo. WARTOŚĆ-jest to wielkość wyrażona iloczynem liczby i jednostki miary. WYNIK POMIARU-jest to wartość wielkości otrzymana w pomiarze. JEDNOSTKA MIARY-jest to wartość wielkości umownie przyjęta za jednostkową (której wartość liczbowa umownie jest równa 1). METROLOGIA ( miernictwo )- jest to dziedzina wiedzy zajmująca się pomiarami. DOKŁADNOŚĆ-określa nam zgodność pomiędzy wynikami pomiarów a wartością prawdziwą. PRECYZJA-jest to zgodność pomiędzy wynikami pomiarów otrzymywanych w takich samych warunkach. Mezurand - to co mierzymy. BŁĄD POMIARU-(pojęcie ilościowe) jest to niezgodność wyniku pomiaru z wartością prawdziwą wielkości miezonej ΔX=X-X błąd bezwzględny jest wielkością niezależną X - wartość otrzymana w wyniku pomiary X - wartość prawdziwa BŁĄD WZGLĘDNY-nie ma jednostki ,jest wielkością niemianowaną. δX=ΔX/X BŁĄD ZREDUKOWANY (unormowany, zakresowy, sprowadzony) jest to błąd odniesiony do pewnej wielkości charakterystycznej ;błąd ten określony jest dla przyrządu. ΔzakresX=ΔX/Xzakres (ten błąd jest wykorzystywany przez producentów do określania klasy przyrządu ). BŁĄD GRANICZNY(ΔmaxX)-jest to taka ekstremalna wartość błędu dodatnia lub ujemna, taka że prawdopodobieństwo jej przekroczenia przez wartość błędu z któregokolwiek pomiaru jest znikomo mała. X-ΔmaxX < X < X+ΔmaxX BŁĄD GRANICZNY UNORMOWANY odniesiony do zakresu ,błąd ten służy do określenia klasy przyrządu pomiarowego. KLASA PRZYRZĄDU pomiarowego jest to wartość liczbowa błędu max zakresowego wyrażona w % oznaczamy klasę podając liczbę bez znaku %: 0,1 ; 0,2 ; 0,5 ; 1 ; 1,5 ; 2,5 ; 5 Jeżeli na przyrządzie jest napisane 0,1 tzn. że max błędy tego przyrządu odniesione do zakresu są równe 0,1 % , jest to prawda pod warunkiem że przyrząd znajduje się w tzw. warunkach odniesienia. BŁĄD POMIAROWY PRZYRZĄDU-jest to błąd ,który przyrząd popełnia gdy znajduje się w warunkach odniesieni BŁĘDY DODATKOWE-są to błędy, które popełnia przyrząd wielkości wtedy gdy wielkości wpływające mają wartości inne niż wartości odniesienia. BŁĘDY SYSTEMATYCZNE to jest taki składnik błędu, który jest stały lub zmienia się według jakiegoś znanego prawa dla różnych wyników pomiarów. BŁĄD METODY jest to błąd ,który wynika z zastosowania niewłaściwej metody pomiaru z punktu widzenia właściwości użytych narzędzi pomiarowych. BŁĘDY GRUBE są to błędy o dużych wartościach wynikające głównie z niewłaściwej obsługi przyrządów, ze złego odczytu pomiaru ,mogą wynikać z przypadkowych silnych zakłóceń ,z uszkodzenia aparatury. BŁĘDY PRZYPADKOWE zmieniają się w sposób nieprzewidywalny w serii realizowanych pomiarów w niezmiennych warunkach, przeciwstawienie błędów systematycznych. Zachowanie się błędów przypadkowych bardzo dobrze opisuje rozkład normalny: p(x)=....................................... x-wartość oczekiwana, średnia δx-odchylenie standardowe, błąd średniokwadratowy PRZEDZIAŁEM UFNOŚCI nazywamy symetrycznie zdefiniowany przedział x- δx-odchylenie standardowe= Rozkład prostokątny-obrazuje błędy kwantowania woltomierzy cyfrowych δ­x=a/...... Przedział ufności- p(...... Rozkład trójkątny-opisuje błędy w częstościomierzu cyfrowym δx=a/..... Przedział ufności p(....... Rozkład normalny-większość zjawisk jest bardzo dobrze przybliżona rozkładem normalnym δx=a/3 Przedział normalny p(...... CENTRALNE TWIERDZENIE GRANICZNE-jeżeli jakaś zmienna jest sumą innych zmiennych losowych o dowolnych rozkładach, to wraz ze wzrostem liczby sumowanych zmiennych, rozkład tej sumy dąży do rozkładu normalnego. NIEPEWNOŚĆ POMIARU-jest to parametr związany wynikiem pomiaru charakteryzujący rozrzut wartości, który można w uzasadniony sposób przypisać wynikowi pomiarów. NIPEWNOŚĆ STANDARDOWA-jest to niepewność wyniku pomiaru wyrażona przez odchylenie standardowe, oznaczamy (u) Niepewności typu A- są to niepewności, które są obliczane metodami statystycznymi (ui) Niepewności typu B- są obliczone metodami innymi niż statystyczne (uj) Niepewności typu A wyznaczamy na podstawie obróbki danych eksperymentalnych, które wybraliśmy w serii (Z serii pomiarów wyznaczamy odchylenie standardowe eksperymentalne wartości średniej). Niepewności typu B wyznaczamy na podstawie: -danych fabrycznych przyrządu pomiarowego -danych otrzymanych w wyniku kalibracji przyrządu -danych dostępnych w literaturze -pomiarów wykonanych wcześniej, W wyniku sumowania niepewności standardowych otrzymujemy niepewność standardową złożoną: uc=.......... WYZNACZANIE NIPEWNOŚCI ROZSZEŻONEJ-U U=k*uc k- wsp. rozszerzenia musi mieć taką wartość, aby niepewność rozszerzona U określała połowę przedziału, którego z założonym prawdopodobieństwem leży wartość prawdziwa wyniku pomiaru. ZAPIS WYNIKU: x=..... Przy czym tak zapisanym wynikiem pomiaru powinno się podawać: -składniki A i B uwzględnione w wyniku pomiaru -sposób wyliczenia każdego ze składników sposób doboru współczynnika rozszerzenia k, który został przyjęty jeśli, k różne od 2 ROZKŁAD T-STUDENTA-jeśli n<10, rozkład normalny zaczyna być mało dokładny, szczególnie dla wysokich poziomów ufności, wtedy stosujemy rozkład t-studenta. PRZYKŁAD ZAPISU WYNIKU: ms=(100.0247....0.00070)g gdzie liczba po znaku ..... jest niepewnością