Szablon sprawozdania

Szablon sprawozdania na przykładzie ćwiczenia – badanie dokładności multimetru . . .. .
==================================================================
Stronę tytułową można wydrukować jak podano niżej lub skorzystać z pieczątki dostępnej w
laboratorium zawierającej w innym układzie te same dane.
================================================================================
Laboratorium Podstaw Miernictwa (elektrycznego)
Sprawozdanie
z ćwiczenia na temat
Badanie dokładności multimetru cyfrowego dla funkcji pomiaru
napięcia zmiennego
Semestr ...... (np. elektroniki, automatyki)
Grupa ........
Wykonał zespół ..... w składzie
Oceny
1. Kowalski Jan
2. .....................
3. .....................
.......................
.......................
......................
4. ..................
...................
Rok akademicki 200.../200...
1. Dane o zastosowanych przyrządach
Multimetr badany typu ......, firmy ...... nr fabryczny .......
Podstawowe funkcje pomiarowe i podzakresy: napięcie stałe o podzakresach . . . . . . .,
napięcie przemienne o podzakresach . . . . . , (inne funkcje .. . . . . . . . . . . .)
Charakterystykę dokładnościową badanego multimetru podaną przez wytwórcę dla
funkcji pomiaru napięcia przemiennego przedstawiono w Tablicy 1.
Tablica 1. Dane o dokladności badanego multimetru typu . . . w warunkach odniesienia (przez rok od
sprawdzenia) dla funkcji pomiaru napięcia przemiennego
L.p. Zakres Pasmo częstotliwości w kHz Błąd dopuszczalny jako ±(%wsk. + %zakr).
W badanym multimetrze funkcję pomiaru napięcia przemiennego zrealizowano
stosując przetwornik pomiarowy prostownikowy napięcia przemiennego na napięcie stałe i
pomiar napięcia stałego. Schemat zastosowanego przetwornika przedstawiono na rysunku
(rys. 1). Ze schematu widać, że w pętli sprzężenia wzmacniacza operacyjnego zastosowane
jest dwupołówkowe prostowanie (dwie diody w dwu równoległych gałęziach o przeciwnych
biegunowościach), natomiast wyjście przetwornika wyprowadzone jest na filtr z jednej z
gałęzi równołegłych jako spadek napięcia prądu jednopołówkowego.
Wskazanie wartości napięcia skutecznego sinusoidalnego otrzymuje się w multimetrze
przeskalowując napięcie stałe mnożnikiem 2.22.... Dla napięcia niesinusoidalnego powstałby
błąd dodatkowy, bo potrzebny współczynnik miałby inną wartość.
Rys.1. Schemat przetwornika prostownikowego napięcia przemiennego na napięcie stałe zastosowanego w
multimetrze badanym
Multimetr wzorcowy typu . . . . , firmy . . ..
Podstawowe funkcje pomiarowe i podzakresy: napięcie stałe o podzakresach . . . . . . .,
napięcie przemienne o podzakresach . . . . . , (inne funkcje .. . . . . . . . . . . . . . . . .)
Dla funkcji prądu przemiennego multimetr realizuje pomiar napięcia skutecznego zgodnie z
definicją (w dużym zakresie zmian kształtu przebiegu nie jest wrażliwy na niesinusoidalność).
Charakterystykę dokładnościową wzorcowego multimetru dla funkcji pomiaru napięcia przemiennego przedstawiono w Tablicy 2.
Tablica 2. Dane o dokładności wzorcowego multimetru typu . . . w warunkach odniesienia po roku od
sprawdzenia dla funkcji pomiaru napięcia przemiennego
L.p. Zakres Pasmo częstotliwości w kHz Błąd dopuszczalny jako (%wsk. + %zakr).
2
Jako źródło napięcia probierczego w ćwiczeniu użyty został generator funkcyjny, a do
obserwacji przebiegu stosowanego napięcia – oscyloskop.
2. Badanie dokładności w warunkach odniesienia
Jako zakres podstawowy badanego multimetru do badania dokładności wybrano
podzakres 1V, ponieważ jest to jeden z najdokładniejszych podzakresów oraz dlatego, że
dostępne, największe napięcie skuteczne z generatora wynosiło 7V. Badanie na wyższych
podzakresach było niewykonalne.
Procedura wykonywanych pomiarów była następująca. Doprowadzonym do zacisków
badanego multimetru napięciem wymuszano kolejno wskazania stanowiące ciąg liczb
n·11111 zwymiarowanych w woltach, gdzie n przyjmowało kolejno wartość 1, 2, 3 ......9, 10.
