PM_1_P.pdf

WOJSKOWA AKADEMIA TECHNICZNA

Podstawy Metrologii

Ćwiczenie nr 1

Temat: Opracowanie dokumentacji pomiarów

Data wykonania ćwiczenia:

Grupa nr: ..............................

Ocena:

1. ..................

.................................

Data oddania sprawozdania:

1. .......................................................................

2. .......................................................................

..............................

2. ...................

Prowadzący:

3. ........................................................................

3. ...................

......................................

Uwagi prowadzącego:

Cel ćwiczenia:

- zapoznać z wykonywaniem pomiarów podstawowych wielkości elektrycznych;

- nauczyć sposobów opracowania wyników pomiarów: przeprowadzania rachunku błędów, zasad

zapisu wyniku pomiaru, tworzenia wykresów, aproksymacji,

- zapoznać z możliwościami wykorzystania komputera w procesie opracowania wyników pomiarów.

Przebieg ćwiczenia:

W trakcie zajęć laboratoryjnych studenci wykonują pomiary określone protokołem i wpisują ich

rezultaty do przygotowanych tabel.

Zadaniem domowym jest ręczne tzn. bez użycia wydruków komputerowych opracowanie

sprawozdania według zaleceń podanych w poszczególnych punktach pomiarowych protokołu oraz zasad

zawartych w części teoretycznej. Po zakończeniu pomiarów przystępują do zapoznania się z

możliwościami opracowania uzyskanych wyników z wykorzystaniem komputera i pakietu Matlab.

Każdy ze studentów opracowuje sprawozdanie oddzielnie. Tabele sprawozdania winny zawierać

wyniki pomiarów, wyniki wymaganych obliczeń pośrednich oraz wyniki końcowe.

Do oceny całości ćwiczenia należy przedłożyć oryginał protokołu pomiarów oraz wykonane przez

każdego ze studentów sprawozdanie wraz z wnioskami. Ocenie podlegać będzie rzetelność

przeprowadzonych obliczeń oraz staranność i poprawność wykonanych wykresów.

Uwaga:

W układach pomiarowych ćwiczenia występuje transformator. Pracę z jego wykorzystaniem powinna

cechować szczególna ostrożność. Jest to urządzenie, które w zależności od sposobu załączenia dokonuje

podwyższenia lub obniżania podawanego napięcia zmiennego.

W zakresie realizowanych punktów pomiarowych transformator będzie pracował wyłącznie w układzie

obniżania napięcia. Niepoprawne załączenie transformatora może spowodować uszkodzenie generatora sygnału

podawanego na jego wejście. W związku z powyższym studenci w trakcie zestawiania lub modyfikacji układu

pomiarowego mają obowiązek wyłączyć zasilanie zastosowanych przyrządów. Ich włączenie i wykonanie

pomiarów może nastąpić dopiero po sprawdzeniu połączeń przez prowadzącego ćwiczenie i udzieleniu przez niego

zgody.

Cel pomiarów:

- określenie napięcia wytwarzanego na zaciskach zasilacza napięcia stałego,

- określenie wartości mocy wydzielonej na rezystorze,

- wyznaczenie charakterystyki amplitudowej transformatora,

- wyznaczenie rodziny charakterystyk przetwarzania transformatora.

1. Zapoznanie z wyposażeniem stanowiska pomiarowego

Na podstawie oględzin przyrządów na stanowiskach, wskazówek prowadzącego oraz instrukcji obsługi

przyrządów pomiarowych sporządzić wykaz przyrządów pomiarowych wykorzystywanych w ćwiczeniu oraz

wykaz ich parametrów i wypełnić tabelę 1.1 i 1.2.

Tabela 1.1. Wykaz przyrządów pomiarowych.

Oznaczenia na schematach

Lp.

Nazwa przyrządu

Typ

Producent

Zasilacz napięcia

stałego

Multimetr

analogowy

Multimetr cyfrowy

Generator

Tabela 1.2. Zestawienie parametrów wykorzystywanych przyrządów pomiarowych.

Nazwa i typ

przyrządu

Funkcja

Nazwa

Lp.

Wartość parametru

pomiarowa

parametru

Zasilacz

napięcia

stałego

Zakresy

napięcia

Zakresy pomiarowe

U DC

R wew

klasa

Multimetr

µA

Zakresy

pomiarowe

I DC

analogowy

klasa

Zakresy pomiarowe

Zakresy

częstotliwości

U AC

klasa

R wew

Zakresy pomiarowe

U DC

Błąd

podstawowy

Multimetr

cyfrowy

Zakresy

pomiarowe

Zakresy

częstotliwości

U AC

Błąd

podstawowy

Zakresy

częstotliwości

Generator

2. Jednokrotny pomiar napięcia na zaciskach zasilacza napięcia stałego

U = 100mV

V C

V A

Rys. 1. Schemat układu pomiarowego do pomiaru napięcia.

Zadanie pomiarowe: W układzie jak na rys.1 i przy określonym przez prowadzącego napięciu zasilacza, dokonać

jednokrotnego pomiaru napięcia U C i U A woltomierzem cyfrowym V C i analogowym V A . Wyniki zanotować w

tabeli 2. W tabeli 1.2 zapisać dane niezbędne do wyznaczania błędów granicznych.

Tabela 2. Wyniki jednokrotnego pomiaru napięcia zasilacza.

Zakres woltomierza cyfrowego

U ZC = ...........................

Zakres woltomierza analogowego

U ZA = ...........................

