background image

PRZYRZĄD POMIAROWY

Przyrząd pomiarowy (narzędzie miernicze) – 

urządzenie

, 

układ pomiarowy lub jego elementy, przeznaczone do wykonania 
pomiarów samodzielnie lub w połączeniu z jednym lub wieloma 
urządzeniami dodatkowymi. Również wzorce miary (etalony), 

wzorce inkrementalne

 i 

materiały odniesienia

 są traktowane jako 

przyrządy pomiarowe

[1]

.

Miłosz Wójcicki

background image

PRZYRZĄDY CYFROWE – POJĘCIA 
PODSTAWOWE

Pierwsze przyrządy cyfrowe były budowane z przeznaczeniem do pomiaru konkretnej wielkości

fizycznej; np. napięcia lub rezystancji. Jednak już w latach 70‐ch XX wieku, intensywny rozwój

elektroniki półprzewodnikowej, a w szczególności układów cyfrowych pozwolił na integrację rożnych 
funkcji w jednym urządzeniu. Multimetrami nazywa się uniwersalne, wielofunkcyjne przyrządy

pomiarowe umożliwiające pomiar kilku wielkości fizycznych. Od momentu pojawienia się

multimetrów na rynku ich ekspansja w różnych dziedzinach techniki jest bardzo duża i trwa do dziś.

Obecnie producenci prześcigają się pomysłowością, szybkością działania i dokładnością pomiarów

oferując pełną gamę multimetrów cyfrowych. Ich popularność sprawia, że w potocznym rozumieniu

terminem multimetr określa się również przyrząd cyfrowy przeznaczony do pomiaru tylko jednej

wielkości. Przyrządy cyfrowe możemy podzielić na:

• tablicowe,

• przenośne przyrządy uniwersalne,

• dokładne przyrządy laboratoryjne,

• wirtualne przyrządy pomiarowe.

background image

MIERNIK CYFROWY

Miernik cyfrowy – miernik, w którym pomiar wielkości 
następuje w dyskretnych odstępach czasu

[1]

. W takim mierniku 

mierzona wielkość zazwyczaj jest kodowana i wyświetlana w 
formie 

cyfrowej

, chodź nie jest to regułą. Przykładem miernika 

cyfrowego ze wskazaniem wskazówkowym jest 

zegar

 

wskazówkowy.

W potocznym rozumieniu mierniki cyfrowe określa się czasem 
mianem multimetru. Jest to niepoprawne określenie, ponieważ 
multimetr jest to wyłącznie miernik służący do pomiaru wielu 
wielkości, i może być on zarówno 

miernikiem analogowym

, jak i 

cyfrowym

[2]

.

background image

4.2. Mierniki cyfrowe

Miernikiem elektronicznym nazywa się taki układ pomiarowy, w którym sygnał wejściowy

zawierający informację o wielkości mierzonej zostaje zamieniony na sygnał elektryczny 

podlegający

procesowi obróbki w układach elektronicznych, a następnie przetworzony na wartość 

liczbową

wielkości mierzonej. Wyróżniamy dwa rodzaje elektronicznych przyrządów pomiarowych:

analogowe i cyfrowe.

W przyrządach analogowych elementem wskazującym jest najczęściej klasyczny miernik

wskazówkowy (np. mikroamperomierz magnetoelektryczny) wyskalowany w jednostkach 

wielkości

mierzonej. Mierniki cyfrowe pozwalają na bezpośredni odczyt wartości wielkości mierzonej z

e wskaźnika cyfrowego lub z rejestratorów (np. drukarki), dzięki czemu unika się błędu 

popełnianego

przy odczycie wskazań.

