WAT - WEL - ISE - ZSI-P Laboratorium Miernictwa Elektronicznego
Przedmiot: PODSTAWY METROLOGII Ćwiczenie nr 2
PROTOKÓŁ / SPRAWOZDANIE
Temat: BADANIE WŁAŚCIWOŚCI PRZYRZĄDÓW DO POMIARU PODSTAWOWYCH WIELKOŚCI ELEKTRYCZNYCH
Grupa: ............................................................ 1. ............................................................. 2. ............................................................. 3. .............................................................. 4. ..............................................................	Data wykonania ćwiczenia: ........................................................................
		Data oddania sprawozdania: .........................................................................
		Ocena: ........................................................................
		Prowadzący: .........................................................................

Uwagi prowadzącego ćwiczenie:

1. Zapoznanie z wyposażeniem stanowiska pomiarowego

Na podstawie oględzin przyrządów na stanowiskach, wskazówek prowadzącego oraz instrukcji obsługi przyrządów pomiarowych sporządzić wykaz przyrządów pomiarowych wykorzystywanych w ćwiczeniu oraz wykaz ich parametrów i wypełnić tabelę 1.1 i 1.2.

Tabela 1.1. Wykaz przyrządów pomiarowych.

Lp.	Nazwa przyrządu	Typ	Producent	Oznaczenia na schematach
1.	Zasilacz stabilizowany
2.	Zasilacz stabilizowany
3.	Multimetr analogowy
4.	Multimetr analogowy
5.	Multimetr cyfrowy
6.	Multimetr cyfrowy
7.	Rezystor dekadowy

Tabela 1.2. Zestawienie parametrów wykorzystywanych przyrządów pomiarowych

Lp.

Nazwa i typ przyrządu

Funkcja pomiarowa

Nazwa parametru

Wartość parametru przyrządu

1.

Zasilacz stabilizowany

Podzakresy pomiarowe

V

Błąd podstawowy

%

2.

Multimetr analogowy

U „-„

Podzakresy pomiarowe

mV

V

V

kV

Rwew

Klasa dokładności

I „-„

Podzakresy pomiarowe

µA

mA

mA

A

Rwew

Klasa dokładności

R

Podzakresy pomiarowe

Klasa dokładności

Rwew

3.

Multimetr cyfrowy

U „-„

Podzakresy pomiarowe

mV

V

kV

Rwew

Błąd podstawowy

I „-„

Podzakresy pomiarowe

µA

mA

A

Rwew

Błąd podstawowy

R

Podzakresy pomiarowe

Błąd podstawowy

4.

Rezystor dekadowy

Zakres rezystancji

Dekada x

Klasa dekady

2. Pomiar napięcia stałego woltomierzem analogowym i cyfrowym

Rys. 2. Schemat układu do pomiaru napięcia woltomierzem analogowym i cyfrowym.

Gdzie:

V_A - woltomierz analogowy (multimetr analogowy);

V_C - woltomierz cyfrowy (multimetr cyfrowy).

2.1. Odczyt mierzonego napięcia na podstawie wskazań przyrządów i zapis wyniku pomiaru

- Połączyć układ pomiarowy zgodnie z rysunkiem 2.

- Zanotować wartości zakresów pomiarowych multimetrów dla poszczególnych pomiarów.

- Ustawić przełączniki zakresów pomiarowych multimetrów na wartości podane w tabeli 2.1.

- Ustawić napięcie wyjściowe z zasilacza o wartościach podanych w tabeli 2.1.

- Dokonać odczytu wskazań woltomierza cyfrowego

- Zanotować maksymalną liczbę działek dla danego zakresu pomiarowego woltomierza analogowego.

- Dokonać odczytu wskazań woltomierza analogowego w działkach (α_m).

- Wyznaczyć stałą podziałki.

- Obliczyć wartość napięcia wskazywanego przez woltomierz analogowy.

Tabela 2.1

Uwyjściowe	UNC	UmC	UNA	αmax	α	Su	UmA
V	V	V	V	dz	dz	V/dz	V
0,5
2
8
11

- Wyznaczyć błędy graniczne dla poszczególnych pomiarów w o parciu o wyniki z tabeli 2.1 oraz parametry przyrządów z tabeli 1.2;

- Zapisać w tabeli 2.2 wyniki pomiarów w postaci X = X_m ± Δ_g X z uwzględnieniem odpowiedniej liczby cyfr znaczących.