U C

U A

Zalecenia dotyczące opracowania wyników pomiarów: Korzystając z zależności obowiązujących dla pomiarów

technicznych wyznacz graniczny przedział ufności, wynik pomiaru i dokładność pomiaru. Wyniki zapisz w

odpowiedniej tabeli.

3. Seria pomiarów napięcia na zaciskach zasilacza napięcia stałego.

U = 100mV

V C

Rys. 2. Schemat układu pomiarowego do pomiaru napięcia.

Zadanie pomiarowe: W układzie jak na rys. 2 i przy zadanym napięciu zasilacza jak w punkcie 2, dokonać 10-15

pomiarów napięcia U C woltomierzem cyfrowym V C (poszczególne pomiary należy wyzwalać ręcznie lub

skorzystać z możliwości pamięciowych przyrządów – np.: multimetr APPA207 może zapamiętać 7 pomiarów, co

wymaga przeprowadzenie dwóch serii). Wyniki zanotować w tabeli 3.

Wyniki serii pomiarów napięcia zasilacza.

Tabela 3.

Zakres woltomierza U ZC = .......... ........

Lp. - 1

10 11 12 13 14 15

U C

Zalecenia dotyczące opracowania wyników pomiarów: Korzystając z zależności obowiązujących dla pomiarów

laboratoryjnych o średniej dokładności wyznacz graniczny przedział ufności, wyniki pomiaru i dokładność

pomiaru. W odpowiednio skonstruowanej tabeli zamieść również wyniki obliczeń błędów cząstkowych

granicznego przedziału ufności.

4. Pomiar mocy czynnej

V C

Rys. 3. Schemat układu pomiarowego do pomiaru mocy czynnej.

Zadanie pomiarowe: W układzie jak na rys. 3 dokonać jednorazowych odczytów wskazań amperomierza i

woltomierza cyfrowego V C dla ustalonych natężeń prądu w obwodzie, równych w przybliżeniu 8%, 8.4%, 8.8%,

9.2%, 9.6% i 10% wartości znamionowej prądu I N rezystora R. Wyniki zanotować w tabeli 4. W tabeli z wykazem

aparatury zapisać dane niezbędne do wyznaczania błędów granicznych oraz wartość rezystancji wejściowej

woltomierza.

Zalecenia dotyczące opracowania wyników pomiarów: Korzystając z zależności obowiązujących dla

pośrednich pomiarów technicznych wyznacz wartości mierzonej mocy w kolejnych pomiarach, wyniki pomiarów i

dokładności pomiarów. Za wartość mierzonej mocy przyjmij iloczyn wskazań woltomierza i amperomierza:

P = I A x U V

W obliczeniach błędów pomiń błąd metody związany z poborem prądu przez woltomierz cyfrowy (posiada on dużą

rezystancje wewnętrzną).

Wyniki końcowe i wyniki obliczeń pośrednich umieść w odpowiedniej tabeli. Na podstawie przeprowadzonych

pomiarów sporządź wykres P=f(U V ), nanieś na niego obliczone w poszczególnych punktach graniczne przedziały

ufności i dokonaj jego aproksymacji metodą graficzną.

Tabela 4. Wyniki pomiaru prądu i napięcia w układzie z rys.4.

I N = ............

Lp.

I A

U V

5. Pomiar charakterystyk amplitudowych transformatora

Uwe

Uwy

V 2

V 1

Rys. 4. Schemat układu pomiarowego do pomiaru charakterystyk transformatora. Należy zwrócić uwagę

na sposób załączenia transformatora - sygnał z generatora musi być podany na zaciski oznaczone "wy"

(transformator obniża wtedy napięcie).

Definicja:

Charakterystyką amplitudową układu nazywamy zależność stosunku napięcia wyjściowego U wy do napięcia

wejściowego U we od częstotliwości f, przy ustalonym U we = const.

Zadanie pomiarowe: W układzie jak na rys. 4, dla wybranych częstotliwości generatora G i ustalonego poziomu

napięcia wejściowego U we =1V, dokonać jednorazowego odczytu wskazań woltomierza V 2 . Wyniki zanotować w

tabeli 5. Doboru częstotliwości f dokonać w taki sposób, aby przy obserwowanych zmianach napięcia wyjściowego

U wy pomiary wykonywane były "gęściej". W zakresach częstotliwości, w których U wy nie zmienia się, pomiary

należy wykonywać rzadziej.

Tabela 5. Wyniki pomiarów napięcia wyjściowego transformatora w funkcji częstotliwości przy U we =1V .

Lp.

kHz

U wy

Lp.

kHz

U wy

Lp. -

kHz

U wy

Zalecenia dotyczące opracowania wyników pomiarów: Na podstawie wyników zapisanych w tabeli 5

sporządzić wykres zależności

K =

w funkcji częstotliwości stosując graficzną metodę aproksymacji. Wyznaczyć oraz zapisać w odpowiedniej tabeli

stosunek K/K 0 wyrażony w decybelach. Na oddzielnym rysunku sporządzić jego wykres w funkcji częstotliwości.

Jako poziom odniesienia potraktować wartość K 0 =K(1kHz). Jeżeli pozwalają na to otrzymane wyniki pomiarów,

określić częstotliwości graniczne badanego układu, jako częstotliwości, przy których wartość K[dB] spada do

poziomu (-3dB).

6. Pomiar charakterystyk przetwarzania transformatora

Definicja:

Charaktery

styką przetwarzania układu nazywamy zależności napięcia wyjściowego U wy od wejściowego

U we , przy ustalonej częstotliwości f=const.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: