Pomiar napięcia stałego przyrządami analogowymi i cyfrowymi, Politechnika Wrocławska, Miernictwo 2 (lab)
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Sprawozdanie z laboratoriów z
Miernictwa Elektronicznego (ETEW00002L)
Temat laboratoriów:
Pomiar napięcia stałego przyrządami analogowymi i
cyfrowymi
ProwadzÄ…cy:
dr inż. Lesław Kardysz
Wykonali:
Cichoń Andrzej 170753
Curyk Bartosz 170918
Dudkowski Michał 170863
czwartek 15
15
– 16
55
17. marca 2009r.
Cel ćwiczeń:
Celem ćwiczenia było poznanie parametrów typowych woltomierzy napięcia
stałego oraz warunków ich eksploatacji. Ponadto zapoznaliśmy się z metodami obliczania
i eliminowania błędu pomiaru, wynikającego ze zmiany wartości mierzonej wskutek
włączenia do obwodu przyrządu pomiarowego.
I. Pomiar napięcia wyjściowego źródła o różnej rezystancji wewnętrznej
a) urzÄ…dzenie analogowe
Parametry woltomierza:
- opór właściwy: 1000 Ω/V
- praca w poziomie
- magnetoelektryczny o ruchomej cewce
- napięcie pobiercze 3 kV
- klasa 0,5
- zakres temperaturowy 0-40
o
C (optymalnie 20
o
C)
- zakres przyjęty na 75V
- teoretyczne napięcie przyłożone ze źródła U
TEOR
=15V
Lp. Rw[Ω] U
X
[V] ∆ U
X
[V] δ U
X
[%] ∆ sys[V] δ sys[%] (U
X
±∆
UX)[V] U
X
[V]±δ
U
X
[%]
1
10 15 0,38 2,5 0 0 15±0,38 15±2,5
2
50 15 0,38 2,5 0 0 15±0,38 15±2,5
3
100 15 0,38 2,5 0 0 15±0,38 15±2,5
4
500 15 0,38 2,5 0 0 15±0,38 15±2,5
5000 14 0,38 2,7 -1 7 14±0,38 14±2,7
5
6
10000 13 0,38 2,9 -2 13 13±0,38 13±2,9
U
X
– wartość zmierzona
∆ U
X
– błąd bezwzględny pomiaru
δ U
X
– błąd względny pomiaru
∆ sys – błąd bezwzględny metody
δ sys – błąd względny metody
Wykorzystane wzory:
∆ U
X
= (kl ∙ zakres)/100% [V]
δ U
X
= (∆ U
X
/ U
X
) ∙ 100% [%]
∆ sys = U
X –
U
TEOR
[V]
δ sys = (∆ sys/U
TEOR
) ∙ 100% [%]
Przedział wartości z uwzględnieniem tylko błędu granicznego:
dla pomiaru pierwszego: 14,62 ≤ U
X
[V] ≤ 15,38
dla pozostałych pomiarów sytuacja analogiczna
czwartek 15
15
– 16
55
17. marca 2009r.
b) urzÄ…dzenie cyfrowe
Parametry woltomierza:
- zakres przyjęty na 200V
- teoretyczne napięcie przyłożone ze źródła U
TEOR
=15V
- błąd bezwzględny (0,1% ∙ U
X
+ 4 cyfry)
Lp. Rw[Ω] U
X
[V] ∆ U
X
[V] δ U
X
[%] ∆ sys[V] δ sys[%] (U
X
±∆
UX)[V] U
X
[V]±δ
U
X
[%]
1
10 15,11 0,24 1,6 -0,11 -0,7 15,11±0,24 15,11±1,6
50 15,11 0,24 1,6 -0,11 -0,7 15,11±0,24 15,11±1,6
2
3
100 15,11 0,24 1,6 -0,11 -0,7 15,11±0,24 15,11±1,6
4
500 15,10 0,24 1,6 -0,10 -0,7 15,10±0,24 15,10±1,6
5
5000 15,10 0,24 1,6 -0,10 -0,7 15,10±0,24 15,10±1,6
6
10000 15,09 0,24 1,6 -0,09 -0,6 15,09±0,24 15,09±1,6
U
X
– wartość zmierzona
∆ U
X
– błąd bezwzględny pomiaru
δ U
X
– błąd względny pomiaru
∆ sys – błąd bezwzględny metody
δ sys – błąd względny metody
Wykorzystane wzory:
∆ U
X
= (U
X
∙ a% + 4 cyfry) = (U
ZAKR
∙ a% + n∆r) [V]
n∆r – ilość cyfr przy minimalnej zauważalnej zmianie wyniku
δ U
X
= (∆ U
X
/ U
X
) ∙ 100% [%]
∆ sys = U
X –
U
TEOR
[V]
δ sys = (∆ sys/U
TEOR
) ∙ 100% [%]
Przedział wartości z uwzględnieniem tylko błędu granicznego:
dla pomiaru pierwszego: 14,87 ≤ U
X
[V] ≤ 15,35
dla pozostałych pomiarów sytuacja analogiczna
Schemat:
R
W
E
V
czwartek 15
15
– 16
55
17. marca 2009r.
