Politechnika Śląska Studia: inżynierskie

Wydział Elektryczny Rok akademicki : 2003/2004

Laboratorium Metrologii Semestr III

SPRAWOZDANIE

Pomiar napięć zmiennych

Wykonali :

Dariusz Wielomek Data wykonania : 15.10.2003

Grzegorz Smoliło Grupa I E i T

Michał Salamon Sekcja I

I. CEL ĆWICZENIA

Celem niniejszego ćwiczenia było zapoznanie się z przyrządami służącymi do pomiaru napięcia i prądu obwodach z wymuszeniami sinusoidalnymi, poznanie zasad poprawnego doboru woltomierzy i amperomierzy do badanego układu. Poznanie ich parametrów charakterystycznych w zależności od zakresu i wymaganej dokładności pomiaru .

II. UKŁAD POMIAROWY

OPIS PRZYRZADÓW POMIAROWYCH

• V₁ - multimetr cyfrowy

• V₂ - woltomierz elektroniczny

• V₃ - woltomierz elektromagnetyczny

• V₄ - woltomierz magnetoelektryczny

III. WYKAZ PRZYRZĄDÓW

Do wykonania niniejszego ćwiczenia niezbędne nam były następujące elementy zasilające i pomiarowe :

• Generator funkcji

• Wzmacniacz mocy

• Oscyloskop ST - 315A IV

• Multimetr cyfrowy METEX MXD - 4660A

• Woltomierz magnetoelektryczny z prostownikiem

• Woltomierz elektroniczny

• Woltomierz elektromagnetyczny

IV . TABELE WYNIKÓW POMIARÓW

Uzyskane wyniki pomiarów przedstawione zostały w poniższych tabelach pomiarowych .

Pierwsza z tabel pomiarowych przedstawia pomiary wykonane przy stałej częstotliwości sygnału sinusoidalnego 50 [ Hz ], zaś napięcie zasilania było regulowane w zakresie od 1 [ V ] do 7,5 [ V ] .

Opis mierników dla danej tabeli :

• V₁ multimetr cyfrowy pracujący na zakresie pomiarowym 10 [ V ]

• V₂ woltomierz elektroniczny pracujący na zakresie pomiarowym 15 [ V ]

• V₃ woltomierz elektromagnetyczny pracujący na zakresie pomiarowym 7,5 [ V ]

• V₄ woltomierz magnetoelektryczny pracujący na zakresie pomiarowym 10 [ V ]

V1	V2	V3	V4	OSC
[ V ]	[ V ]	[ V ]	[ V ]	[ V ]
1,02	0,96	1,05	1,1	1,6
1,99	1,86	2	2	3
2,98	2,64	2,45	3,05	5
4,01	3,54	2,9	4	5,75
5	4,35	3,3	4,8	7,5
6,02	5,22	3,8	5,7	8,25
6,81	5,94	4,15	6,5	9,75
7,53	6,54	4,45	7,1	10,5

Tabela błędów:

V1	δV1	V2	δV2	V3	δV3	V4	δV4
[V]	[%]	[V]	[%]	[V]	[%]	[V]	[%]
1,02	0,54	1,1	22,7	10,5	1,05	0,96	23,4
1,99	0,3	2	12,5	20	2	1,86	12,1
2,98	0,22	3,05	8,2	24,5	2,45	2,64	8,5
4,01	0,17	4	6,25	29	2,9	3,54	6,4
5	0,15	4,8	5,2	33	3,3	4,35	5,2
6,02	0,13	5,7	4,4	38	3,8	5,22	4,3
6,81	0,12	6,5	3,8	41,5	4,15	5,94	3,8
7,53	0,116	7,1	3,5	44,5	4,45	6,54	3,4

Druga z tabel zawartych w sprawozdaniu zawiera pomiary napięcia sinusoidalnie zmiennego , które wykonane zostały przy stałej wartości napięcia zasilania, która wynosiło 4 [ V ] .Natomiast zmianom podlegała częstotliwość sygnału w granicach od 10 [ Hz ] do 10
10³ [ Hz ] .

Opis mierników dla danej tabeli :

• V₁ multimetr cyfrowy pracujący na zakresie pomiarowym 10 [ V ]

• V₂ woltomierz elektroniczny pracujący na zakresie pomiarowym 15 [V]

• V₃ woltomierz elektromagnetyczny pracujący na zakresie pomiarowym 7,5 [ V ]

• V₄ woltomierz magnetoelektryczny zakresie prostownikiem pracujący na zakresie pomiarowym 10 [ V ]

V1	V2	V3	V4	OSC	FQR
[ V ]	[ V ]	[ V ]	[ V ]	[ V ]	[ kHz ]
4,02	3,6	2,9	4	6	0,01
4,41	3,6	3,05	4,25	7,5	0,1
4,38	3,6	3,05	4,25	7,5	0,2
4,51	3,9	2,9	4,35	6,75	0,5
4,72	4,05	2,7	4,4	6,5	1
5,21	4,8	2,6	5,2	6,5	2
4,42	4,05	1,2	4,35	6,5	4
4,43	4,05	0,8	4,35	6,5	6
4,43	4,05	0,1	4,4	6,5	8
4,44	4,05	0,05	4,45	6,5	10

Teoretyczne opracowanie współczynnika kształtu i szczytu

Wartość średnią określa się następującym wzorem:

Współczynnik kształtu wyraża się wzorem :

Współczynnik szczytu wyraża się następującym wzorem :

Wartość średnia modułu wynosi :

Wartość średnia wynosi :

Współczynnik kształtu wynosi :

= 1,11

Współczynnik szczytu wynosi :

WYKRESY

Charakterystyka zależności błędów procentowych od napięcia mierzonego:

Woltomierz V1:

Woltomierz V2:

Woltomierz V3:

Woltomierz V4:

VI. WNIOSKI I UWAGI KOŃCOWE

Podczas wykonywania pomiarów napięcia w obwodach w wymuszeniami sinusoidalnymi można stwierdzić, ze woltomierz cyfrowy obarczony jest błędem bezwzględnym wnikającym jednoznacznie z tego, że przyrządy te mierzą również składową stałą, która wprowadzała dodatkowy błąd i zmianę wskazań przyrządów .

Ten dodatkowy błąd ma znacznie większy wpływ na pomiary dokonywane miernikami cyfrowymi niż miernikami magnetoelektrycznymi. Ów błąd nie został uwzględniony w naszych wynikach pomiarów .

Z charakterystyki pierwszej (zależności błędu od napięcia) wynika jednoznacznie, iż pomiar jest tym dokładniejszy, im bliższa jest wartość mierzonego prądu wybranemu zakresowi.

Z drugiej charakterystyki łatwo zauważyć, że woltomierz elektromagnetyczny wykazuje duże wartości błędów po przekroczeniu dopuszczalnej częstotliwości poprawnej pracy, która wynosiła 500 Hz. Pozostałe mierniki pokazywały wartości zbliżone do siebie.

Należy również pamiętać, że błąd odczytanej wartości z miernika analogowego (wskazówkowego) zależy od kąta patrzenia na wskazówkę wychyłową przyrządu. Aby odczytać prawidłową wartość z przyrządu, należy patrzeć na wskazówkę, tak aby jej cień pokrywał się z nią samą. Błędny odczyt spowodowany złym kątem obserwacji nazywamy błędem paralaksy.

Generator

funkcji

Wzmacniacz

mocy

V₁

V₂

V₃

V₄

---