Kordowski Mariusz gr. 4 b

Ćwiczenie 6

1.Zależności czułości napięciowej mostka Wheatstone’a:
a) od wartości rezystora R

1

przy R

2

= const

b) od wartości rezystora R

2

przy R

1

= const

Mostek Wheatstone’a osiąga największą czułość dla R

1

=1000Ω. Biorąc pod uwagę to, że podczas

mierzenia Rx wartość R1=const była ustawiona na 1000Ω można zauważyć, że mostek

Wheatstone’a uzyskuje optymalne warunki pomiaru dla wartości mierzonej równej R1, bądź do

niej zbliżonej. Spełniony jest zatem warunek Rx=R1. Natomiast wartość rezystancji R2 nie ma

znaczącego wpływu na warunki pracy.

2.Grubość ścieżki mierzonego obwodu:

Dane: R

N

= 0,1 Ω, R = 10 000 Ω, R

p

= 3111 Ω, d = 2 mm, l = 50 mm, G

WŁ

=

Najpierw liczymy rezystancje ścieżki R

x

ze wzoru:

0,1

3111

0, 03111

10000

x

p

R

R

R

R

=

⋅

=

⋅

Ω =

Natomiast grubość liczymy ze wzoru:

1

50

0, 0146

0, 03111 56 2

WŁ

x

x

WŁ

grub d

l

G

grub

mm

R

l

R G

d

⋅

=

⋅

→

=

=

=

⋅

⋅

⋅

⋅

3.Wyniki pomiarów rezystancji ścieżki obwodu drukowanego:

a) mostek Thompson’a

b) multimetr cyfrowy

Rx = 31,1 mΩ

R

2w

= 242 mΩ oraz R

4w

= 32 mΩ

c) metoda techniczna

Rx = 32 mΩ oraz Rx = 31,8 mΩ

Wnioski:

Wartości pomiarów metodą techniczną są zbliżone zarówno do siebie jak i do pomiaru z multimetru

metodą 4-zaciskową. Pomiar mostkiem Thompson’a nieznacznie odbiega od wartości pomiarów

wymienionych wcześniej i ma najmniejszą wartość. Natomiast pomiar multimetrem cyfrowym metodą

2-zaciskową ma najmniejszą dokładność i wyraźnie odbiega od wartości innych pomiarów. Jego wartość jest

niedokładna, ponieważ rezystancja doprowadzeń i styków jest rzędu wartości mierzonej.

4.Błędy pomiaru rezystancji R

N

w 2 i 4 zaciskowym multimetrze cyfrowym:

Dane: R

2w

= 0,131Ω, R

4w

= 0,1Ω

2

2

(0,131 0,1)

0, 031

W

W

R

R

ε

=

−

=

−

Ω =

Ω

2

2

0, 031

100%

100%

31%

0,1

W

W

R

ε

δ

=

⋅

=

⋅

=

4

4

(0,1 0,1)

0

W

W

R

R

ε

=

−

=

−

Ω = Ω

4

4

0

100%

100%

0%

0,1

W

W

R

ε

δ

=

⋅

=

⋅

=

5.Charakterystyka rezystancji żarówki:

0

0

100%

x

x

C

C

C

C

δ

−

=

6.Pomiar pojemności kondensatora o dużym współczynniku stratności D miernikiem HM 8018:

Dane: ω = 10000 rad/s, C

0

= 154,5 nF, f = 1,6kHz

Wzory:

a) połączenie równoległe

b) połączenie szeregowe

0

x

p

G

D

C

ω

=

0

s

x

D

C R

ω

=

Wykres błędu pomiaru pojemności δC

x

od współczynników stratności D

p

i Ds.

Przyczyną różnego przebiegu otrzymanych krzywych są różne wartości błędów δC

x

w Dp i Ds. Zarówno z

Tabel 12.5 i 12.6 jak i z wykresu widzimy gwałtowny wzrost błędu w Ds, przy jednoczesnym utrzymywaniu

się błędu w Dp w granicach 2%.

7.Pomiar kondensatorów o małych wartościach pojemności:

Przewód ekranowany, gdy jest podłączony do masy miernika zwiększa stabilność oraz zmniejsza

błąd pomiaru. Natomiast w innym przypadku ekran działa jak druga okładka dodatkowego

kondensatora, którego pierwszą okładką są przewody pomiarowe.

8.Pomiar indukcyjności i rezystancji miernikiem LC:

Dane: L

X

= 43,4 mH, R

X

= 23,3 Ω

Wzór:

a) impedancja zastępcza Z

X

= R

X

+ jωL

X

, stąd moduł:

2

2

2

2

(

)

(23, 3)

(10000 0, 0434)

434, 6

Zx

Rx

Lx

ω

=

+

=

+

⋅

=

Ω

b)kąt fazowy:

10000 0, 0434

(18, 63)

86, 93

23, 3

x

x

x

L

arctg

arctg

arctg

R

ω

ϕ





⋅





=

=

=

=

°

















2

1, 37

x

rzecz

L

L

=

4

1, 05

x

rzecz

L

L

=

9.Pomiar cewek o małych wartościach indukcyjności:

L

rzecz

= 9,36 µH

L

x2

= 12,8 µH

L

x4

= 9,8 µH

Wartości rzeczywistej L

rzecz

bliższa jest wartość przy cztero przewodowym połączeniu L

x4

.

10.Ocena przydatności mierników HM 8018 i M-4650CR do pomiarów kondensatorów o dużym

współczynniku stratności D lub zbocznikowanych rezystancją:

Miernik HM 8018 jest znacznie lepszym miernikiem do pomiarów kondensatorów o dużym

współczynniku stratności D. Za tym miernikiem przemawia przede wszystkim mały błąd

pomiarowy, który nie przekracza 0,2%. Natomiast pomiary multimetrem M-4650CR posiadały

błędy sięgające nawet 17%.