METROLOGIA
Sprawozdanie
POMIARY NAPIĘĆ ZMIENNYCH
Ewelina Wielemborek
IBM 3
131744
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 = 151,1 Ω
a) Charakterystyka diody - Wykres 1.
ID [mA] |
0 |
0,1 |
0,3 |
0,6 |
0,9 |
1,2 |
1,5 |
UD [V] |
0 |
±0,47 |
±0,51 |
±0,55 |
±0,56 |
±0,58 |
±0,59 |
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 |
±0,94 |
±1,02 |
±1,1 |
±1,12 |
±1,16 |
±1,18 |
c) Charakterystyka obciążenia - Wykres 3. Prąd nie zmienia się, wartość napięcia liczona według poniższego wzoru:
U = ±I * (2000 Ω + RA), gdzie RA = 151,1 Ω
przykładowe obliczenia:
U = ±0,0001 * (2000 Ω + 151,1 Ω) = ±0,2151V
I [mA] |
0 |
0,1 |
0,3 |
0,6 |
0,9 |
1,2 |
1,5 |
U [V] |
0 |
±0,2151 |
±0,6453 |
±1,2906 |
±1,9359 |
±2,5813 |
±3,2266 |
d) Charakterystyka I=f(U) powstała przez zsumowanie charakterystyki dwóch diod połączonych szeregowo oraz charakterystyki obciążenia - Wykres 4.
U' = U + UD
Przykładowe obliczenia: U' = -0,2151-0,94 = -1,15511
I [mA] |
0 |
0,1 |
0,3 |
0,6 |
0,9 |
1,2 |
1,5 |
U' [V] |
0 |
±1,5511 |
±1,6653 |
±2,3906 |
±3,0559 |
±3,74132 |
±4,4066 |
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] |
3,71 |
3,03 |
2,36 |
1,65 |
0,98 |
0,47 |
b) Skalowanie woltomierza prostownikowego z przetwornikiem wartości szczytowej
I [mA] |
1,5 |
1,2 |
0,9 |
0,6 |
0,3 |
0,1 |
U [V] |
2,89 |
2,32 |
1,75 |
1,21 |
0,63 |
0,28 |
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*98,8=99,79mV
Dla przebiegu prostokątnego:
Ur = 0,91*108,6=98,826mV
Dla przebiegu trójkątnego:
Ur = 1,04 * 95,1 = 98,904mV
7. Za pomocą wydruku komputerowego określić długość okresu i międzyszczytową wartość napięcia zarejestrowanych przebiegów wolnozmiennych.
Międzyszczytowa wartość napięcia: Umax - Umin = 3,030- (- 3,030) = 6,06 [V]
Okresy wyznaczone z wykresu: Ts = 110s; Tp = 100s; Tt = 106s;