standardową złożoną U=k*uc Uwagi: -błędne są zapisy w % (nie można sumować wielkości wyrażonych w różnych jednostkach) -zawsze podajemy te same cyfry znaczące w wyniku pomiaru i niepewności -niepewności(błędy również) podajemy z jedną lub dwoma cyframi znaczacymi. Miernik - przyrząd pomiarowy, który określa wartość mierzonej wielkości za pomocą tylko jednego wskazania {w odróżnieniu od liczników które wskazują wynik pomiaru jako różnicę dwóch wskazań} Miernik analogowy - przyrząd w którym jest ściśle związane wskazanie z wartością wielkości mierzonej za pomocą funkcji ciągłej , czyli Y=F(x) Czułość miernika - oznaczana literką `s', jako stosunek przyrostu sygnału wyjściowego do przyrostu sygnału wejściowego s=dY/dX Stała miernika ( przetwarzania) - C=1/s jest to taka liczba , przez którą trzeba przemnożyć wskazanie Y , aby otrzymać wielkość mierzoną x ca=[A/dz] - stała amperomierza cv=[V/dz] - st. Woltomierza cw=[W/dz] - st. Watomierza Przyrządy o działaniu bezpośrednim - przyrządy , które energię potrzebną do wychylenia wskazówki pobierają z obwodu mierzonego. Mierniki o działaniu pośrednim -czerpią energię do odchylenia wskazówki z dodatkowego żródła energi, potrzebują zasilania. MIERNIK ELEKTROMECHANICZNY(woltomierz magnetoelektryczny z ruchomym magnesem) 1)tor pomiarowy -jest to część obwodu elektrycznego miernika , do którego dołączone jest napięcie lub prąd powodujący odchylenie wskazówki, (tor pomiarowy w tym przypadku składa się z rezystora szeregowego i cewki miedzianej) można wyróżnić tor pomiarowy prądowy i napięciowy, jeżeli przyczyną odchylenia jest prąd to mówimy o torze prądowym 2)ustrój pomiarowy - to część przyrządu na którą działa wielkość mierzona powodująca odchylenie organu ruchomego - ustrój pomiarowy składa się z nieruchomej cewki i z części ruchomej nazywanej organem ruchomym. 3)urządzenie wskazujące jest to ten zespół elementów miernika , który służy do wskazania wartości wielkości mierzonej ; na urządzenie wskazujące składa się wskazówka i podziałki. Podziałka jest to zbiór wskazów i ocyfrowań 4)podzielnia - powierzchnia na której naniesiona jest podziałka i inne oznaczenia przyrządu. 5)działka elementarna (e) - jest to odległość pomiędzy dwiema sąsiednimi wskazami. 6) wskaz zerowy - wskaz przyporządkowany cyfrze zero. 7) zero mechaniczne - jest to położenie równowagi do którego dąży wskazówka gdy ustrój pomiarowy nie jest zasilany. 8) zero elektryczne - jest to położenie równowagi , do którego dąży wskazówka, gdy wielkość mierzona jest równa zero. Klasa przyrządu - określa graniczną wartość błędu pomiaru przyrządu w warunkach odniesienia ( czyli błędu podstawowego) , i ta wartość jest wyrażona w % wartości umownej (charakterystycznej) - wartością charakterystyczną jest zakres wskazań przyrządów 1 - wartością charakterystyczną jest długość łuku podziałki - wartością umowną jest wartość wskazywana (ile aktualnie wynosi wynik pomiaru) 1 - - wartością umowna jest róna obszarowi pomiarowemu (dla przyrządów dla , których skala jest liniowa , obszar wskazań obejmuje całą podziałkę , w niektórych skala jest nieliniowa i obszar pomiarowy może być oznaczony za pomocą kropek 0 .20 40 60. 100  Przeciążaloność przyrządów elektromechanicznych: przeciążalonść długotrwała: w ciągu 2 godzin przyrząd powinien otrzymać 120% wartości znamionowej i po tym czasie, bezpośrednio po wyłączeniu odchylenie od 0 nie powinno przekraczać 1%; po całkowitym ostygnięciu przyrząd powinien spełniać wszystkie wymagania przeciążalonść krótkotrwała W przypadku przeciążeń krótkotrwałych; że po wystąpieniu takiego przeciążenia po ewentualnym sprowadzeniu wskazań zerowych na działkę zerową (po korekcji zera) przyrząd powinien spełniać wymagania bezwładności (ma spełniać wymagania przepisów) MIERNIKI MAGNETOELEKTRYCZNE W mierniku magnetoelektrycznym wykorzystujemy zjawisko wykorzystywania siły działającej na przewód przewodzący prąd umieszczony w polu magnetycznym. Budowa mierników magnetoelektrycznych. W rzeczywistości zamiast przewodu umieszczamy ramkę w polu magnetycznym. Pożądane jest aby moment napędowy (Mn) nie zależał od wychylenia. Mn=B*I*z*l*a*cosα=k*I moment napędowy jest proporcjonalny do prądu I sposób zawieszenia ramki: sprężynki doprowadzają prąd do ramki w miarę jak ramka odchyla się od położenia równowagi to sprężynki wytwarzają moment zwrotny (Mk) Jeżeli cewka odchyla się od położenia równowagi pod wpływem momentu napędowego to od razu pojawia się przeciwnie skierowany moment zwrotny pochodzący od sprężynek { Mz=c*α, c-stała sprężynek} Są dwa momenty działające na ramkę:(Mz,Mn)Przebieg ustalenia się wskazań (dla różnych przyrządów są inne, zależy to od tłumienia otóż aby przyrząd osiągnął stan ustalony musi ruch być odpowiednio tłumiony). Często konstrukcje tych przyrządów wyposażone są w tłumiki, tłumik wytwarza moment tłumiący dzięki temu wskazania osiągają stan ustalony. W przypadku mierników ME tłumienie zastosowane jest tzw. ramkowe, tłumienie ramkowe polega na tym, że cewka nawinięta jest na ramkę, która stanowi zwój zwarty, czyli w polu magnesu porusza się cewka, która wytwarza moment napędowy, ale również porusza się jeden zwój zwarty (ramka stanowi zwój zwarty). Ten zwarty zwój poruszając się w polu magnetycznym powoduje, że indukują się w nim prądy wirowe i one tłumią ruch. AMPEROMIERZE MAGNETOELEKTRYCZNE Bezpośredni: Do 100mA, ale jest to za mało dla wielu potrzeb dlatego typowo te ustroje występują w połączeniu z bocznikiem, czyli z rezystorem, który łączymy równolegle do ustroju, jeżeli ustrój ma jakąś rezystancję Ra, a bocznik jakąś rezystancję Rb, to możemy stosunkowo łatwo ustalić jak zmienia się zakres przyrządu zależnie od proporcji tych rezystorów. ΔU=Ia*Rb=Ib*Rb=(I-Ia)Rb Rb=Ia*Ra/(I-Ia)=1/((I/Ia)-1)*Ra I/Ia=m - mnożnik zakresu, czyli liczba „m” mówi nam ile razy zwiększamy zakres Pojawia się problem temperaturowy. -Bocznik wykonujemy, który jest mało wrażliwy na temperaturę, bo jest to rezystor, który powinien mieć konkretną wartość, a więc jego rezystancja (temperatura zmienia się niewiele) -cewka nawinięta jest drutem miedzianym silnie zmienia swoją rezystancję w funkcji temperatury, przeciętnie na każde 10 stopni zmienia się 4%, W związku z tym w praktyce stosuje się modyfikację tego układu, a mianowicie w szereg z ustrojem łączy się dodatkowy rezystor Rmn (rezystor z manganianu charakteryzujący się bardzo małym współczynnikiem temp., rezystancji i włączeniem tego rezystora powoduje, że zmiany prądu w tej gałęzi w funkcji temp. są dużo większe, wartość tego rezystora musi być odpowiednio dobrana do klasy przyrządu; im przyrząd wyższej klasy tym błędy od temp. muszą być mniejsze i tym większa jest rezystancja). Mierniki ME stosowane są do pomiaru napięć i prądów stałych. Nic nie stoi na przeszkodzie aby włączyć taki miernik pod napięcie inne niż stałe (i jakoś on się będzie zachowywał); Zastosowanie mierników ME przy pomiarach napięć przemiennych. Napięcie prąd - stałe,zminne - nieokresowe, okresowe, sygnały przemienne, sygnały tętniące Wartość skuteczna jest to pierwiastek z wartości średniego kwadratu. Wartość skuteczna prądu przemiennego, jest równa takiej wartości prądu stałego, które wytworzą taką samą energię w odbiorniku w tym samym czasie (równość energii lub mocy) Wartość średnia prądu przemiennego, jest to taka wartość prądu stałego, który przenosi w tym samym czasie taki sam ładunek (równość ładunków) Miernik ME mierzy wartość średnią, to wiemy, że nie ma praktycznie żadnego zastosowania do pomiaru w obwodach zasilanych napięciem przemiennym. Są bardzo popularne, proste, tanie układy, które potrafią prostować (czyli ukł. typu dioda) w ustroju ME buduje się przyrządy do pracy w obwodach zasilanych napięciem przemiennym, w ten sposób, że łączy się je z ukł. prostowniczym. Zastosowanie prostownika pozwala wykorzystać miernik ME do pomiaru napięć przemiennych. Taki najprostszy ukł. stosuje się rzadko, z tego względu, że prostuje tylko jednopołówkowo i po pierwsze miernik ma mniejszą czułość to jest obciążane niekorzystnie, ponieważ prąd, który płynie przez woltomierz jest również prostowany w pojedynczych półokresach i często powoduje znaczne zakłócenia w działaniu tego układu. Układ Greatza Ta konstrukcja umożliwia budowę woltomierza, który z powodzeniem możemy zastosować do pomiaru napięć przemiennych. Pewną wadę w tym ukł. jest to, że w szereg z miernikiem są włączone 2 diody. To jest problem, ponieważ na każdej diodzie jest pewien spadek napięcia (i to duży), a diody są nieliniowymi elementami, a dwie diody jeszcze bardziej zakłócają pracę. Dlatego często stosuje się mostek diodowo - rezystorowy. W miernikach ME są dwie podziałki, jedna liniowa do pomiaru napięcia stałego, a druga nieliniowa do pomiaru napięcia przemiennego Ponieważ ustrój jest zasilany przez prostownik, a więc miernik mierzy wartość średnią napięcia, a więc wskazania w takim mierniku są α=k*Usr ponieważ jednak napięcie średnie jest mało interesujące dla użytkownika natomiast więcej informacji niesie wartość napięcia skutecznego, to stosuje się, że wszystkie wskazania, całą podziałkę konstruuje się w ten sposób, aby odczytywać wartości skuteczne, czyli stosuje się współczynnik kształtu. TRUE RMS - prawdziwa wartość skuteczna, tzn. że dany miernik mierzy zgodnie z definicją wartość skuteczną tzn. podnosi do kwadratu, uśrednia i oblicza z tego pierwiastek. To ma takie znaczenie, że jeżeli mierzymy inny sygnał niż sinusoidalny, to taki miernik popełnia znaczne błędy. Termopara jest to połączenie dwóch różnych metali, jeżeli pomiędzy punktem połączenia a tzw. wolnymi końcami występuje pewna różnica temperatur, to pojawia się różnica potencjałów na tych wolnych końcach. Ustrój ME mierzy napięcie na termoparze. Omomierz jest najdokładniejszy na środku skali natomiast na początku i na końcu skali jego błędy bardzo silnie rosną. Należy tak dobrać zakres omomierza, aby wykonywać pomiary mniej więcej dla środka zakresu. Dla użytkownika jest bardzo ważne gdzie w omomierzu szeregowym jest + baterii, to jest bardzo istotne żeby wskazać elementy przewodnikowe i jeżeli jest to samodzielny przyrząd to jest to wyraźnie oznaczone. Omomierz szeregowy musimy przed każdym pomiarem wyregulować. Omomierze ME ilorazowe (logometry) Jeżeli poprzednio cewka zajmowała położenie równowagi takie, że moment napędowy