Główną zaletą mierników cyfrowych jest ich duża dokładność. Ponadto mają one

w porównaniu z przyrządami analogowymi następujące zalety: dużą szybkość pomiarów,

automatyczny wybór polaryzacji, możliwość automatycznego wyboru zakresu, łatwość 

rejestracji czy „zapamiętywania” wyników pomiarów oraz możliwość współpracy z 

komputerowymi systemami

pomiarowo-kontrolnymi i sterującymi.

background image

POJĘCIE POZIOMU WZGLĘDNEGO I 
BEZWZGLĘDNEGO

Pojęcie poziomu odzwierciedla stosunki pomiędzy wielkościami 
elektrycznymi - mocami,

napięciami lub prądami panujące wzdłuż układu teletransmisyjnego 
(toru, urządzenia). Odpowiednio

do porównywania danych wielkości rozróżniany jest poziom mocy, 
poziom napięciowy lub poziom

prądowy. Jeżeli, wartość elektryczna otrzymana w punkcie 
pomiarowym jest porównywana

z wartością w punkcie wejściowym układu (będącym punktem 
odniesienia), to wówczas mówimy

o poziomie wzg1ędnym, natomiast jeśli wartość ta jest porównywana 
ze znormalizowaną wartością

odniesienia, wówczas mówimyo poziomie bezwzględnym.

background image

MULTIMETR

Multimetr – zespolone urządzenie 

pomiarowe

 posiadające możliwość 

pomiaru różnych 

wielkości fizycznych

. Termin stosowany najczęściej w 

elektrotechnice do opisania urządzenia zawierającego co najmniej: 
amperomierz, 

woltomierz

, 

omomierz

.

Cechą charakterystyczną jest sposób prezentacji pomiaru – zawsze na 
tym samym elemencie wyjściowym, przy użyciu:

wskaźnika wychyłowego napędzanego siłą elektrodynamiczną 
multimetrze 

analogowym

,

wyświetlacza 

LCD

 lub 

LED

 sterowanego 

mikroprocesorowo

 w 

multimetrze 

cyfrowym

,

interfejsu elektronicznego do przekazania danych np. do 

komputera

.

Nowoczesne multimetry potrafią m.in. realizować kilka pomiarów 
jednocześnie, np. wartości napięcia i jego 

częstotliwości

, zapamiętywać 

mierzone wielkości, czy wyznaczać średnią z pomiarów.

background image

AMPEROMIERZ

Amperomierz – 

przyrząd pomiarowy

 służący do pomiaru 

natężenia prądu elektrycznego

. W zależności od zakresu amperomierza używane 

są też nazwy: kiloamperomierz, miliamperomierz, mikroamperomierz.

Pomiaru natężenia prądu dokonuje się poprzez oddziaływanie przewodnika z 
prądem i pola magnetycznego budując następujące rodzaje amperomierzy:

magnetoelektryczny

elektromagnetyczny

elektrodynamiczny

indukcyjny.

Stosowane są też amperomierze cieplne i termoelektryczne wykorzystujące efekt 
nagrzewania się przewodu, w którym płynie prąd. Amperomierze cieplne stosuje 
się w obwodach wielkiej częstotliwości gdzie indukcyjność cewki amperomierza 
magnetycznego wprowadzałaby duże zmiany w obwodzie.

Specjalną odmianą amperomierzy są 

amperomierze cęgowe

, których nie podłącza 

się do obwodu elektrycznego, a otaczają przewód w którym jest mierzone 
natężenie prądu.

background image

WATOMIERZ

Watomierz jest przyrządem przeznaczonym do pomiaru 

mocy czynnej

.

Watomierze budowane są jako mierniki:

elektrodynamiczne

ferrodynamiczne

indukcyjne

Watomierz elektrodynamiczny – najczęściej spotykany typ 
miernika. Przeznaczony jest do pomiaru 

mocy

 w 

obwodach

 

prądu stałego

 i 

przemiennego

.

background image

WOLTOMIERZ

Woltomierz – 

przyrząd pomiarowy

, za pomocą którego mierzy 

się napięcie elektryczne (jednostka napięcia wolt). Jest włączany 
równolegle do 

obwodu elektrycznego

. Idealny woltomierz posiada 

nieskończenie dużą rezystancję wewnętrzną.

