POLITECHNIKA LUBELSKA	LABORATORIUM METROLOGII	Ćwiczenie nr.3
Skład grupy: SKIBA GRZEGORZ Niezgoda Marcin	Grupa ED 5.5	Data wykonania ćwiczenia: 99.XI.05
Temat: Sprawdzanie wieloukładowych mierników magnetoelektrycznych.	Ocena:	Podpis:

1.Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się ze sposobami sprawdzania i klasyfikacji przyrządów pomiarowych pod względem klasy dokładności, jak również z metodami zwiększania zakresów pomiarowych mierników poprzez stosowanie posobników (czyli dodatkowych rezystorów szeregowych w woltomierzach) oraz boczników (rezystorów równoległych w amperomierzach). W naszym ćwiczeniu badaniu poddano woltomierz magnetoelektryczny o zakresie 60mV do 3V pracujący w układzie woltomierza oraz amperomierza.

2. Badanie miernika pracującego jako woltomierz:

W punkcie tym należało sprawdzić badany miernik na zakresie 60mV zgodnie z odpowiednimi przepisami (przytoczonymi w instrukcji), stosując układ połączeń z rysunku poniżej. Dobrać przewody łączące badany miliwoltomierz tak aby ich rezystancja wynosiła około 35mΩ. Określić płynność regulacji, wyznaczając najmniejszy możliwy do zrealizowania przyrost napięcia na miliwoltomierzu ΔU_min dla największej sprawdzanej wartości napięcia. Wyrazić płynność w procentach (Jeżeli ΔU_min jest zbyt mała, zastosować interpolację zmieniając R_d tak by Δα≈1dz. Płynność regulacji napięcia powinna być taka, by ewentualne skoki nastawianej wartości nie przekraczały 1/5 błędu dopuszczalnego miernika badanego.

Schemat układu pomiarowego:

Użyte przyrządy:

E - zasilacz stabilizowany KB- 60 - 01, zakres regulacji napięcia 0 do 20V, nr PL-P3-425-E6, Uwy=5V,

Rd - opornik dekadowy DR 6-16, Rmax=111111,1Ω; kl.=0,05; nr PL-P3-305-E6,

R - opornik suwakowy OL-1, Rmax=2170Ω, Imax=0,18A, nr PL-K-025/E6,

mVw - miernik wzorcowy-amperomierz magnetoelektryczny LD-1 (o spadku napięcia równym 60mV), kl.=0,2 nr PL-P3-642/E6,

mVx - badany woltomierz magnetoelektryczny TLME-2, kl.=0.5, zakresy pomiarowe: 60mV oraz 3V, liczba działek 75, nr PL-P3-233-E6,

W - wyłącznik jednobiegunowy.

Wyniki pomiarów i obliczeń:

Lp.	α dla mVx [dz]	UmVx [mV]	UmVw [mV]	ΔU [mV]	Δα [dz]	δmU [-]	δm.%U [%]
1	5	4	4,4	-0,4	-0,5	-0,0066	-0,66
2	10	8	8,6	-0,6	-0,75	-0,01	-1
3	15	12	12,8	-0,8	-1	-0,0133	-1,33
4	20	16	17	-1	-1,25	-0,0166	-1,66
5	25	20	21	-1	-1,25	-0,0166	-1,66
6	30	24	25	-1	-1,25	-0,0166	-1,66
7	35	28	29,2	-1,2	-1,5	-0,02	-2
8	40	32	33,2	-1,2	-1,5	-0,02	-2
9	45	36	37,2	-1,2	-1,5	-0,02	-2
10	50	40	41,6	-1,6	-2	-0,0266	-2,66
11	55	44	45,8	-1,8	-2,25	-0,03	-3
12	60	48	50	-2	-2,5	-0,0333	-3,33
13	65	52	53,2	-1,2	-1,5	-0,02	-2
14	70	56	58	-2	-2,5	-0,0333	-3,33
15	75	60	62	-2	-2,5	-0,0333	-3,33
16	70	56	58	-2	-2,5	-0,0333	-3,33
17	65	52	54	-2	-2,5	-0,0333	-3,33
18	60	48	49,8	-1,8	-2,25	-0,03	-3
19	55	44	45,6	-1,6	-2	-0,0266	-2,66
20	50	40	41,6	-1,6	-2	-0,0266	-2,66
21	45	36	37,2	-1,2	-1,5	-0,02	-2
22	40	32	33,2	-1,2	-1,5	-0,02	-2
23	35	28	28,8	-0,8	-1	-0,0133	-1,33
24	30	24	24,8	-0,8	-1	-0,0133	-1,33
25	25	20	20,8	-0,8	-1	-0,0133	-1,33
26	20	16	16,6	-0,6	-0,75	-0,01	-1
27	15	12	12,4	-0,4	-0,5	-0,0066	-0,66
28	10	8	8,6	-0,6	-0,75	-0,01	-1
29	5	4	4,4	-0,4	-0,5	0,0066	0,66