równoważył się z momentem zwrotnym, to tutaj wskazówka zajmuje położenie równowagi, gdy Mn1 zrównoważy się z Mn2 i ponieważ istnieje nierównomierna szczelina, to ta równowaga występuje w różnych miejscach. I ogólna idea jest taka, że tak dobiera się kształt szczeliny aby wychylenie miernika było funkcją ilorazu 2 prądów. Dzielniki napięciowe stosujemy w połączeniu dwóch woltomierzy. Woltomierz ma pewną rezystancję Rw, którą bocznikuje rezystancję R2, dlatego rzeczywista przekładnia tego ukł. będzie inna niż wyliczona ze stanów rezystancji, albo jest woltomierz o tak dużej rezystancji wewnętrznej Rv, że jego skutek pomijamy, ale częściej zdarza się, że dany dzielnik współpracuje tylko prawidłowo z konkretnym typem woltomierza i to na konkretnym jego zakresie. Sonda wysokonapięciowa - mierzymy napięcie w ukł., który jest uziemiony, albo mierzymy napięcie wysokie w układach bardzo małej mocy. Taka sonda ma swój typ i on jest skojarzony z typem woltomierza i jeszcze na wybranym zakresie, bo w przeciwnym razie możemy popełnić spore błędy pomiarów. Wady mierników ME :-mała rezystancja wej. -niewielkie zakresy napięcia; Dlatego też dość popularnymi rozwiązaniami są mierniki ME ze wzmacniaczami elektronicznymi. Miernik ME ze wzm. elektronicznym nie oznacza to, że miernik musi być zrobiony na dyskretnych tranzystorach, czyli technologia wykonania tych wzmacniaczy nie ma nic wspólnego z symbolem tranzystora, jak również takim typem przewodności. Praktycznie w miernikach ME ze wzm. elektronicznym stosuje się jedną i tą samą konfigurację, a mianowicie wzmacniacza z ujemnym sprzężeniem zwrotnym w konfiguracji nieodwracającej. Galwanometry ME: -bardzo czuły amperomierz, dla galwanometru nie podaje się zakresu prądowego, natomiast podaje się jego 2 parametry podstawowe: a) stałą prądową b) czułość prądową Przeciętny galwanometr ma około α=70 działek. UWAGA!!! Galwanometry mają specyficzną konstrukcję cewki, mianowicie cewka ruchoma jest zawieszona na taśmach (a nie na sprężynkach zwrotnych), Wskazówka stosowana jest zazwyczaj świetlana, cewka nie posiada metalowej ramki (w układach ME metalowa ramka służyła do wytwarzania momentu hamującego). W sposób jaki galwanometr osiąga stan ustalony zależy od rezystancji z którą współpracuje i jest ona zdefiniowana jako rezystancja krytyczna. Jeżeli podłączymy do galwanometru obwód, który galwanometr ze swojej strony widzi jako rezystancja o wartości krytycznej to otrzymujemy ten optymalny ruch tzw. ruch krytyczny, czyli najszybsze ustalenie. Jeżeli tłumienie jest zbyt duże czyli R<Rkr, to te prądy będą większe, tłumienie jest silniejsze mamy ruch przytłumiony jeżeli mamy R<Rkr to tłumienie jest bardzo małe i galwanometr bardzo długo się ustala. Szczególnie niebezpieczna jest sytuacja kiedy R=∞, kiedy w ogóle galwanometr odłączymy od obwodu, to w takim przypadku galwanometr nie jest w ogóle tłumiony i bardzo łatwo można go uszkodzić mechanicznie. Niektóre galwanometry mają tą rezystancję krytyczną, która zależy od konstrukcji przyrządu może być ta rezystancja regulowana. Możemy spotkać: 1. Galwanomtry balistyczne- służą do pomiaru ładunku elektrycznego Q [C]. 2. Galwanometry przetłumione zwane również fluksometrami - do pomiarów wielkości magnetycznych MIERMIKI MAGNETO ELEKTRYCZNE: -mała rezystancja wejściowa -niewielkie zakresy napięcia Dlatego też popularnymi rozwiązaniami są mierniki ze wzmacniaczami elektronicznymi (wzmacniacz z ujemnym sprzężeniem zwrotnym w konfiguracji nieodwracającej ). musimy pamiętać że mierniki ME mają równomierną podziałkę, a wynika to stąd że moment napędowy jest proporcionalny do prądu . pole magnesu trwałego w tych usroiach jest stosunkowo silne 200-300mT i odporne na zewnętrzne pole magnetyczne . stosujemy do pomiarów prądów i napięć stałych i wtedy mamy odchylenie równe mierzonej wartości możemy rozszerzać zakres amperomierze-bocznik woltomierze-rezystory szeregowe . Dla wysokich napięć nie stosujemy oporników szer tylko dzielniki napięciowe ze względu na wytrzymałość napięć izolacji w tych miernikach występuje silny wpływ temperatury dlatego zawsze stosujemy praktycznie ustrój połączony szeregowo z rezystorem dodatkowym. Buduje się również omomierze szeregowe z tych ustrojów, które są czułe na wpływ napięcia zasilającego ale możemy skonstruować ustrój tzw. ilorazowy w którym wychylenie zależy od stosunku prądu. Galwanometr, bardzo czuły amperomierz, problem rezystancji krytycznej galwanometru aby uzyskać właściwe tłumienie. Pomiar poziomu, czyli mierzenie stosunku napięcia względem napięcia 0.775V tj. moc 1mW na rezystancji 600Ω. MIERNIKI ELEKTROMAGNETYCZNE Mierniki EM są to mierniki, których zasada działania polega na oddziaływaniu pola magnetycznego wytworzonego przez prąd płynący w nieruchomej cewce z rdzeniem ferromagnetycznym. F=0.5*i^2 dl/dx, z tego wzoru wynikają podstawowe właściwości tych ustrojów: wskazania zależą od kwadratu prądu, a więc te mierniki mierzą prawdziwą wartość skuteczną. Podziałka jest nieliniowa, ponieważ wskazania są w kwadracie prądu, ale dzięki istnieniu czynnika dl/dx można tą podziałkę dodatkowo kształtować. Budowane są dwa rodzaje przyrządów: amperomierze, woltomierze Amperomierz można zbudować z takiego przyrządu, to jest oczywiste, bo wskazania są zależne od prądu, więc pozostaje tylko ustalić odpowiednią ilość zwojów aby uzyskać amperomierz na odpowiedni zakres: Praktycznie max. Prąd dla tego rodzaju przyrządów tj. prąd rzędu: 300A/zw, natomiast najmniejszy prąd jest rzędu 50mA/6000zw 3-Y PODSTAWOWE METODY SPOSOBY ROZSZERZANIA ZAKRESU AMPEROMIERZY W mierniku ME do zmiany zakresu stosowaliśmy bocznik niestety w konstrukcjach EM nie stosuje się boczników z kilku powodów ; - R­cu=f(T) rezystancja silnie zależy od temperatury a więc rozpływ prądów nie był by stały - L­­cu=f( )indukcyjność jest funkcją częstotliwości a więc przy zastosowaniu amperomierza do prądu przemiennego to również bocznik nie morze być zastosowany ponieważ byłby silny wpływ częstotli na ten stosunek podziału prądu stosunkowo duża moc którą pobiera ten ustrój EM niezależnie od zakresu Sn=2..5VA Jest to duża moc i gdybyśmy zastosowali zmianę zakresu przez bocznik to na boczniku musiała by się wydzielić moc wielokrotnie większa Woltomierz EM : Konstruujemy w ten sposób że wykorzystujemy mA EM na b.mały zakres i łączymy w szereg z nim rezystor .Problemem jest to że oprócz rezystancji mamy cewkę która posiada pewną indukcyjność a więc występują tutaj błędy związane a częstotliwością i ponieważ wraz ze wzrostem częstotliw indukcyjność rośnie a więc prąd będzie malał a więc będzie się pojawiał ujemny błąd częstotliwości jest to typowy błąd dla woltomierzy EM i aby ten błąd zmniejszyć stosuje się dodatkowy rezystor R1 który bocznikujemy kondensatorem taką konstrókcje nazywamy skompensowanym woltomierzem PRZEKŁADNIKI NAPIĘCIOWE zwiekszenie zakresu napięciowych między innymi w woltomierzu EM przekładnik napięciowy jest to trafo pracujący w stanie zbliżonym do jałowego. M,N - zaciski dołączane do obwodu mierzonego m,n -zaciski do którego doła miernik Oznaczenie takie gwarantuje nam zgodność faz napięć (jeżeli M ma potencjał wyższy to m też ) Przekładnia napięciowa Ta wartość jest przybliżona i co gorsze nie jest stała zależy od wartości nap dlatego w praktyce nie mają zastosowania te przekładnie jedyną przekładnią mającą zastosowanie jest przekładnia znamionowa Kun=U1n\U2n Co pozwala nam wyznaczyć wartość napięcia: U1=kun*U2 W takim przekładniku występują błędy (ponieważ przekładnia rzeczywista nie jest równa znamionowej )które wyrażają się wzorem : δU=(U2*kun-U1)100%/U1­ Błąd napięciowy Błąd kontowy -jest związany z fazami napięć względem siebie jeżeli napięcie U1 jest reprezentowane przez wektor to napięcie U2 i jego wektor powinien być równoległy i odwrotnie skierowany .W praktyce jednak występuje pewne przesunięcie fazowe. Błąd kątowy jest to kąt pomiędzy wektorem napięcia U1 a odwróconym wektorem napięcia U2 podajemy błąd kontowy w minutach . PRZEKŁADNIK PRĄDOWY Jest to pewien rodzaj trafo dość szczególnie pracujący Strona wtórna przekładnika prądowego pracuje w stanie bliskim zwarcia a strona pierwotna pracuje przy wymuszonym prądzie . Jeżeli przez stronę pierwotną płynie prąd I1 to wartość tego prądu nie zależy od przekładnika a tylko od obwodu zewnętrznego to go odróżnia od przeciętnego trafo . Ważne jest oznaczenie zacisków K,L-po stronie pierwotnej k,l - po stronie wtórnej duże i małe litery pozwalają odróżnić stronę pierwotną i wtórną , natomiast k,l pozwala określić kierunek prądu I2 regóła jest taka że jeżeli w obwodzie pierwotnym prąd płynie od k do l to w zewnętrznym obwodzie wtórnym też . przekładnik prądowy pracuje przy małej indukcji i przy bardzo małym przepływie a przepływ jest to prąd razy liczba zwojów I1/I2=z2/z1 Kin=I1n/I2n przekładnia znamionowa prądowa Ważnym parametrem dla przekładnika prądowego jest moc pozorna znamionowa czyli moc urządzeń które możemy po stronie wtórnej do niego podłączyć . przekładnia znamionowa prądowa nie jest równa przekładni rzeczywistej więc zawsze pozostaje pewien błąd (błąd prądowy przekładnika ) δ­I=(I2kin-I1)/I1)100% Błąd kątowy jest ważny przy pomiarach mocy przy pomiarach prądu nie jest ważny . Liczba przetęrzeniowa jest to taka wielokrotność prądu znamionowego przy której błąd prądowy osiąga zadaną wartość (10%,-15% najczęściej ) Przekładnik prądowy słóży do zmiany zakresu miernika przy pomiarze prądów przemiennych . Przekładnika prądowego nie możemy stosować do pomiarów prądów stałych ale są specialne przekładniki które możemy stosować i są to transduktory . MIERNIKI ELEKTROSTATYCZNE -działają na zasadzie przyciągania ładunków różnoimiennych, mierzą wartość skuteczną napięcia .Cechą niekożystną jest to że są możlikwe konstrukcje do pomiarów wysokich napięć Un>100V Zaletą jest możliwość wykożystania do pomiaru wysokich częstotliwości f=100Hz i duża rezystancja wewnętrzna Rv=10^12 oma pojemność tych przyżądów wynosi C=10...100pF MIERNIKI ELEKTRODYNAMICZNE Zasada działania miernika ED polega na oddziaływaniu pola wytwożonego przez nieruchomą cewkę na cewkę ruchomą przez którą przepływa prąd .Ustrój ferrodynamiczny ma zastosowanie do konstrókcji watomierzy podstawową właściwością jest to że układ jest układem mnożącym Woltomierz ED( poprzez szeregowe poł cewek) Są to woltomierze o wysokiej kl(0,1 0,2)zaletą tych woltomierzy jest to że można je wyskalować za pomocą prądu stałego (napięcia stałego )a używać do pomiarów przemiennych podziałka nieliniowa z możliwością kształtowania . AMPEROMIERZ ED Połączenie w szereg ale zakresy są bardzo małe I<100mA ponieważ sprężynki zwrotne ponieważ spręrzynki zwrotne doprowadzają prąd do cewki ruchomej i stały prąd płynie przez cewkę ruchomąwięc zakres takich amperomierzy jest niewielki . Większe zakresy uzyskuje się przez połączenie równoległe obu cewek ale poniewarz mają one różne parametry to żeby uzyskać rozpływ prądów odpowieni stosujemy dwa rezysory oddzielnie do każdego obwodu . POMIAR MOCY Cewka ruchoma -obwód napięciowy Cewka nieruchoma -obwód prądowy Taki przyrząd pozwala nam mierzyć moc czynną P=UI - moc w obwodach prądu stałego P=UIcosφ - moc czynna w obwodach prądu przemiennego Q=UIsinφ- moc bierna S=UI moc pozorna POMIAR MOCY ZA POMOCĄ WATOMIERZA ED Prąd w cewce napięciowej jest w fazie z napięciem a prąd cewki prądowej jest to prąd który płynie przez odbiornik Taki watomierz może być na bazie ustroju ED lub na bazie ustroju FD zasada działania tych ustrojów jest taka sama różnią się jedynie konstrukcyjnie . Układ do pomiaru mocy w obwodach 1 fazowych,3 fazowych symetrycznych niesymetrycznych(z przewodem zerowym bez przewodu zerowego(sztuczny punkt)) układ Arona Układ Arona Suma wskazań tych watomierzy nie zmienia się jeżeli zmienimy potencjał wspólnego punktu czyli ten punkt możemy umieścić na innym niż zero zmienią się wskazania watomierzy ale ich suma pozostanie stała na podstawie zał że I1+ I2+ I3=0 Układ Arona wykorzystuje dwa watomierze karzdy z watomierzy mierzy prąd jednej fazy natomiast cewki napięciowe są połączone pod napięcia międzyfazowe w ten sposób że początek cewki napięciowej zawsze jest związany w fazie gdzie jest cewka prądowa włączona natomiast końce są dołączone do przewodu z którego wyeliminowaliśmy watomierz trzeci UKŁADY PÓŁPOŚREDNIE (z przekładnikiem prądowym ) mierzymy pośrednio prąd a bezpośrednio napięcie . Nie ma układów półpośrednich z przekładnikiem napięciowym jeżeli pomiędzy cewką ruchomą i nieruchomą będzie wysokie napięcie to może to spowodować -uszkodzenie izolacji pomiędzy dwoma uzwojeniami -dodatkowy moment napędowy elektrostatyczny UKŁAD POŚREDNI (z przekładnikiem prądowym i napięciowym) Układ ten stosujemy zawsze gdy prąd odbiornika przekracza zakres prądowy watomierza lub gdy tylko dokonujemy pomiaru w układach wysokiego napięcia w których oczywistm jest że zakres napięciowy jest przekroczony ale zakres prądowy może być nie przekroczony jednak ze względu bezpieczeństwa konieczne jest zastosowanie przekładnika prądowego równierz POMIAR MOCY BIERNEJ Jeżeli podłączymy napięcie watomierza pod napięcie opóźnione o kąt prosty to zmierzymy moc bierną .Uzyskanie tego napięcia w ukł 1 fazowym jest wykonane przez cewke. Układ Hummla polega na tym że w cewke napięciową łączymy za pomocą odpowiedniej indukcyjności i rezystancji . Dobierając odpowiednio te parametry można uzyskać prąd w cewce napięciowej opóźniony o 90 stopni względem napięcia zasilającego odbiornik .Taki układ nazywamy waromierzem (mnożnikami) .

ROZKŁAD T-STUDENTA-jeśli n<10, rozkład normalny zaczyna być mało dokładny, szczególnie dla wysokich poziomów ufności, wtedy stosujemy rozkład t-studenta. PRZYKŁAD ZAPISU WYNIKU: ms=(100.0247....0.00070)g gdzie liczba po znaku ..... jest niepewnością standardową złożoną U=k*uc Uwagi: -błędne są zapisy w % (nie można sumować wielkości wyrażonych w różnych jednostkach) -zawsze podajemy te same cyfry znaczące w wyniku pomiaru i niepewności -niepewności(błędy również) podajemy z jedną lub dwoma cyframi znaczacymi. Miernik - przyrząd pomiarowy, który określa wartość mierzonej wielkości za pomocą tylko jednego wskazania {w odróżnieniu od liczników które wskazują wynik pomiaru jako różnicę dwóch wskazań} Miernik analogowy - przyrząd w którym jest ściśle związane wskazanie z wartością wielkości mierzonej za pomocą funkcji ciągłej , czyli Y=F(x) Czułość miernika - oznaczana literką `s', jako stosunek przyrostu sygnału wyjściowego do przyrostu sygnału wejściowego s=dY/dX Stała miernika ( przetwarzania) - C=1/s jest to taka liczba , przez którą trzeba przemnożyć wskazanie Y , aby otrzymać wielkość mierzoną x ca=[A/dz] - stała amperomierza cv=[V/dz] - st. Woltomierza cw=[W/dz] - st. Watomierza Przyrządy o działaniu bezpośrednim - przyrządy , które energię potrzebną do wychylenia wskazówki pobierają z obwodu mierzonego. Mierniki o działaniu pośrednim -czerpią energię do odchylenia wskazówki z dodatkowego żródła energi, potrzebują zasilania. MIERNIK ELEKTROMECHANICZNY(woltomierz magnetoelektryczny z ruchomym magnesem) 1)tor pomiarowy -jest to część obwodu elektrycznego miernika , do którego dołączone jest napięcie lub prąd powodujący odchylenie wskazówki, (tor pomiarowy w tym przypadku składa się z rezystora szeregowego i cewki miedzianej) można wyróżnić tor pomiarowy prądowy i napięciowy, jeżeli przyczyną odchylenia jest prąd to mówimy o torze prądowym 2)ustrój pomiarowy - to część przyrządu na którą działa wielkość mierzona powodująca odchylenie organu ruchomego - ustrój pomiarowy składa się z nieruchomej cewki i z części ruchomej nazywanej organem ruchomym. 