Pomiary małych rezystancji

Transkrypt

1 Politechnika Rzeszowska Katedra Metrologii i Systemów Diagnostycznych Laboratorium Miernictwa Elektronicznego Pomiary małych rezystancji Grupa Nr ćwicz kierownik Data Ocena I. C e l ć w i c z e n i a Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z problemami i metodami pomiaru małych rezystancji. I I. Z ag a d n i e n i a 1. Problemy pomiaru małych rezystancji 2. Zasada pomiaru małej rezystancji mostkiem technicznym Thomsona, metodą pośrednią czterozaciskową. 3. Warunek równowagi mostka. 4. Pomiar małej rezystancji elektronicznym miernikiem RLC z 4-przewodowym podłączeniem obiektu badanego. 5. Ocena niepewności wyniku pomiaru rezystancji. I I I. Progra m ć w i cz e ni a 1. Wybrać rezystor z zestawu, zapisać jego dane do tabelki. Wykorzystując orientacyjne wartości rezystancji przewodów obliczyć oczekiwaną wartość błędu systematycznego (bezwzględnego i względnego) pomiaru rezystancji obiektu przy jego dwuprzewodowym podłączeniu do miernika. 2. Zmierzyć zadaną rezystancję za pomocą pośredniej metody metody czterozaciskowej. W tym celu zmontować układ z rys. 2. Zapisać wynik pomiaru. Przedstawić wynik pomiaru uwzględniając błąd maksymalny dopuszczalny deklarowany przez producenta timetru oraz błąd maksymalny dopuszczalny deklarowany przez producenta amperomierza analogowego. 3. Za pomocą technicznego mostka Thomsona zmierzyć zadaną rezystancję w układzie z rys.3. Zapisać wynik pomiaru. Przedstawić wynik pomiaru uwzględniając błąd maksymalny dopuszczalny deklarowany przez producenta mostka. 4. Rezystancje zmierzyć za pomocą elektronicznego miernika RLC przy 4-przewodowym podłączeniu obiektu. Zapisać wynik pomiaru. Przedstawić wynik pomiaru uwzględniając błąd maksymalny dopuszczalny deklarowany przez producenta elektronicznego miernika RLC. IV. PRZEBIEG ĆWICZENIA. WYNIKI POMIARÓW I OBLICZEŃ 5.1. Parametry zastosowanych przyrządów Tabela 1 Przyrząd Producent Model Zakres Parametry dokładności R x rezystor badany R x I x,dop δ Rx =± [%] Przewody pomiarowe Orientacyjna wartość rezystancji: r l = Multimetr R n = a=± [%] (omomierz) b=± [%] c=± [z] Mostek Thomsona techniczny ćw. 2 / str. 1 R 1 =R 2 =R a = Zakres R p = d= a=± [%] c= mt = ± [mω]

2 Multimetr (miliwoltomierz) Amperomierz analogowy Miernik elektroniczny RLC n = [mv] a=± [%] b=± [%] c=± [z] d= I n = [A] kl= [%] Zakresy pomiaru rezystancji: a=± [%] b=± [%] c=± [z] d= 4.2. Oczekiwana wartość błędu systematycznego W przypadku braku wartości rezystancji przewodów zgrubnie zmierzyć ich orientacyjną wartość miernikiem cyfrowym: r l. Obliczyć oczekiwaną wartość błędu systematycznego pomiaru rezystancji rezystora badanego przy jego dwuprzewodowym podłączeniu do miernika (rys. 1) i przy jednakowych wartościach rezystancji przewodów: r l1 r l2 =r l - bezwzględnego: R 2r syst l - względnego: % % syst R l 2r R syst Rx x MIERNIK REZYSTANCJI r l,1 R x R x r l,2 Rys. 1. kład do pomiaru rezystancji rezystora badanego przy jego dwuprzewodowym podłączeniu do miernika. Przedstawić wniosek o wartości błędu systematycznego spowodowanego rezystancją przewodów przy dwuprzewodowym podłączeniu obiektu do miernika: ćw. 2 / str. 2

3 4.3. Pomiar małej rezystancji odcinka przewodu elektrycznego za pomocą metody pośredniej - czterozaciskowej a/. Zestawić układ pomiarowy przedstawiony na rys.2. Rys. 2. kład do pomiaru małych rezystancji metodą pośrednią czterozaciskową b/. stawić na zasilaczu wartość ograniczenia prądu I ogr o wartości mniejszej od wartości wynikającej z dopuszczalnej gęstości prądu dla mierzonego przewodu, oraz mieszczącej się blisko pełnego wychylenia amperomierza analogowego na wybranym zakresie. (np.: dla przewodów miedzianych dopuszczalna gęstość prądu wynosi: 2,5 A/mm 2 ) c/. Odczytać wartości wskazane przez timetr (miliwoltomierz) i amperomierz analogowy I N max =.[ mv ], α = [dz], C [A/dz], I C.. [A] i obliczyć błędy maksymalne dopuszczalne wynikając z deklaracji producentów obydwu przyrządów - dla ytanego wskazania timetru (miliwoltomierza) a wsk N b =...[mv] wsk a cd =.. [mv] - dla ytanego wskazania amperomierza analogowego kl =. [A] amp I N d/. Obliczyć wartość zmierzonej rezystancji R odcinka przewodu korzystając z prawa Ohma: R obl I [ mv ] [ A]...[mΩ] ćw. 2 / str. 3

