IMG�78 (2)

5.7. Badanie dokładności multimetru cyfrowego dla funkcji pomiaru napięcia zmiennego

5 7.1. Wprowadzenie

Do wykonania ćwiczenia potrzebne jest opanowanie wiedzy zawartej w p. 3 6.6 podręcznika w części dotyczącej funkcji pomiaru napięcia zmiennego i sposobów charakteryzowania dokładności multimetrów cyfrowych.

Procedura badania dokładności multimetru cyfrowego w warunkach odniesienia przewiduje pełne sprawdzenie wskazań na zakresie podstawowym i wyrywkowe sprawdzenie na innych podzakresach dla każdej funkcji pomiarowej Zakresem podstawowym jest - jak wiemy - pod zakres, na którym mulńmetr charakteryzuje się najmniejszym błędem dopuszczalnym (pamiętamy, ze dla funkcji pomiaru napięcia jest to zakres 10 lub ewentualnie 1 V) Procedura sprawdzania na podzakresie podstawowym przewiduje sprawdzanie dla wszystkich wskazań, które tworzą szereg liczbowy typu (n *111111...). gdzie n jest liczbą naturalną o wartościach 0, 1,2,    9 Jeżeli pod zakresy są takie, ze góma granica wskazań jest większa niż nominalna

góma granica zakresu pomiarowego, to wykonuje się dodatkowo sprawdzenie dla wskazania np 10*1111... lub jeszcze większego Pomiary wykonuje się dla tych samych wskazań co najmniej dwa razy, a jeżeli rozrzut odpowiednich wyników pomiaru dla danego wskazania w poszczególnych seriach jest istotny, to należy wykonać dodatkowe serie pomiarów

Zauważymy, że procedura badania dokładności multimetru jest inna niż przetwornika a/c (czy przetwornika c/a). Wynika to z faktu, ze błędy dopuszczalne multimetru są z zasady istotnie większe niż jednostka kwantyzacji na danym podzakresie, gdy dla przetwornika a/c błędy dopuszczalne są z zasady na poziomie jednego kwantu Ze względów praktycznych przy badaniu dokładności wskazania multimetru można traktować jak zmienną ciągłą a nie skwan-towaną, bo jednostka kwantyzacji stanowi tu z zasady mniej niż ‘/j błędu dopuszczalnego, a nieciągłość wskazań wynikająca z takiego „skwantowania" można zignorować

Wyrywkowe badanie dokładności na pozostałych podzakresach wykonywane jest dla zerowego wskazania i dla największego lub kilku wskazań najbliższych górnej granicy danego podzakresu pomiarowego. Te wskazania powinny się pokrywać cyfrowo (co do cyfr, bo liczby na różnych podzakresach będą różne) ze wskazaniami, dla którego wykonano już sprawdzenia na podzakresie podstawowym Pamięta się bowiem, że pod zakresy tworzone są za pomocą dzielników lub wzmacniaczy, więc z tego powodu wykres błędów w funkcji wskazania na którymkolwiek podzakresie powinien być tego samego kształtu co na zakresie podstawowym, natomiast w stosunku do błędów podzakresu podstawowego wartości błędów na pozostałych podzakresach mogą się zmienić proporcjonalnie do błędu skali¹ lub mogą się zmienić o wartość błędu zera Przy opracowaniu wyników badań można ten fakt wykorzystać i na podstawie wyznaczonych błędów nawet dla jednego wskazania (nie licząc wskazania zerowego) na danym podzakresie można wyznaczyć współczynnik proporcjonalności i przeliczyć błędy zakresu podstawowego na błędy danego podzakresu Na takiej podstawie możemy wypowiedzieć się o dokładności przyrządu na całym podzakresie, mimo że wykonaliśmy fizycznie tylko sprawdzenie dla jednego wskazania (sprawdzenie wskazania dla zera jest oczywiste).