ΔU - błąd bezwzględny, równy: ΔU = Umvx - UmVw,

Δα - błąd bezwzględny wyrażony w działkach badanego miernika,

δ_mU - błąd miernika napięcia, równy stosunkowi błędu bezwzględnego ΔU dla danego punktu podziałki, do górnej granicy pomiarów (w naszym przypadku równej 60mV):

Przykładowe obliczenie:

Wartości błędów pomiaru napięcia badanym miernikiem na zakresie 60mV wyznaczono jako wartości średnie z pomiarów przy wzrastającym i malejącym odchyleniu:

α [dz]	Δαśr [dz]	ΔUśr [mV]	δm.%Uśr [%]
5	-0,5	-0,4	-0,66
10	-0,75	-0,6	-1
15	-0,75	-0,6	-0,99
20	-1	-0,8	-1,33
25	-1,13	-0,9	-1,49
30	-1,13	-0,9	-1,49
35	-1,25	-1	-1,7
40	-1,5	-1,2	-2
45	-1,5	-1,2	-2
50	-2	-1,6	-2,66
55	-2,13	-1,7	-2,83
60	-2,38	-1,9	-3,17
65	-2	-1,6	-2,67
70	-2,5	-2	-3,33
75	-2,5	-2	-3,33

Na podstawie danych z powyższej tabeli wyznaczono krzywą błędów (wyrażonych w miliwoltach) w funkcji ilości działek oraz krzywą błędów (wyrażonych w działkach miernika) w funkcji ilości działek. Druga z wyznaczonych krzywych posłużyła do wyznaczenia błędów miernika pracującego w układzie miliamperomierza (wykres tej krzywej znajduje się na oddzielnym arkuszu załączonym do sprawozdania).

Wykres błędów miliwoltomierza w funkcji ilości działek ΔU = f(α):

3. Badanie miernika w układzie amperomierza:

W punkcie tym sprawdzono badany miernik jako miliamperomierz na zakresie 30mA po podłączeniu do niego bocznika. Zastosowano układ pomiarowy według rysunku zamieszczonego poniżej. Sprawdzenie wykonano tylko dla znamionowej wartości prądu; błędy dla pozostałych ocyfrowanych punktów podziałki wyznaczono wykreślnie na podstawie danych otrzymanych z pomiaru na zakresie 30mA:

Schemat układu pomiarowego:

Przyrządy użyte w ćwiczeniu:

E - zasilacz stabilizowany KB- 60 - 01, zakres regulacji napięcia 0 do 20V, nr PL-P3-425-E6,

Rd - opornik dekadowy DR 6-16, Rmax=111111,1Ω; kl.=0,05; nr PL-P3-305-E6,

mAw - miernik wzorcowy-amperomierz magnetoelektryczny LD-1 (o spadku napięcia równym 60mV), zakres 0,03A, kl.=0,2 nr PL-P3-642/E6,

mAx - badany woltomierz magnetoelektryczny TLME-2 pracujący jako miliamperomierz z bocznikiem, kl.=0.5, zakresy pomiarowe: 60mV (30mA) oraz 3V, liczba działek 75, nr PL-P3-233-E6,

W - wyłącznik jednobiegunowy,

Bocznik - typ OWBL-1, zakresy: 30mA/89,84mV (zakres wykorzystywany w ćwiczeniu); 15mA/79,86mV; 7,5mA/59,9mV, kl.=0,2; nr 0308153.

Wyniki pomiarów i obliczeń:

α [dz]	IAx [mA]	IAw [mA]	ΔI [mA]	Δα [dz]	δmA [-]	δmA% [%]
75	30	30,6	-0,6	-1,5	-0,02	-2

Wartości poszczególnych błędów wyznaczono ze wzorów analogicznych, jak w punkcie poprzednim, w miejsce napięcia wstawiając prąd:

błąd bezwzględny ΔI = IAx - Iaw = 30 - 30,6 = -0,6mA

błąd miernika:

Błędy pozostałych punktów podziałki badanego miliamperomierza zostały wyznaczone metodą wykreślną przy wykorzystaniu wykresu krzywej błędów z punktu poprzedniego (załączonego na odrębnym arkuszu). Na wykresie tym odłożono błąd miliamperomierza wzięty ze znakiem przeciwnym od punktu (A) przedstawiającego błąd dla maksymalnego zakresu miliwoltomierza (75 działek, czyli 60mV). Następnie przez otrzymany punkt (B) przeprowadzono tzw. Prostą odniesienia sprawdzanego zakresu, wychodzącą ze środka układu współrzędnych. Błędy zakresu 30 mA odczytuje się jako odcinki od tej prostej do krzywej błędów miliwoltomierza.