4 e/. obliczyć granice przedziału możliwych wartości rezystancji mierzonego odcinka przewodu metodą najgorszego przypadku : dolna granica przedziału możliwych wartości rezystancji [ mv ] Rd = [mω] amp I [ A] górna granica przedziału możliwych wartości rezystancji [ mv ] Rd = [mω] amp I [ A] 4.4. Pomiar małej rezystancji tego samego odcinka przewodu elektrycznego za pomocą technicznego mostka Thomsona. a/. Zestawić układ pomiarowy przedstawiony na rys. 3. Rys. 3. Podłączenie rezystora badanego do technicznego mostka Thomsona b/. Wartość ytana R = [ mω] c/. Błąd maksymalny dopuszczalny deklarowany przez producenta mostka: = +/-. [mω] a =. [mω] mt R wsk d/. Wynik pomiaru R mt = R +/- mt =. +/-.. [mω] 4.5. Pomiar elektronicznym miernikiem RLC (4-przewodowe podłączenie) a/. Za pomocą czterech przewodów podłączyć rezystor badany do wejść cyfrowego miernika RLC, rys. 4. r l,3 r l,1 Elektroniczny Miernik RLC R Ω r l,2 R x r l,4 Rys.4. kład do pomiaru rezystancji rezystora badanego przy jego 4-przewodowym podłączeniu do elektronicznego miernika RLC. ćw. 2 / str. 4

5 b/. Dobrać odpowiedni zakres pomiarowy R n miernika RLC i przeprowadzić pomiary rezystancji rezystora badanego. Zapisać wskazanie miernika: R [ m], c/. obliczyć błędy maksymalne dopuszczalne wynikając z deklaracji producenta miernika RLC dla ytanego wskazania: Rwsk R RLC N a b =...[mω] RLC Rwsk a c d =.. [mω] d/. Wynik pomiaru: R = R +/- RLC =. +/-.. [mω] 4.6. Porównanie wyników pomiarów małej rezystancji tego samego odcinka przewodu uzyskanych za pomocą technicznego mostka Thomsona, metodą pośrednią czterozaciskową i elektronicznego miernika RLC. Nazwa przyrządu Wartość ytana obliczona Dolna granica przedziału R d Górna granica przedziału R g Wnioski Metoda czterozaciskowa Mostek Thomsona Elektroniczny miernik RLC V. Wnioski R obl = [mω] R = [mω] R = [mω] Rd=..[mΩ] R g =.[mω] R d = R = R g = R + = [mω] [mω] R d = R = R g = R + = [mω] [mω] ćw. 2 / str. 5

6 VI. Pyt ania kontrolne 1. Co jest podstawowym wpływem na pomiar małych rezystancji? 2. Jak wyznaczyć wartość błędu systematycznego przy dwuprzewodowym podłączeniu małych rezystancji do wejścia miernika rezystancji? 3. W jaki sposób eliminuje się wpływ rezystancji przewodów linii na wynik pomiaru małych rezystancji? 4. Do pomiaru jakich wartości rezystancji wykorzystuje się mostek Thomsona? 5. Wynik pomiaru rezystancji mostkiem Thomsona. 6. W jakim celu zmieniamy kierunek prądu w obwodzie mostka (tzw. komutacja)? 7. Praktyczny sposób oszacowania nieczułości mostka. Lit erat ura 1. Kuśnierek Z.: Metrologia elektryczna i elektroniczna ćwiczenia laboratoryjne, Politechnika Łódzka, Łódź Dyszyński J.: Metrologia elektryczna i elektroniczna -laboratorium cz.i, Rzeszów: Wydawnictwo PRz, Szadkowski B. (red): Laboratorium metrologii elektrycznej i elektronicznej, Wyd. Polit. Śląskiej, Gliwice, Wyrażanie niepewności pomiaru. Przewodnik. Główny rząd miar Taylor J.R.: Wstęp do analizy błędu pomiarowego. Warszawa: PWN, Turzeniecka D.: Ocena niepewności wyniku pomiarów. Poznań: Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, ćw. 2 / str. 6