Ćw. 1&2: Wprowadzenie do obsługi przyrządów pomiarowych oraz analiza błędów i niepewności pomiarowych

Transkrypt

1 Wydział: EAIiE Kierunek: Imię i nazwisko (e mail): Rok:. (2011/2012) Grupa: Zespół: Data wykonania: Zaliczenie: Podpis prowadzącego: Uwagi: LABORATORIUM METROLOGII Ćw. 1&2: Wprowadzenie do obsługi przyrządów pomiarowych oraz analiza błędów i niepewności pomiarowych Wstęp Celem ćwiczenia jest nauczenie obsługi podstawowych przyrządów pomiarowych, takich jak multimetr analogowy i cyfrowy oraz wyznaczanie niepewności pomiaru. Sprawozdanie należy wypełnić pismem technicznym. Każdy punkt sprawozdania powinien być wykonany starannie. Wykresy i schematy należy rysować ołówkiem z wykorzystaniem linijki. Szczególną uwagę należy zwrócić na opracowanie wniosków, które powinny być sformułowane na podstawie zdobytej wiedzy wstępnej oraz przeprowadzonych pomiarów. Wnioskiem nie jest opis wykonanych na zajęciach pomiarów! Każdy punkt ćwiczenia powinien zawierać: schemat układu pomiarowego, krótki opis metodyki pomiarów, tabele z wynikami pomiarów i wynikami końcowymi oraz wykresy, obliczenia: wzory i przykład obliczeń, wnioski, wykaz zastosowanych przyrządów. Podstawą wykonania sprawozdania jest instrukcja do ćwiczenia, którą można pobrać ze strony Katedry Metrologii AGH: > dydaktyka > Materiały dla studentów. Program ćwiczenia: 1. Pomiar bezpośredni napięcia stałego multimetrem cyfrowym 2. Pomiar bezpośredni napięcia stałego multimetrem analogowym 3. Pomiar bezpośredni rezystancji metodą dwuprzewodową multimetrem cyfrowym 4. Pomiar bezpośredni rezystancji metodą czteroprzewodową multimetrem cyfrowym 5. Pomiar bezpośredni wartości skutecznej napięcia zmiennego multimetrem cyfrowym 6. Pomiar bezpośredni częstotliwości napięcia zmiennego multimetrem cyfrowym 7. Pomiar częstotliwości napięcia zmiennego multimetrem cyfrowym z wykorzystaniem funkcji statystycznych 8. Pomiar bezpośredni pojemności multimetrem cyfrowym str. 1

2 1. Pomiar bezpośredni napięcia stałego multimetrem cyfrowym a) Schemat b) Wyniki pomiarów Rysunek 1 Pomiar napięcia stałego multimetrem cyfrowym. Tabela 1 1 U Rigol DM3051 U Δ u B ( ) U ( U ) U gr [V ] 2 c) Wzory i przykładowe obliczenia Błąd graniczny bezwzględny pomiaru napięcia obliczamy wg wzoru: Δ gr U =... [ V ] Dla pomiaru napięcia U 1 na zakresie..... współczynniki a i b wynoszą odpowiednio: a=.., b=....., skąd: Δ gr U =... str. 2

3 Niepewność typu B i niepewność rozszerzoną obliczamy wg: d) Wnioski e) Wykaz przyrządów i użytych elementów str. 3

4 2. Pomiar bezpośredni napięcia stałego multimetrem analogowym a) Schemat b) Wyniki pomiarów Tabela 2 Lp. 1 2 klasa UM-3a / UM-4b/UM-5B α Z U [V ] α [dz.] [ V / dz] U [V ] U [V ] (U m c U Δ gr u B U ) U ( U ) c) Wzory i przykładowe obliczenia Stałą zakresową przyrządu obliczamy ze wzoru: c U =... Dla zakresu pomiarowego Z U =...[ V ], oraz liczby działek na podziałce α m =...[ dz.], stała zakresowa przyrządu wynosi: c U =... Na tej podstawie wynik pomiaru napięcia wynosi: U 1 =... Błąd graniczny bezwzględny napięciaa obliczamy wg wzoru: Δ gr U =... [ V ] str. 4

5 Podstawiając wartości otrzymujemy:.... a niepewność typu B i niepewność rozszerzoną obliczamy wg: d) Wnioski e) Wykaz przyrządów i użytych elementów str. 5

6 3. Pomiar bezpośredni rezystancji metodą dwuprzewodową multimetrem cyfrowym a) Schemat b) Wyniki pomiarów R. Rysunek 3 Pomiar rezystancji metodą dwuprzewodową. Tabela 3 UWAGA: Jednostki z odpowiednimi wielokrotnościami wpisać przy wyniku pomiaru Oznaczenie Rigol DM3051 rezystora R Z R R Δ U ( R) gr R. c) Wzory i przykładowe obliczenia Błąd graniczny bezwzględny pomiaru rezystancji obliczamy wg wzoru: Δ gr R... = [ Ω]... Dla pomiaru rezystancji R.. na zakresie... współczynniki a i b wynoszą odpowiednio: a=..., b=...., skąd: Δ gr R... =... Niepewność typu B i niepewność rozszerzoną obliczamy wg: str. 6