Odczytane wartości błędów:

α [dz]	Δα [dz]	ΔI [mA]	δmA.% [%]
5	-0,43	-0,17	-0,57
10	-0,61	-0,25	-0,83
15	-0,54	-0,22	-0,73
20	-0,73	-0,29	-0,96
25	-0,79	-0,32	-1,07
30	-0,73	-0,29	-0,96
35	-0,78	-0,31	-1,03
40	-0,96	-0,38	-1,26
45	-0,9	-0,36	-1,2
50	-1,33	-0,53	-1,76
α [dz]	Δα [dz]	ΔI [mA]	δmA% [%]
55	-1,39	-0,56	-1,86
60	-1,58	-0,63	-2,1
65	-1,13	-0,45	-1,5
70	-1,56	-0,62	-2,06
75	-1,5	-0,6	-2

Na podstawie danych z powyższej tabeli wykreślono krzywą błędów miliamperomierza (wyrażonych w miliamperach) dla zakresu 30mA w zależności od ilości działek skali.

Krzywa błędów miliamperomierza ΔI = f(α) dla zakresu 30mA:

4. Sprawdzanie miernika pracującego w układzie woltomierza z poszerzonym zakresem z 3V do 15V:

W podpunkcie tym należało obliczyć dla badanego miernika rezystancję opornika dodatkowego potrzebnego do poszerzenia zakresu z 3V do 15V. Sprawdzić miernik na zakresie 15V korzystając z układu pomiarowego przedstawionego na rysunku poniżej, stosując w charakterze opornika dodatkowego opornik dekadowy. Sprawdzenie wykonać dla wszystkich ocyfrowanych punktów podziałki.

Schemat układu pomiarowego:

Przyrządy użyte w ćwiczeniu:

Z - zasilacz stabilizowany KB- 60 - 01, zakres regulacji napięcia 0 do 20V, nr PL-P3-425-E6, Uwy=5V,

Rd - opornik dekadowy DR 6-16, Rmax=111111,1Ω; kl.=0,05; nr PL-P3-305-E6,

Vw - miernik wzorcowy - woltomierz elektrodynamiczny PsLL; zakresy: 7,5V; 15V; 30V; nr PL-P3-652/E6; liczba działek = 150,

Vx - badany woltomierz magnetoelektryczny TLME-2, kl.=0.5, zakresy pomiarowe: 60mV/20Ω oraz 3V/1500Ω (zakres wykorzystany w ćwiczeniu), liczba działek 75, nr PL-P3-233-E6,

W - wyłącznik jednobiegunowy.

Wartość rezystancji opornika dodatkowego wyznaczono na podstawie wzoru: R_d = R_p(m - 1), gdzie:

R_d - rezystancja opornika włączonego w szereg z woltomierzem dla poszerzenia zakresu z 3 do 15V (równa 1500Ω),

R_p - rezystancja woltomierza na niższym zakresie (czyli na zakresie 3V),

m - mnożnik zwiększenia zakresu (w naszym ćwiczeniu m=5).

Obliczona wartość R_d = 1500(5-1) = 6000Ω

Wyniki pomiarów i obliczeń (z uwzględnieniem poprawki dla miernika wzorcowego podanej na obudowie przyrządu):