Tabela 2.2

UMa	ΔgUA	UA = UMa ± ΔgUA	UMc	ΔgUC	UC = UMc ± ΔgUC
V	V	(..................) V	V	V	(..................) V

2.3. Dobór zakresu pomiarowego do wartości mierzonej

- W układzie jak na rys. 2 na zasilaczu ustawiać napięcia zgodnie z danymi w tabeli 2.3. według woltomierza cyfrowego.

- Przełącznikiem podzakresów w woltomierzu analogowym wybierać wartości zgodnie z danymi w tabeli 2.3.

- Dokonać odczytu wskazań woltomierza analogowego w działkach.

- Wyznaczyć stałą podziałki dla poszczególnych wartości.

- Obliczyć wartość napięcia wskazywanego przez woltomierz analogowy.

- Obliczyć błąd graniczny na wybieranych zakresach pomiarowych.

- Wyznaczyć dokładność pomiaru napięcia.

- Wyniki pomiarów i obliczeń zapisać w tabeli 2.3.

Tabela 2.3

UNA	Uwejściowe	αA	SUA	UmA	ΔgUA	δ%UmA
V	V	dz	V/dz	V	V	%
1	0,2
		0,5
		0,7
		0,8
	3	0,2
		1,0
		2,5
		2,8
	10	0,2
		1,0
		6,0
		8,0

- Wykreślić zależność dokładności pomiaru od wartości mierzonej dla poszczególnych zakresów woltomierza analogowego w jednym układzie współrzędnych.

- Podobny ciąg czynności wykonać dla woltomierza cyfrowego ustawiając wartości napięć według woltomierza analogowego. Wyniki pomiarów i obliczeń umieścić w tabeli 2.4.

Tabela 2.4

UNC	Uwejściowe	UmC	ΔgUC	δ%UmC
V	V	V	V	%
1	0,2
		0,5
		0,7
		0,8
	10	0,2
		1,0
		6,0
		8,0

- Wykreślić zależność dokładności pomiaru od wartości mierzonej dla poszczególnych zakresów woltomierza cyfrowego w jednym układzie współrzędnych.

3. Pomiar prądu stałego amperomierzem analogowym i cyfrowym

Rys. 3. Schemat układu do pomiaru prądu amperomierzem analogowym i cyfrowym.

Gdzie:

A_A - amperomierz analogowy;

A_C - amperomierz cyfrowy;

R - rezystor dekadowy.

3.1. Odczyt mierzonego natężenia prądu na podstawie wskazań przyrządów i zapis wyniku pomiaru

- Połączyć układ pomiarowy zgodnie z rysunkiem 3.

- Ustawić napięcie wyjściowe z zasilacza o wartości równej 2V.

- Ustawić przełączniki zakresów pomiarowych amperomierzy odpowiednio do wartości, jak w tabeli 3.1.

- Regulować dekadami rezystora dekadowego tak, aby na wskaźniku prądu zasilacza uzyskać wartości podane w tabeli 3.1.

- Dokonać bezpośredniego odczytu wskazywanej wartości przez amperomierz cyfrowy i zapisać ją w tabeli 3.1.

- Zanotować maksymalną liczbę działek dla danego zakresu pomiarowego amperomierza analogowego.

- Dokonać odczytu wskazań amperomierza analogowego w działkach - α_m.

- Wyznaczyć stałą podziałki.

- Obliczyć wartość napięcia wskazywanego przez amperomierz analogowy.

- Wyniki pomiarów zanotować w tabeli 3.1.

Tabela 3.1

Izasilacza	INC	ImC	INA	αmax	α	SA	ImA
mA	mA	mA	mA	dz	dz	mA/dz	mA

- Wyznaczyć błędy graniczne dla poszczególnych pomiarów w o parciu o wyniki z tabeli 3.1 oraz parametry przyrządów z tabeli 1.2.

- Wyniki pomiarów zapisać w tabeli 3.2 w postaci X = X_m ± Δ_g X z uwzględnieniem odpowiedniej liczby cyfr znaczących.

Tabela 3.2

ImA	ΔgIA	IA = ImA ± ΔgIA	ImC	ΔgIC	IC = ImC ± ΔgIC
mA	mA	(..................) mA	mA	mA	(..................) mA

3.2. Dobór zakresu pomiarowego do wartości mierzonej

- W układzie jak na rys. 3 odłączyć amperomierz cyfrowy.

- W zasilaczu ustawić napięcie 2V.

- Przełącznikiem podzakresów w amperomierzu analogowym wybierać wartości zgodnie z danymi w tabeli 3.3.

- Ustawić dekady rezystora dekadowego tak, aby natężenie prądu odczytywane ze wskaźnika prądowego zasilacza przyjmowało wartości zgodnie z danymi z tabeli 3.3.

- Dokonać odczytu wskazań amperomierza analogowego.

- Obliczyć błąd graniczny na wybieranych zakresach pomiarowych.

- Wyznaczyć dokładność pomiaru natężenia prądu.

- Wyniki pomiarów i obliczeń zapisać w tabeli 3.3.

- Wykreślić zależność dokładności pomiaru od wartości mierzonej dla poszczególnych zakresów w jednym układzie współrzędnych.

Tabela 3.3

INA	Izasilacza	αA	SiA	ImA	ΔgIA	δ%ImA
mA	mA	dz	mA/dz	mA	mA	%
10	2
		5
		7
		9
	30	2
		10
		20
		25
	100	2
		30
		60
		90

- Odłączyć amperomierz analogowy.

- Podobny ciąg czynności wykonać dla amperomierza cyfrowego.

- Wyniki pomiarów i obliczeń umieścić w tabeli 3.4.

- Wykreślić zależność dokładności pomiaru od wartości mierzonej dla poszczególnych zakresów w jednym układzie współrzędnych.

Tabela 3.4

INC	Izasilacza	ImC	ΔgIC	δ%ImC
mA	mA	mA	mA	%
1	0,2
		0,5
		0,7
		0,8
	10	0,2
		1,0
		6,0
		8,0

4. Pomiar rezystancji omomierzem analogowym i cyfrowym

Rys. 4. Schemat układu do pomiaru rezystancji omomierzem analogowym i cyfrowym.

Gdzie:

Ω_A - omomierz analogowy;

Ω_C - omomierz cyfrowy;

R - rezystor dekadowy.

4.1. Odczyt mierzonej rezystancji na podstawie wskazań przyrządów i zapis wyniku pomiaru

- Połączyć układ pomiarowy zgodnie z rysunkiem 4.

- Ustawić przełączniki multimetrów w położenia odpowiadające pomiarowi rezystancji.

- Dokonać pomiaru rezystancji zadanych na rezystorze dekadowym omomierzem cyfrowym.

- Dokonać pomiaru rezystancji zadanych na rezystorze dekadowym omomierzem analogowym.

- Pomiaru dokonać dla zadanych zakresów pomiarowych i wartości dekady podanych w tabeli 4.1.

- Wyniki pomiarów i obliczeń umieścić w tabeli 4.1.

Tabela 4.1

Rdekady	RNC	RmC	α'	Δα	ΔX	Xmin	RmA
Ω	Ω	Ω	dz	dz	Ω	Ω	Ω

- Wyznaczyć dokładność oraz błędy graniczne dla poszczególnych pomiarów w o parciu o wyniki z tabeli 4.1 i parametry przyrządów z tabeli 1.2.

- Wyniki pomiarów zapisać w tabeli 4.2 w postaci X = X_m ± Δ_g X z uwzględnieniem odpowiedniej liczby cyfr znaczących.

Tabela 4.2

RmA	δ^%RA	ΔgRA	RA = RmA ± ΔgRA	RmC	ΔgRC	δ^%RC	RC = RmC ± ΔgRC
Ω	%	Ω	(..................)Ω	Ω	Ω	%	(..................)Ω

4.2. Dobór zakresu pomiarowego do wartości mierzonej

- Przełącznikiem podzakresów w omomierzu analogowym ustawić wartości jak w tabeli 4.3.

- Ustawić wartości rezystora dekadowego zgodnie z danymi z tabeli 4.3.

- Dokonać odczytu wskazań omomierza analogowego.

- Wyznaczyć dokładność pomiaru rezystancji.

- Wyniki pomiarów i obliczeń zapisać w tabeli 4.3.

Tabela 4.3

RNA	Rw	α'	Δα	ΔX	Xmin	RmA	δ%RmA	ΔgRA
Ω	kΩ	dz	dz	Ω	Ω	Ω	%	kΩ
x10 (5kΩ)	0,01
		0,1
		1
	x100 (50kΩ)	0,1
		1
		10
	x1000 (500k)	1
		10
		50
		100

- Wykreślić krzywe dokładności pomiaru w funkcji wartości mierzonej dla poszczególnych zakresów w jednym układzie współrzędnych.

- Odłączyć amperomierz analogowy.

- Podobny ciąg czynności wykonać dla omomierza cyfrowego.

- Wyniki pomiarów i obliczeń umieścić w tabeli 4.4.

Tabela 4.4

RNC	Rw	RmC	ΔgRC	δ%RmC
Ω	Ω	Ω	Ω	%
1	0,2
		0,5
		0,7
		1,0
	10	0,2
		1,0
		6,0
		10,0

5. Pomiar rezystancji metodą techniczną

Rys. 5. Schemat układu do pomiaru rezystancji metodą techniczną

(przy wykorzystaniu amperomierza i woltomierza):

a) układ z poprawnie mierzonym prądem;

b) układ z poprawnie mierzonym napięciem.

Gdzie:

Aa - woltomierz analogowy;

Vc - woltomierz cyfrowy;

R - rezystor dekadowy;

Zas. - zasilacz stabilizowany.

- Połączyć układ pomiarowy zgodnie z rysunkiem 5a lub 5b.

- Przełączniki funkcji pomiarowych w multimetrze analogowym ustawić na pomiar prądu.

- Przełączniki funkcji pomiarowych w multimetrze cyfrowym ustawić na pomiar napięcia.

- Wybrać najwyższe z podzakresów dla ustawionych funkcji pomiarowych przyrządów.

- Na zasilaczu ustawić napięcie 9V.

- Ustawić dekady rezystora dekadowego na wartości zadane w tabeli 5.1.

- Dobrać zakresy pomiarowe tak, aby wskazania przyrządów były jak najbliższe wartości wybranego podzakresu.

- Dokonać odczytu wskazań obydwu przyrządów.

- Wyznaczyć stałą podziałki miernika analogowego.

- Obliczyć wartość natężenia prądu w układzie oraz wartość mierzonej rezystancji bez korygowania wyniku z uwzględnieniem poprawki na błąd metody.

- Wyniki pomiarów i obliczeń zapisać w tabeli 5.1.

Tabela 5.1

Rw	IN	αN	αm	SI	Im	UN	Um	Rm
Ω	mA	dz	dz	mA/dz	mA	V	V	Ω

- Obliczyć błędy graniczne i dokładności pomiaru prądu i napięcia. Wyniki zapisać w tabeli 5.2.

- Wyznaczyć dokładność pomiaru rezystancji i błąd graniczny pomiaru rezystancji.

- Zapisać wynik pomiaru w postaci X = X_m ± Δ_g X z uwzględnieniem odpowiedniej liczby cyfr znaczących.

Tabela 5.2

Rw	ΔgI	ΔgU	δ^%I	δ^%U	δ^%R	ΔgR	R = Rm ± ΔgR
Ω	mA	V	%	%	%	Ω	Ω

- Dla wybranej wartości R_w wyznaczyć błąd metody pomiaru rezystancji.

- Obliczyć wartość rezystancji mierzonej z uwzględnieniem poprawki na błąd metody.

- Obliczyć błąd graniczny ustawienia zadanej rezystancji. Wyniki obliczeń zapisać w tabeli 5.3.

- Wartości R_w, R_m i R_mR z uwzględnieniem ich błędów granicznych umieścić na wspólnej osi liczbowej i porównać.

Tabela 5.3

Rw	ΔgRw	Rm	ΔgR	RmR	ΔgR'
Ω	Ω	Ω	Ω	Ω	Ω

6. Opracowanie sprawozdania.

Oprócz wyżej sporządzonych treści sprawozdanie powinno zawierać:

- wykorzystywane w obliczeniach wzory oraz przykłady obliczeń;

- wymagane wykresy;

- interpretację uzyskanych wyników (wnioski i spostrzeżenia) oraz zwrócenie uwagi na:

- sposób włączania przyrządów pomiarowych do układu pomiarowego;

- sposób odczytywania wyniku pomiaru i wyznaczaniu błędu i dokładności pomiaru dla różnych przyrządów;

- dobór zakresu pomiarowego do wartości mierzonej oraz możliwości minimalizowania błędu pomiaru.

Zakład Systemów Informacyjno-Pomiarowych

12

---