background image

Cyfrowe przyrządy tablicowe wykorzystuje się głównie do kontroli wartości 
danej wielkości

fizycznej. Są budowane jako woltomierze, amperomierze, lub umożliwiają pomiar 
obydwu tych

wielkości. Wynik pomiaru przyrządem tablicowym obarczony jest dużą niepewnością, 
jednak jest ona

mniejsza niż w przypadku tablicowych przyrządów analogowych. Wynik pomiaru 
wyświetlany jest w

postaci numerycznej. Coraz częściej można również spotkać tablicowe przyrządy 
cyfrowe symulujące

ruch wskazówki analogowej. Przenośne przyrządy uniwersalne o wewnętrznym 
zasilaniu, są

przeznaczone do pomiarów wykonywanych w terenie. Zazwyczaj budowane są jako 
multimetry co znacznie zwiększa ich uniwersalność. Niepewność pomiaru 
multimetrem przenośnym plasuje się

pośrodku stawki przyrządów cyfrowych.

background image

MIERNIKI LABORATORYJNE

Odrębną klasę stanowią mierniki laboratoryjne. Cechuje je

bardzo mała niepewność pomiaru nawet poniżej 0,0001%. Wymagają stacjonarnego trybu pracy w

ustalonych warunkach otoczenia i są zasilane z sieci elektrycznej. Przyrządy laboratoryjne są

budowane jako multimetry, oraz mierniki o konkretnym przeznaczeniu, np.: częstościomierze, mostki

RLC, kalibratory napięć, itp. Inną grupę nowoczesnych przyrządów pomiarowych stanowią tak zwane

wirtualne przyrządy pomiarowe, które są kombinacją komputera wyposażonego w odpowiednie

oprogramowanie z przyrządami pomiarowymi nowej generacji (np. karty pomiarowe). Przyrząd

wirtualny może być budowany przez użytkownika, który definiuje jego funkcje i interfejs konstruując

odpowiedni program.

Podana klasyfikacja jest bardzo ogólna i nie obejmuje przyrządów przeznaczonych do ściśle

określonych zadań. Na przykład dla przemysłu motoryzacyjnego budowane są multimetry

samochodowe, do pomiarów linii telefonicznych multimetry telekomunikacyjne, do pracy w trudnych

warunkach, np. pod ziemią multimetry górnicze, a do obserwacji kształtu sygnałów multimetry

graficzne.

background image

STRUKTURA MULTIMETRU

Na rysunku 4 przedstawiono schemat blokowy przyrządu cyfrowego 
(Tumański 2007). Funkcja

obwodów wejściowych zmienia się w zależności od funkcji 
realizowanej przez multimetr.

W przypadku woltomierza, obwody wejściowe to dzielniki 
napięcia
, a w amperomierzu to boczniki

prądu. Obwody te umożliwiają zmianę zakresu pomiarowego. Jeżeli 
multimetr pracuje jako

omomierz, zadaniem obwodów wejściowych jest zapewnienie 
odpowiedniego zasilania badanej

rezystancji.

background image
background image

PRZYCZYNY BŁĘDÓW I 
NIEPEWNOŚCI POMIAROWYCH

Otrzymany na drodze doświadczalnej wynik pomiaru dowolnej 
wielkości fizycznej zawsze różni

się od wartości rzeczywistej tej wielkości. Wartość rzeczywista jest 
pojęciem abstrakcyjnym i nie jest

znana eksperymentatorowi (gdyby była znana to pomiar byłby 
niepotrzebny). Pomiar pozwala zatem

na znalezienie przybliżonych wartości wielkości mierzonej, a więc 
każdy wynik pomiaru obarczony

jest niepewnością, która wynika z:

• ograniczonej dokładności przyrządów pomiarowych,

• ograniczeń wynikających z zastosowanej metody pomiarowej,

• niedoskonałości zmysłów obserwatora,

• wpływu innych czynników, które zakłócają pomiar.


Document Outline