Lp.	α Vx [dz]	UVx [V]	UVw [V]	ΔU [V]	Δα [dz]	δmU [-]	δm.%U [%]
1	5	1	0,75	0,25	1,25	0,0166	1,66
2	10	2	1,6	0,4	2	0,0266	2,66
3	15	3	3,2	-0,2	-1	-0,0133	-1,33
4	20	4	4,1	-0,1	-0,5	-0,0066	-0,66
5	25	5	5,15	-0,15	-0,75	-0,01	-1
6	30	6	6,1	-0,1	-0,5	-0,0066	-0,66
7	35	7	7,1	-0,1	-0,5	-0,0066	-0,66
8	40	8	8,15	-0,15	-0,75	-0,01	-1
9	45	9	9,12	-0,12	-0,6	-0,008	-0,8
10	50	10	10,13	-0,13	-0,65	-0,0086	-0,86
11	55	11	11,09	-0,09	-0,45	-0,006	-0,6
12	60	12	12,05	-0,05	-0,25	-0,0033	-0,33
13	65	13	12,95	0,05	0,25	0,0033	0,33
Lp.	α Vx [dz]	UVx [V]	UVw [V]	ΔU [V]	Δα [dz]	δmU [-]	δm.%U [%]
14	70	14	13,94	0,06	0,3	0,004	0,4
15	75	15	15	0	0	0	0
16	70	14	13,96	0,04	0,2	0,0026	0,26
17	65	13	12,95	0,05	0,25	0,0033	0,33
18	60	12	12,05	-0,05	-0,25	-0,0033	-0,33
19	55	11	11,09	-0,09	-0,45	-0,006	-0,6
20	50	10	10,08	-0,08	-0,4	-0,0053	-0,53
21	45	9	9,12	-0,12	-0,6	-0,008	-0,8
22	40	8	8,05	-0,05	-0,25	-0,0033	-0,33
23	35	7	7,04	-0,04	-0,2	-0,0026	-0,26
24	30	6	6,05	-0,05	-0,25	-0,0033	-0,33
25	25	5	5,1	-0,1	-0,5	-0,0066	-0,66
26	20	4	4,1	-0,1	-0,5	-0,0066	-0,66
27	15	3	3,1	-0,1	-0,5	-0,0066	-0,66
28	10	2	1,6	0,4	2	0,0266	2,66
29	5	1	0,75	0,25	1,25	0,0166	1,66

Wszystkie obliczenia wykonano analogicznie, jak w punkcie 2, korzystając z tych samych wzorów. Również wartości błędów miernika wyznaczono podobnie, jak w punkcie 2: wyliczono wartości średnie z błędów przy wzrastającym i malejącym odchyleniu wskazówki:

α [dz]	Δαśr [dz]	ΔUśr [V]	δm.%Uśr [%]
5	1,25	0,25	1,66
10	2	0,4	2,66
15	-0,75	-0,15	-0,99
20	-0,5	-0,1	-0,66
25	-0,87	-0,12	-0,83
30	-0,37	-0,21	-0,49
35	-0,35	-0,07	-0,46
40	-0,5	-0,1	-0,66
45	-0,6	-0,12	-0,8
50	-0,52	-0,1	-0,69
55	-0,45	-0,09	-0,6
60	-0,25	-0,05	-0,33
65	0,25	0,05	0,33
70	0,3	0,06	0,4
75	0	0	0

Na podstawie danych z powyższej tabeli wykreślono krzywą błędów badanego miernika na zakresie 15V (błędy wyrażone są w woltach) w zależności od wychylenia wskazówki: ΔU=f(α).

Krzywa błędów woltomierza (na zakresie 15V) ΔU=f(α):

Wykres porównawczy błędów badanego miernika dla zakresów 60mV oraz 15V oraz dla przypadku, kiedy woltomierz pracował jako miliamperomierz (wszystkie błędy wyrażone są w działkach miernika, co pozwala porównać otrzymane krzywe):

5. Wnioski i spostrzeżenia:

Sprawdzany miernik miał klasę równą 0,5, tymczasem pomiary i obliczenia wykazały, że największe błędy miernika są równe: 3,33% dla zakresu 60mV, 2,66% dla zakresu 15V oraz 1,76% dla miernika pracującego jako miliamperomierz na zakresie 30mA, zatem błędy te nie mieszczą się w granicach liczbowych klasy. Oznacza to, że miernika badanego nie można zaliczyć do klasy 0,5. Należy jednak wziąć pod uwagę fakt, że sprawdzenia przyrządu dokonano w warunkach nie odpowiadających warunkom znamionowym, m.in. błędy miernika wzorcowego nie były 3 razy mniejsze od dopuszczalnych błędów miernika badanego (klasa miernika wzorcowego 0,2; klasa miernika badanego 0,5), nie była utrzymana znamionowa temperatura, nie można również wykluczyć wpływu zewnętrznych pól magnetycznych, zatem nie możemy jednoznacznie stwierdzić, że badany miernik ma klasę gorszą, niż 0,5.

Analizując ostatni wykres widzimy, że na zakresach 60mV i 30mA krzywe błędów mają podobny przebieg (co wynika z zastosowania tego samego zakresu miernika), natomiast krzywa błędów dla zakresu 15V ma nieco odmienny charakter.

1

10

---