Pomiary napięć stałych.doc

1.      Cel ćwiczenia

Zapoznanie z podstawowymi zasadami pomiarów napięć i prądów stałych, podstawowymi parametrami typowych woltomierzy i amperomierzy prądu stałego oraz warunkami użytkowania narzędzi pomiarowych, ze szczególnym uwzględnieniem doboru zakresu pomiarowego, prawidłowym odczytem i zapisem wyniku pomiaru.

2.      Wstęp teoretyczny

Każdy pomiar jest ograniczony dokładnością narzędzia pomiarowego, co sprawia, że wartość wyniku pomiaru różni się od wartości wielkości mierzonej. Różnica ta określana jest jako błąd pomiaru.

Błąd bezwzględny (oznaczany symbolem ΔUx) jest różnicą między wynikiem pomiaru (Ux), a wartością rzeczywistą (R) mierzonej wielkości. Wyraża się go w jednostkach miary wielkości mierzonej, z konkretnym znakiem „+” lub „-”. W praktyce wartość rzeczywista R jest nieznana. W pomiarach zastępuje się ją względnie dokładnym przybliżeniem w postaci wartości poprawnej XP. Wartość poprawną XP można otrzymać za pomocą wzorcowego narzędzia pomiarowego.

Błąd ΔUx ze znakiem przeciwnym nazywa się poprawką p,

p = - ΔUx

Dodając algebraicznie poprawkę p do wyniku pomiaru X, uzyskuje się wartość poprawną Uxp

Uxp =Ux + p

Praktyczną miarą niedokładności pomiaru są graniczne błędy pomiaru (używa się również terminu niepewność pomiaru - zgodnie z Międzynarodowym Słownikiem Metrologii, International Vocabulary of Basic and General Terms in Metrology, 1984 Geneva, stosuje się określenie niepewność odtwarzania jednostki miary, niepewność wskazań narzędzia pomiarowego, niepewność wyniku pomiaru).

Niepewność pomiaru jest nie większa niż graniczny dopuszczalny błąd wynikający z klasy zastosowanego przyrządu. Określa się ją jako najmniejszy przedział wokół zmierzonej wartości X, wewnątrz którego znajduje się wartość rzeczywista R.

Ux – ΔXg ≤ R ≤ Ux + ΔXg

Wynikiem pomiaru są dwie liczby: X - wartość zmierzona, ΔXg - błąd graniczny.

Wynik pomiaru, bez oceny jego niepewności, nie zawiera całkowitej informacji o pomiarze i często jest bezwartościowy.

W celu porównania dokładności przyrządów pomiarowych o różnych zakresach określa się błąd względny pomiaru δUx. Jest to stosunek błędu pomiaru ΔUx do wartości rzeczywistej R mierzonej wielkości – w praktyce najczęściej wartość rzeczywistą R zastępuje się wartością zmierzoną Ux.

3.     
Przebieg ćwiczenia

a)      pomiar napięcia stałego dwóch wartości (1,5V i 10,5V) woltomierzem analogowym LM-3, kl. 0,5, Rv=1kΩ; na dwóch zakresach zaczynając od najniższego: 15V i 30V.