Mając kilka wyników pomiaru dla danego wskazania oblicza się średnią wartość i ocenia rozrzut Jeżeli niepewność wynikająca z rozrzutu wyników pomiaru jest istotna, to musi być uwzględniona jako składowa statystyczna niepewności wyznaczenia błędu

Wielkością wpływającą na dokładność funkcji pomiaru napięcia zmiennego jest częstotliwość. Znormalizowana wartość częstotliwości odniesienia dla elektronicznych przyrządów wynosi 1000 Hz Jednak ze względów praktycznych me można konstruować multimetru

Spowodowanego błędem dzielnika tub błędem wzmocnienia

do pomiaru napięcia zmiennego przydatnego tylko przy jednej częstotliwości Z tego względu przypisuje się danemu multimetrowi błąd dopuszczalny laki, zęby poprawnie charakteryzował on dokładność wskazań multimetru w określonym paśmie częstotliwości mierzonego napięcia Takich pasm częstotliwości i odpowiednich dla nich wartości błędów dopuszczalnych wytwórca może wyróżnić kilka i podać kilka wartości błędu dopuszczalnego Wykaz ukich pasm i odpowiadających im błędów dopuszczalnych stanowi charakterystykę dokładnościową mułti-metru dla funkcji pomiaru napięcia zmiennego, im pasmo częstotliwości „leży dalej” od częstotliwości odniesienia, tym z zasady deklarowany przez wytwórcę błąd dopuszczalny jest większy

W badanym multimetrze zastosowany jest prostownikowy przetwornik napięcia zmiennego na napięcie stałe W związku z tym w jego warunkach odniesienia zawarte jest wymaganie sinusoidalności napięcia mierzonego i przy takim przebiegu napięcia powinny być wykonywane badania dokładności Zastosowany w ćwiczeniu multimetr wzorcowy zapewnia wskazania napięcia skutecznego zgodnie z definicją (zapewnia wskazanie tzw „prawdziwej wartości skutecznej"), ale nawet wówczas taki multimetr wykazuje pewną wrażliwość na kształt przebiegu Ta niedoskonałość przyrządu charakteryzowana jest za pomocą błędu dodatkowego, uzależnionego od współczynnika szczytu mierzonego napięcia Dane o błędzie dodatkowym zależnie od współczynnika szczytu podaje wytwórca I tę daną należy uwzględnić przy ocenie dokładności wyników sprawdzenia 5.7.2. Program działań

1.    Zapoznać się z charakterystyką dokładnościową badanego i wzorcowego multimetru i zaprotokołować dane o dokładności obu multimetrów dla funkcji pomiaru prądu zmiennego Przerysować z dokumentacji do protokołu schemat układu przetwornika napięcia zmiennego na napięcie stałe zastosowanego w badanym multimetrze Rozstrzygnąć „ilu-połówkowc" jest prostowanie i uzasadnić rozstrzygnięcie

2.    Zapewnić warunki odniesienia, zaprotokołować dane o nich, przygotować program pomiarów potrzebny do wyznaczenia charakterystyki dokładnościowej w warunkach odniesienia na zakresie jiodstawowym i zrealizować program Sporządzić wykres błędów badanego multimetru w funkcji wskazania

Na tym samym wykresie nanieść granice niepewności wyznaczonych wartości błędów Niepewność wynikać będzie z błędu dopuszczalnego wzorcowego multimetru i ewentualnie z rozrzutu wyników pomiaru ujawniającego się przy powtarzaniu badania dla tego samego wskazania. Na tym samym wykresie nanieść również granice błędu dopuszczalnego badanego multimetru

Sformułować orzeczenie o dokładności multimetru na badanym podzakresie na podstawie otrzymanych wyników

3.    Wykonać pomiary potrzebne do wyznaczenia błędów wskazań badanego multimetru w funkcji częstotliwości napięcia sinusoidalnego Częstotliwość napięcia probierczego dobierać odpowiednio tak, żeby wypełnić pasma częstotliwości wyróżnione w dokumentacji badanego multimetru. W całym toku badań utrzymać wskazanie badanego multimetru praktycznie takie samo i pokrywające się z jednym z największych wskazań, dla którego wykonywano badanie w p 2. Opracować wyniki i przedstawić graficznie charakterystykę błędu w funkcji częstotliwości Dla częstotliwości przyjąć skalę logarytmiczną Nanieść granice niepewności wyznaczonych błędów. Osobno sporządzić wykres błędu dodatkowego częstotb-

233