INSTYTUT SYSTEMÓW ELEKTRONICZNYCH WYDZIAŁ ELEKTRONIKI WAT Zakład Systemów Informacyjno-Pomiarowych
Sprawozdanie z Laboratorium Miernictwa Elektronicznego II Ćwiczenie 3
Temat: METODY POMIARU REZYSTANCJI I IMPEDANCJI
Grupa: E2Y2S1
Zespól w składzie: 1. Axel Gocan 2. Paweł Olejniczak

Wykaz przyrządów znajdujących się na stanowiskach

Lp.	Nazwa przyrządu	Typ	Producent
1	Generator	33120A	HP
2	Mostek RLC	ELC-3133A	ESCORT
3	Mostek RLC	LRC-821	GW INSTEK
4	Multimetr Cyfrowy	DM3051	RIGOL
5	Opornik Dekadowy	DR6-16	INCOPYSKOWICE

1. Zastosowanie Multimetru Cyfrowego

1.1 Pomiar Rezystancji i Pojemności

1.1.1. Układ Pomiarowy

1.1.2. Pomiar

A) Zmierzyć wartości wybranych wartości rezystora dekadowego

RN	Ω	10	100	1.000	10.000	100.000
ΔRN	Ω	0,5	5	50	500	5000
Zakres	Ω	400	400	4.000	40.000	400.000
RMM	Ω	10,04	100,054	1.000,17	10.001,9	100.015
ΔRMM	Ω	0,16	2,551	15,31	153,1	3036

B) Zmierzyć parametry dwójników biernych (zestaw nr. 1)

		RL	R1	R2
Zakres	Ω	400	40.000	400
RMM	Ω	0,745	15.033,5	88,929
ΔRMM	Ω	0,016	228,5	1,384

		C1	C2
Zakres	nF	4	4
CMM	nF	0,3934	1,082
ΔCMM	nF	0,8852	4,869

1.1.3. Wnioski

Przy pomiarze rezystancji i pojemności możemy zauważyć dość duży błąd bezwzględny, który jest związany z dodatkowym używaniem do odczytu i pomiaru multimetru cyfrowego DM-3052. Najbardziej obarczone błędem charakterystyki są małego rzędu wielkości Ω, na które mają wpływ nawet małe błędy samego pomiaru. Przy dużych wartościach Ω błędy pomiaru będące małego rzędu nie mają znaczącego wpływu. Lecz ogólny błąd odczytu dalej jest dużego stopnia.

2. Zastosowanie Cyfrowego Mostka Typ ELC-3133A

2.2. Pomiar parametrów wybranych elementów biernych

2.2.1. Układ Pomiarowy

2.2.2. Pomiar

A)Zmierzyć parametry wybranych wartości rezystora dekadowego przy częstotliwościach podanych w tabeli.

RN­ [Ω]	f	kHz	0,1	1	10
10	R1	Ω	10,305	10,254	10,138
	ΔR1	Ω	0,033	0,033	0,066
100	R2	Ω	100,33	100,25	100,21
	ΔR2	Ω	0,32	0,32	0,65
1.000	R3	Ω	1.000,3	999,7	1.000,3
	ΔR3	Ω	3,2	3,2	6,5
10.000	R4	Ω	10.001	9.993	10.009
	ΔR4	Ω	30	30	60
100.000	R5	Ω	100.060	99.999	99.770
	ΔR5	Ω	300	300	599

B) Zmierzyć parametry dwójników biernych (zestaw nr. 1) przy częstotliwościach podanych w tabeli.

a) Pomiar rezystancji

f	kHz	0,1	1	10
R1	Ω	15,038	15,029	15,040
ΔR1	Ω	45	45	90
R2	Ω	88,7	88,7	88,7
ΔR2	Ω	0,3	0,3	0,6

b) Pomiar parametrów cewki indukcyjnej

f	kHz	0,1	1	10
L	mH	0,6	0,05	0,018
ΔL	mH	0,002	0,002	0,0001
Q	-	0,03	0,294	2,51
ΔQ	-	0,19	0,032	0,1

c) Pomiar parametrów kondensatorów

f	kHz	0,1	1	10
C1	F	1,015n	1.009,2p	1.016,2p
ΔC1	F	0,007n	4,1p	10,2p
D1	-	0,002	1,5	0,018
ΔD1	-	0,005	0,011	0,006
C2	pF	0,332	332,7	330,9
ΔC2	pF	0,005	1,4	3,3
D2	-	0,001	0,008	0,019
ΔD2	-	0,005	0,005	0,006

2.2.3. Wnioski

Podczas pomiaru charakterystyk rezystora dekadowego dla tych samych wartości co w ćwiczeniu wcześniej możemy zauważyć stałość wynikających dla małych jak i dużych wielkości wartości Ω. Przy małych wartościach błąd pozostaje prawie niezmieniony tego samego rzędu, lecz dla pomiaru większych wartości znacznie się zmniejsza. Wywołane to jest najprawdopodobniej większą czułością urządzenia oraz rozdzieleniem napięcia podawanego na dwójnik na dwa parametry (Force – natężenie, Sense – czułość) podawane przez urządzenie. Dużą rolę gra także w tym przypadku częstotliwość, która będąc mniejszą owy błąd zmniejsza. Może być to wywołane częstością próbkowania przez urządzenie.

Przy pomiarach impedancji i pojemności urządzenie wykazuje bardzo mały rząd błędu natomiast przy pomiarze dobroci błąd dla małych wartości impedancji czy pojemności dla małych częstotliwości jest za duży przez co nie możemy określić dobroci.

. Zastosowanie Cyfrowego Miernika Impedancji Typ LCR-821

3.2. Pomiar parametrów wybranych elementów biernych

3.2.1. Układ pomiarowy

3.2.2 Pomiary:

A) Zmierzyć parametry wybranych wartości rezystora dekadowego przy częstotliwościach podanych w tabeli.

RN	f	kHz	0,1	1	10
10	R1	Ω	10,456	10,284	10,251
	ΔR1	Ω	0,008	0,007	0,007
	Q	-	0,0001	0,0012	0,0111
	ΔQ	-	0,0002	0,0002	0,0002
100	R2	Ω	100,47	100,26	100,29
	ΔR2	Ω	0,07	0,07	0,07
	Q	-	0	0	0
	ΔQ	-	0,0002	0,0002	0,0002
1.000	R3	Ω	1.000,5	1.000,5	999,35
	ΔR3	Ω	0,5	0,5	0,5
	Q	-	-0,0003	-0,0027	-0,0267
	ΔQ	-	0,0002	0,0002	0,0002
10.000	R4	Ω	9.998,4	9.998,2	9.964,4
	ΔR4	Ω	5,2	5,2	5,2
	Q	-	-0,0006	-0,0058	-0,0585
	ΔQ	-	0,0002	0,0002	0,0002
100.000	R5	Ω	99.777	99.302	68.520
	ΔR5	Ω	52	52	36
	Q	-	-0,068	-0,0677	-0,6747
	ΔQ	-	0,0002	0,0002	0,0006

B) Zmierzyć parametry dwójnika (zestaw nr. 1) przy częstotliwościach podanych w tabeli.

	Opornik 1	Opornik 2
f	R	ΔR
kHz	kΩ	kΩ
0,1	15,032	0,01
0,2	15,033	0,01
0,5	15,032	0,01
1	15,033	0,01
2	15,033	0,01
5	15,034	0,01
10	15,034	0,01
20	15,034	0,01
50	15,036	0,017
100	15,036	0,017
200	15,018	0,017

Cewka Indukcyjna
f
kHz
0,1
0,2
0,5
1
2
5
10
20
50
100
200

Kondensator 1
f
kHz
0,1
0,2
0,5
1
2
5
10
20
50
100
200

Kondensator 2
f
kHz
0,1
0,2
0,5
1
2
5
10
20
50
100
200

3.2.3 Wnioski

W trakcie pomiarów dwóch oporników wraz ze wzrostem częstotliwości można zaobserwować w jednym spadek a w drugim coraz większy wzrost dobroci. Opornik 2 przy dużych częstotliwościach charakteryzuje się bardzo dużą dobrocią, dzięki czemu możemy stwierdzić, iż mamy odczynienia z opornikiem drutowym.

Cewka indukcyjna cechuje się wzrostem dobroci wraz ze wzrostem częstotliwości. Znaczny wzrost zauważamy przy częstotliwości od 50Hz, a przy 100Hz można zaobserwować zjawisko rezonansu własnego.

W kondensatorach wraz ze wzrostem częstotliwości występuje coraz większa strata. Z pomiarów wynika, iż kondensatory o dużych pojemnościach mają większej rezystancję wewnętrznej.

4. Pomiar Składowych impedancji Nieznanego Dwójnika „Z_X”

4.1 Pomiar składowych impedancji nieznanego dwójnika „Z_X” za pomocą cyfrowego miernika impedancji.

4.1.1. Układ Pomiarowy

Układ pomiarowy jak w punkcie 3.2.1.

4.1.2. Pomiar

		Zx1	Zx2
f	kHz	50	66,667
|Zx|	kΩ	1,4802	1,4631
φ	(..°)	-9,91	-13,07
cosφ	-	-0,8846	0,8758
Rx	Ω	-1,3093	1,2814
Xx­	Ω	0,6904	0,7061

4.1.3 Wnioski

Po pomiarze widać, iż reaktancja nieznanego dwójnika wraz ze wzrostem częstotliwości maleje. Znacząco związane jest to z impedancja dla danej częstotliwości w ścisłej zależności od kąta odchylenia fazowego, które składają sie na dana wartość rezystancji.

4.2 Pomiar składowych impedancji metodą trzech woltomierzy

4.2.1 Układ Pomiarowy

4.2.2. Pomiar

Rw = 962	Zx1	Zx2
f	kHz	50
U1	V	2,0787
U2	V	0,8217
U3	V	1,2487
cosφ	-	1,0168
|Zx|	Ω	1461,9075
Rx	Ω	1486,4405
X­x	Ω	-

4.2.3. Wnioski

Posiadając trzy napięcia zmierzone przez woltomierze mierzące trzy wartości dwójnika, można łatwo obliczyć cosinus konta odchylenia fazowego. W przypadku podsiania rezystor wzorcowego dla danego układu obliczamy przy pomocy stosunku napięć zmierzonych na rezystorze i dwójniku moduł impedancji. W naszym przypadku pierwszy dwójnik nie posiadał reaktancji ponieważ impedancja i rezystancja SA za duże dla i zbyt podobne wielkościowo aby ja wytworzyć. Zaś w drugim oporniku obserwujemy zmniejszanie się reaktancji wrz ze wzrostem częstotliwości. Wywołane to jest coraz mniejszym kontem przesunięcia fazowego.