II. Pomiar stałej dzielnika o zadanej rezystancji wejściowej
(parametry i obliczenia wykorzystane z zadania I)
a) 10 k Ω:
Urządzenie analogowe na wejściu i cyfrowe na wyjściu
lp. wartość
przełącznika
U
wej
[V]
U
wej
z poprawką o błędy
U
wyj
[V]
U
wyj
z poprawką o błędy
k
U
wej /
U
wyj
k
z poprawką o błąd
1
5 15 15±0,38 7,55 7,55±0,24 1,99 1,99±0,02
2
10 15 15±0,38 15,09 15,09±0,24 0,99 0,99±0,01
Urządzenie cyfrowe na wejściu i analogowe na wyjściu
lp. wartość
przełącznika
U
wej
[V]
U
wej
z poprawką o błędy
U
wyj
[V]
U
wyj
z poprawką o błędy
k
k
z poprawką o błąd
1
5 15,09 15,09±0,24 7 7±0,38 2,16 2,16±0,12
2
10 15,09 15,09±0,24 15 15±0,38 1,01 1,01±0,03
b) 1 M Ω:
Urządzenie analogowe na wejściu i cyfrowe na wyjściu
lp. wartość
przełącznika
U
wej
[V]
U
wej
z poprawką o błędy
U
wyj
[V]
U
wyj
z poprawką o błędy
k
k
z poprawką o błąd
1
5 15 15±0,38 7,36 7,36±0,24 2,04 2,04±0,02
2
10 15 15±0,38 15,09 15,09±0,24 0,99 0,99±0,01
Urządzenie cyfrowe na wejściu i analogowe na wyjściu
lp. wartość
przełącznika
U
wej
[V]
U
wej
z poprawką o błędy
U
wyj
[V]
U
wyj
z poprawką o błędy
k
k
z poprawką o błąd
1
5 15 15,09±0,24 7,5 7,5±0,38 2,01 2,01±0,06
2
10 15 15,09±0,24 15 15±0,38 1,01 1,01±0,01
Schemat (uproszczony):
R
1
U
1
V
1
R
N
U
2
V
2
czwartek 15
15
– 16
55
17. marca 2009r.
Wnioski:
W zadaniu I zauważamy, że przyrząd analogowy jest o wiele mniej dokładny od
cyfrowego. Wraz ze wzrostem oporu wewnętrznego źródła od 5000 omów wyniki
pomiaru znacznie odbiegają od rzeczywistego przyłożonego napięcia. Wynika to zapewne
z tego, iż tak duży opór powoduje znaczny spadek napięcia. Ponadto w wynikach
zauważalne są błędy systematyczne przy wszystkich pomiarach cyfrowych. Wynikają one
z tego, iż przyjęte zostało, że napięcie przyłożone do woltomierza to 15V, a w
rzeczywistości było inne. Niemniej jednak błąd metody w przypadku woltomierza
cyfrowego, przy dużych oporach, nie jest aż tak znaczny jak w przypadku przyrządu
analogowego.
W przypadku zadania I jak i II wyraźnie możemy zaobserwować, że urządzenie
cyfrowe pozwala na dokładniejsze sprecyzowanie wyniku. Błędy pomiaru są mniejsze a
sam pomiar o wiele dokładniej odczytany.
czwartek 15
15
– 16
55
17. marca 2009r.
[ Pobierz całość w formacie PDF ]