WYDZIAŁ ELEKTRONIKI TELEKOMUNIKACJI I INFORMATYKI KATEDRA MIERNICTWA ELEKTRONICZNEGO LABOLATORIUM PODSTAW MIERNICTWA GRUPA: poniedziałek g.10
Ćwiczenie nr 6	Imię i nazwisko	www.eti.3miasto.net
Pomiary elementów RLC	Data wykonania ćwiczenia	20.12.1999
		Data odbioru sprawozdania
		Ocena zaliczenia
		Uwagi i podpis

Pomiary elementów RLC - opracowanie

1. Wstęp

Celem ćwiczenia jest poznanie wybranych układów oraz zakresu ich zastosowań, do pomiarów elementów typu rezystory, kondensatory i cewki.

2. Mostek Wheatstone'a

Wykres czułości w zależności od zmian rezystora R₁:

Wykres czułości w zależności od zmian rezystora R₂:

Wnioski z pomiarów mostkiem:

Z wykresów oraz pomiarów wynika, że mostek Wheatstone'a największą czułość osiąga dla R₁=1 [kΩ]. Wpływ wartości rezystancji R₂ na czułość napięciową tego mostka jest niewielki, ale największa wypada dla 1 [kΩ].

Ponieważ wartość mierzona R_x wynosiła 1[kΩ] stwierdzam, że badany mostek uzyskuje optymalne warunki pomiaru (największą czułość napięciową), gdy wartość rezystancji R₁ jest równa, lub w przybliżeniu równa wartości rezystancji mierzonej R_x, czyli gdy spełniony jest warunek R₁=R_x, a co do wartości rezystancji R₂ to nie ma ona znaczącego wpływu na warunki pracy, jednak zależność ta w moim przypadku jest podobna do poprzedniej.

3. Grubość ścieżki

Obliczam rezystancję ścieżki: R_x=(R_N/R)R_p = 58,91 [mΩ]

gdzie:

R_p - rezystancja odczytana;

R_N, R - wartości dobrane;

Grubości ścieżki obliczam ze wzoru:

gdzie:

R_x - zmierzona rezystancja ścieżki;

σ - przewodność;

l - długość ścieżki (0,05[m]);

d - grubość ścieżki;

b - szerokość ścieżki;

skąd otrzymałem:

4. Błędy pomiaru pojemności

Obliczyłem względny błąd pomiaru pojemności, oraz stratność kondensatora z wzorów ze skryptu i wypełniłem tabele 6.4 i 6.5 .

Wykres zależności błędu pomiaru δ_Cx od współczynnika strat D_s i D_p:

Duże różnice błędów popełnianych przez miernik dla konfiguracji szeregowej i równoległej, wynikają z tego, że użyty miernik z zasady działania mierzy pojemności kondensatorów w konfiguracji równoległej. To pociąga za sobą bardzo duży błąd pomiaru pojemności kondensatorów w konfiguracji szeregowej. Taką sytuację obrazuje otrzymany wykres.

5. Omówienie pomiaru małych pojemności

Zauważyłem, że przy pomiarach małych pojemności, użycie zwykłych tj. nie ekranowanych przewodów powoduje znaczne wahania od wartości rzeczywistej. Wpływ na to ma szereg zakłóceń pochodzących z otoczenia, odległość miedzy zastosowanymi przewodami (przy oddalaniu zauważyłem zmniejszanie pojemności). Na zmierzoną pojemność znaczący wpływ mają użyte przewody, których pojemność wpływa na pojemność mierzoną. Rozsunięcie przewodów powoduje zmniejszenie pojemności przewodów, a więc powinien też zmniejszać też błąd pomiaru, jednak nie udało mi się wyeliminować błędu, nie miał on charakteru systematycznego.

Sytuację poprawia para przewodów w ekranie. Gdy ekranu się nie uziemi to można zaobserwować podobnie duże przekłamania pomiaru pojemności jednak nie ma dużych wahań. Błąd ma charakter systematyczny, który określiłbym jako błąd metody. Po uziemieniu ekranu przewodu widać że znika wpływ pojemności przewodu na pojemność mierzoną. Nie ma już wpływu ułożenie przewodu oraz znacząco ogranicza się zakłócenia pochodzące z otoczenia, lecz zapewne na pomiar nadal ma wpływ szereg czynników, np. rezystancja styków.

6. Moduł impedancji i kąt fazowy

Ogólny wzór opisujący impedancję szeregowego połączenia cewki L_x i rezystancji R_x ma postać: Z_x=R_x+jωL_x . Stąd obliczamy moduł |Z_x| i kąt przesunięcia fazowego _x:

Obliczam:

7. Błędy pomiaru pojemności

Wykres zależności względnego błędu pomiaru pojemności δ_Cx w funkcji rezystancji bocznikującej R_d na podstawie uzyskanych w tabeli 6.6:

Wnioski z pomiarów pojemności:

Na podstawie przeprowadzonych pomiarów pojemności wnioskuję, że jeżeli mierzymy pojemności o dużym współczynniku strat D lub zbocznikowanych rezystancją, niewielki błąd pomiarowy zapewni nam miernik RLC, który z zasady działania jest przystosowany do pomiaru takich pojemności. Z kolei popularny multimetr nie powinien być używany do tego typu pomiarów. Uważam, że multimetru należy używać do pomiaru pojemności pojedynczych kondensatorów (np. po wylutowaniu badanego elementu z układu) a przy kondensatorze o dużym współczynniku strat może służyć do otrzymania orientacyjnej wielkości mierzonej pojemności.

1

---