3)urządzenie wskazujące jest to ten zespół elementów miernika , który służy do wskazania wartości wielkości mierzonej ; na urządzenie wskazujące składa się wskazówka i podziałki. Podziałka jest to zbiór wskazów i ocyfrowań 4)podzielnia - powierzchnia na której naniesiona jest podziałka i inne oznaczenia przyrządu. 5)działka elementarna (e) - jest to odległość pomiędzy dwiema sąsiednimi wskazami. 6) wskaz zerowy - wskaz przyporządkowany cyfrze zero. 7) zero mechaniczne - jest to położenie równowagi do którego dąży wskazówka gdy ustrój pomiarowy nie jest zasilany. 8) zero elektryczne - jest to położenie równowagi , do którego dąży wskazówka, gdy wielkość mierzona jest równa zero. Klasa przyrządu - określa graniczną wartość błędu pomiaru przyrządu w warunkach odniesienia ( czyli błędu podstawowego) , i ta wartość jest wyrażona w % wartości umownej (charakterystycznej) - wartością charakterystyczną jest zakres wskazań przyrządów 1 - wartością charakterystyczną jest długość łuku podziałki - wartością umowną jest wartość wskazywana (ile aktualnie wynosi wynik pomiaru) 1 - - wartością umowna jest róna obszarowi pomiarowemu (dla przyrządów dla , których skala jest liniowa , obszar wskazań obejmuje całą podziałkę , w niektórych skala jest nieliniowa i obszar pomiarowy może być oznaczony za pomocą kropek 0 .20 40 60. 100  Przeciążaloność przyrządów elektromechanicznych: przeciążalonść długotrwała: w ciągu 2 godzin przyrząd powinien otrzymać 120% wartości znamionowej i po tym czasie, bezpośrednio po wyłączeniu odchylenie od 0 nie powinno przekraczać 1%; po całkowitym ostygnięciu przyrząd powinien spełniać wszystkie wymagania przeciążalonść krótkotrwała W przypadku przeciążeń krótkotrwałych; że po wystąpieniu takiego przeciążenia po ewentualnym sprowadzeniu wskazań zerowych na działkę zerową (po korekcji zera) przyrząd powinien spełniać wymagania bezwładności (ma spełniać wymagania przepisów) MIERNIKI MAGNETOELEKTRYCZNE W mierniku magnetoelektrycznym wykorzystujemy zjawisko wykorzystywania siły działającej na przewód przewodzący prąd umieszczony w polu magnetycznym. Budowa mierników magnetoelektrycznych. W rzeczywistości zamiast przewodu umieszczamy ramkę w polu magnetycznym. Pożądane jest aby moment napędowy (Mn) nie zależał od wychylenia. Mn=B*I*z*l*a*cosα=k*I moment napędowy jest proporcjonalny do prądu I sposób zawieszenia ramki: sprężynki doprowadzają prąd do ramki w miarę jak ramka odchyla się od położenia równowagi to sprężynki wytwarzają moment zwrotny (Mk) Jeżeli cewka odchyla się od położenia równowagi pod wpływem momentu napędowego to od razu pojawia się przeciwnie skierowany moment zwrotny pochodzący od sprężynek { Mz=c*α, c-stała sprężynek} Są dwa momenty działające na ramkę:(Mz,Mn)Przebieg ustalenia się wskazań (dla różnych przyrządów są inne, zależy to od tłumienia otóż aby przyrząd osiągnął stan ustalony musi ruch być odpowiednio tłumiony). Często konstrukcje tych przyrządów wyposażone są w tłumiki, tłumik wytwarza moment tłumiący dzięki temu wskazania osiągają stan ustalony. W przypadku mierników ME tłumienie zastosowane jest tzw. ramkowe, tłumienie ramkowe polega na tym, że cewka nawinięta jest na ramkę, która stanowi zwój zwarty, czyli w polu magnesu porusza się cewka, która wytwarza moment napędowy, ale również porusza się jeden zwój zwarty (ramka stanowi zwój zwarty). Ten zwarty zwój poruszając się w polu magnetycznym powoduje, że indukują się w nim prądy wirowe i one tłumią ruch. Wady mierników ME :-mała rezystancja wej. -niewielkie zakresy napięcia; Dlatego też dość popularnymi rozwiązaniami są mierniki ME ze wzmacniaczami elektronicznymi. Miernik ME ze wzm. elektronicznym nie oznacza to, że miernik musi być zrobiony na dyskretnych tranzystorach, czyli technologia wykonania tych wzmacniaczy nie ma nic wspólnego z symbolem tranzystora, jak również takim typem przewodności. Praktycznie w miernikach ME ze wzm. elektronicznym stosuje się jedną i tą samą konfigurację, a mianowicie wzmacniacza z ujemnym sprzężeniem zwrotnym w konfiguracji nieodwracającej. Galwanometry ME: -bardzo czuły amperomierz, dla galwanometru nie podaje się zakresu prądowego, natomiast podaje się jego 2 parametry podstawowe: a) stałą prądową b) czułość prądową Przeciętny galwanometr ma około α=70 działek. UWAGA!!! Galwanometry mają specyficzną konstrukcję cewki, mianowicie cewka ruchoma jest zawieszona na taśmach (a nie na sprężynkach zwrotnych), Wskazówka stosowana jest zazwyczaj świetlana, cewka nie posiada metalowej ramki (w układach ME metalowa ramka służyła do wytwarzania momentu hamującego). W sposób jaki galwanometr osiąga stan ustalony zależy od rezystancji z którą współpracuje i jest ona zdefiniowana jako rezystancja krytyczna. Jeżeli podłączymy do galwanometru obwód, który galwanometr ze swojej strony widzi jako rezystancja o wartości krytycznej to otrzymujemy ten optymalny ruch tzw. ruch krytyczny, czyli najszybsze ustalenie. Jeżeli tłumienie jest zbyt duże czyli R<Rkr, to te prądy będą większe, tłumienie jest silniejsze mamy ruch przytłumiony jeżeli mamy R<Rkr to tłumienie jest bardzo małe i galwanometr bardzo długo się ustala. Szczególnie niebezpieczna jest sytuacja kiedy R=∞, kiedy w ogóle galwanometr odłączymy od obwodu, to w takim przypadku galwanometr nie jest w ogóle tłumiony i bardzo łatwo można go uszkodzić mechanicznie. Niektóre galwanometry mają tą rezystancję krytyczną, która zależy od konstrukcji przyrządu może być ta rezystancja regulowana. Możemy spotkać: 1. Galwanomtry balistyczne- służą do pomiaru ładunku elektrycznego Q [C]. 2. Galwanometry przetłumione zwane również fluksometrami - do pomiarów wielkości magnetycznych MIERMIKI MAGNETO ELEKTRYCZNE: -mała rezystancja wejściowa -niewielkie zakresy napięcia Dlatego też popularnymi rozwiązaniami są mierniki ze wzmacniaczami elektronicznymi (wzmacniacz z ujemnym sprzężeniem zwrotnym w konfiguracji nieodwracającej ). musimy pamiętać że mierniki ME mają równomierną podziałkę, a wynika to stąd że moment napędowy jest proporcionalny do prądu . pole magnesu trwałego w tych usroiach jest stosunkowo silne 200-300mT i odporne na zewnętrzne pole magnetyczne . stosujemy do pomiarów prądów i napięć stałych i wtedy mamy odchylenie równe mierzonej wartości możemy rozszerzać zakres amperomierze-bocznik woltomierze-rezystory szeregowe . Dla wysokich napięć nie stosujemy oporników szer tylko dzielniki napięciowe ze względu na wytrzymałość napięć izolacji w tych miernikach występuje silny wpływ temperatury dlatego zawsze stosujemy praktycznie ustrój połączony szeregowo z rezystorem dodatkowym. Buduje się również omomierze szeregowe z tych ustrojów, które są czułe na wpływ napięcia zasilającego ale możemy skonstruować ustrój tzw. ilorazowy w którym wychylenie zależy od stosunku prądu. Galwanometr, bardzo czuły amperomierz, problem rezystancji krytycznej galwanometru aby uzyskać właściwe tłumienie. Pomiar poziomu, czyli mierzenie stosunku napięcia względem napięcia 0.775V tj. moc 1mW na rezystancji 600Ω. MIERNIKI ELEKTROMAGNETYCZNE Mierniki EM są to mierniki, których zasada działania polega na oddziaływaniu pola magnetycznego wytworzonego przez prąd płynący w nieruchomej cewce z rdzeniem ferromagnetycznym. F=0.5*i^2 dl/dx, z tego wzoru wynikają podstawowe właściwości tych ustrojów: wskazania zależą od kwadratu prądu, a więc te mierniki mierzą prawdziwą wartość skuteczną. Podziałka jest nieliniowa, ponieważ wskazania są w kwadracie prądu, ale dzięki istnieniu czynnika dl/dx można tą podziałkę dodatkowo kształtować. Budowane są dwa rodzaje przyrządów: amperomierze, woltomierze Amperomierz można zbudować z takiego przyrządu, to jest oczywiste, bo wskazania są zależne od prądu, więc pozostaje tylko ustalić odpowiednią ilość zwojów aby uzyskać amperomierz na odpowiedni zakres: Praktycznie max. Prąd dla tego rodzaju przyrządów tj. prąd rzędu: 300A/zw, natomiast najmniejszy prąd jest rzędu 50mA/6000zw 3-Y PODSTAWOWE METODY SPOSOBY ROZSZERZANIA ZAKRESU AMPEROMIERZY W mierniku ME do zmiany zakresu stosowaliśmy bocznik niestety w konstrukcjach EM nie stosuje się boczników z kilku powodów ; - R­cu=f(T) rezystancja silnie zależy od temperatury a więc rozpływ prądów nie był by stały - L­­cu=f( )indukcyjność jest funkcją częstotliwości a więc przy zastosowaniu amperomierza do prądu przemiennego to również bocznik nie morze być zastosowany ponieważ byłby silny wpływ częstotli na ten stosunek podziału prądu stosunkowo duża moc którą pobiera ten ustrój EM niezależnie od zakresu Sn=2..5VA Jest to duża moc i gdybyśmy zastosowali zmianę zakresu przez bocznik to na boczniku musiała by się wydzielić moc wielokrotnie większa Woltomierz EM : Konstruujemy w ten sposób że wykorzystujemy mA EM na b.mały zakres i łączymy w szereg z nim rezystor .Problemem jest to że oprócz rezystancji mamy cewkę która posiada pewną indukcyjność a więc występują tutaj błędy związane a częstotliwością i ponieważ wraz ze wzrostem częstotliw indukcyjność rośnie a więc prąd będzie malał a więc będzie się pojawiał ujemny błąd częstotliwości jest to typowy błąd dla woltomierzy EM i aby ten błąd zmniejszyć stosuje się dodatkowy rezystor R1 który bocznikujemy kondensatorem taką konstrókcje nazywamy skompensowanym woltomierzem -uszkodzenie izolacji pomiędzy dwoma uzwojeniami -dodatkowy moment napędowy elektrostatyczny UKŁAD POŚREDNI (z przekładnikiem prądowym i napięciowym) Układ ten stosujemy zawsze gdy prąd odbiornika przekracza zakres prądowy watomierza lub gdy tylko dokonujemy pomiaru w układach wysokiego napięcia w których oczywistm jest że zakres napięciowy jest przekroczony ale zakres prądowy może być nie przekroczony jednak ze względu bezpieczeństwa konieczne jest zastosowanie przekładnika prądowego równierz POMIAR MOCY BIERNEJ Jeżeli podłączymy napięcie watomierza pod napięcie opóźnione o kąt prosty to zmierzymy moc bierną .Uzyskanie tego napięcia w ukł 1 fazowym jest wykonane przez cewke. Układ Hummla polega na tym że w cewke napięciową łączymy za pomocą odpowiedniej indukcyjności i rezystancji . Dobierając odpowiednio te parametry można uzyskać prąd w cewce napięciowej opóźniony o 90 stopni względem napięcia zasilającego odbiornik .Taki układ nazywamy waromierzem (mnożnikami) .

---