7 d) Wnioski e) Wykaz przyrządów i użytych elementów str. 7

8 4. Pomiar bezpośredni rezystancji metodą czteroprzewodową multimetrem cyfrowym a) Schemat b) Wyniki pomiarów Rysunek 4 Pomiar rezystancji metodą czteroprzewodową. Tabela 4 UWAGA: Jednostki z odpowiednimi wielokrotnościami wpisać przy wyniku pomiaru Rigol DM3051 Lp. R 4W Δ gr R 4W U(R 4W ) R 2W Δ gr R 2W U( r R 2W ) 1 c) Wzory i przykładowe obliczenia Błąd graniczny bezwzględny i względny pomiaru rezystancji obliczamy wg wzorów: Δ 4W gr R =... [...] Δ 2W gr R =... [...] Dla pomiaru rezystancji R 1 na zakresie.. współczynniki a i b wynoszą odpowiednio: a=.., b=....., skąd: Δ 4W gr R =... Δ 2W gr R =... str. 8

9 Niepewność typu B i niepewność rozszerzoną obliczamy wg: Przyjmując za wartość poprawną wynik pomiaru uzyskany metodą czteroprzewodową należy obliczyć błąd bezwzględny i względny pomiaru metodą dwuprzewodową: Δ R = R 2W 4W R [...] ΔR δr = 4W R 100 [%] d) Wnioski e) Wykaz przyrządów i użytych elementów str. 9

10 5. Pomiar bezpośredni wartości skutecznej napięcia zmiennego multimetrem cyfrowym a) Schemat b) Wyniki pomiarów Rysunek 5 Pomiar napięcia zmiennego multimetrem cyfrowym. Tabela 5 Lp Rigol DM3051 U rms [V ] Δ gr U rms [V ] U( U rms )[ V] c) Wzory i przykładowe obliczenia Błąd graniczny bezwzględny pomiaru napięcia obliczamy wg wzoru: Δ gr U =... [ V ] Dla pomiaru napięcia U 1 na zakresie... współczynniki a i b wynoszą odpowiednio: a=.., b=....., skąd: Δ gr U =... str. 10

11 a niepewność typu B i niepewność rozszerzoną obliczamy wg: d) Wnioski e) Wykaz przyrządów i użytych elementów str. 11

12 6. Pomiar bezpośredni częstotliwości napięcia zmiennego multimetrem cyfrowym a) Schemat Rysunek 6 Pomiar częstotliwości multimetrem cyfrowym. b) Wyniki pomiarów Tabela 6 Lp. 1 2 Rigol DM3051 f [khz] Δ f [khz] U( f )[ khz] gr c) Wzory i przykładowe obliczenia Błąd graniczny bezwzględny i niepewność pomiaru częstotliwości obliczamy wg wzorów: Δ gr f =... [ Hz] Dla pomiaru częstotliwości f 1 na zakresie... współczynnik wynosi a=., skąd: Δ gr f 1 =... str. 12

13 a niepewność typu B i niepewność rozszerzoną obliczamy wg: d) Wnioski e) Wykaz przyrządów i użytych elementów str. 13

14 7. Pomiar częstotliwości napięcia zmiennego multimetrem cyfrowym z wykorzystaniem funkcji statystycznych a) Schemat Rysunek 7 Pomiar częstotliwości multimetrem cyfrowym. b) Wyniki pomiarów Tabela 7 Lp. Rigol DM3051 n f [ ] f ave [khz] f max [ khz] min khz 1 2 c) Wnioski Obliczanie błędów i niepewności w tego typu pomiarach wykracza poza ramy ćwiczenia. str. 14

15 d) Wykaz przyrządów i użytych elementów str. 15

16 8. Pomiar bezpośredni pojemności multimetrem cyfrowym a) Schemat b) Wyniki pomiarów Rysunek 8 Pomiar pojemności. Tabela 8 UWAGA: Jednostki z odpowiednimi wielokrotnościami wpisać przy wyniku pomiaru Rigol DM3051 Lp. C Δ grc U(C)[ ] 1 2 c) Wzory i przykładowe obliczenia Błąd graniczny bezwzględny pomiaru pojemności obliczamy wg wzoru: Δ gr C =... [...] Dla pomiaru pojemności C 1 na zakresie... współczynniki a i b wynoszą odpowiednio: a=, b=..., skąd: Δ gr C 1 =... str. 16

17 a niepewność typu B i niepewność rozszerzoną obliczamy wg: d) Wnioski e) Wykaz przyrządów i użytych elementów str. 17