Dla każdego wskazania za pomocą multimetru wzorcowego wykonywano pomiar napięcia na
zaciskach badanego multimetru. Doświadczenie powtórzono dwukrotnie. Dla wskazań, dla
których wyniki nie były dostatecznie powtarzalne, powtarzano pomiar dodatkowo, żeby
wyjaśnić, które z wyników są najlepiej powtarzalne i te przeniesiono do sprawozdania.
Wyniki i opracowanie wyników przedstawiono w Tablicy 3.
Tablica 3. Wyniki badania dokładności multimetru nr fabr. .... dla funkcji pomiaru napięcia przemiennego na
podzakresie 1V w warunkach odniesienia: temp. otoczenia ....., wilgotność ...., ciśnienie atmosferyczne .. .. ,
napięcie sieci zasilającej 220V, częstotliwość 50Hz, napięcie probiercze sinusoidalne o częstotliwości 1000Hz.
L.p.
1
2
A1
B1
A2
B2
Aśr
Bśr
∆
±δ∆
±δdop
Objaśnienia
A1, A2 – serie wskazań nastawianych na badanym multimetrze w woltach
B1, B2 − serie wyników pomiaru napięcia na zaciskach badanego multimetru dla
odpowiednich wskazań A1, A2.
Aśr − średnia z odpowiadających sobie wskazań A1, A2
Bśr − średnia z odpowiadających sobie wyników pomiarów B1, B2
∆ − błąd wskazania badanego multimetru jako Aśr −Bśr
±δ∆ − niepewność wyznaczenia błędu wskazania równa błędowi dopuszczalnemu multimetru
wzorcowego jako ±(%wsk. + %zakr), ponieważ rozrzut odpowiednich A1, A2 i B1, B2
zignorowano
±δdop − błąd dopuszczalny badanego multimetru jako ±(%wsk. + %zakr).
Rys. 2. Wykres błędu wskazań badanego multimetru na podzakresie 1V w funkcji wskazania: ......
krzywa błędu podstawowego wskazania; ........ krzywe (granic) niepewności wyznaczenia błędu wskazania;
...... krzywe wyznaczające granice błędu dopuszczalnego badanego multimetru.
3
Wnioski z wykonanego badania (Orzeczenie)
Wersja I. Na podstawie otrzymanych wyników badań stwierdza się, że badany
multimetr na podzakresie 1V w warunkach odniesienia spełnia deklarowaną przez wytwórcę
dokładność.
Wersja II. Ze względu na wyniki sprawdzenia dla wskazań . . . . nie można
jednoznacznie stwierdzić, że badany multimetr na podzakresie 1V w warunkach odniesienia
spełnia deklarowaną przez wytwórcę dokładność. Do jednoznacznego rozstrzygnięcia
potrzebne byłoby wykonanie dokładniejszych pomiarów (wykonanie sprawdzenia przy
użyciu dokładniejszego przyrządu wzorcowego), ponieważ przedział niepewności
wyznaczenia błędu podstawowego badanego przyrządu nie mieści się całkowicie w granicach
jego błędu dopuszczalnego.
3. Badanie dokładności w funkcji częstotliwości napięcia probierczego
Badanie przeprowadzono napięciem probierczym sinusoidalnym o nastawianej
częstotliwości. Częstotliwość nastawiano taką, żeby w każdym wyróżnionym w dokumentacji
badanego multimetru paśmie częstotliwości znalazło się po kilka, jednostajnie rozmieszczonych, punktów charakterystyki. Napięciem probierczym wymuszano zawsze jednakowe
wskazanie 0.9999V na podzakresie 1 V (tj. takie dla którego wykonano sprawdzenie przy
częstotliwości odniesienia 1000Hz), a następnie multimetrem wzorcowym mierzono
nastawione napięcia na zaciskach badanego multimetru. Doświadczenie wykonano dwa razy.
Wyniki i ich opracowanie zestawiono w Tablicy 4.
Tablica 4. Wyniki badania dokładności w funkcji częstotliwości. Pozostałe warunki są warunkami odniesienia.
L.p.
1
2
f w kHz
Uwz1 w V
Uwz2 w V
Uśr
∆
±δ
±δdop
Objaśnienia
f - częstotliwość sinusoidalnego napięcia probierczego
Uwz1, Uwz2 – wyniki pomiaru napięcia na zaciskach badanego multimetru, gdy jego wskazanie
wynosiło 0.9999 V na podzakresie 1 V
Uśr – średnia wartość napięcia
∆ - bład wskazania równy (0.9999−Uśr)
±δ - niepewność wyznaczenia błędu wskazania równa błędowi dopuszczalnemu multimetru
wzorcowego jako ±(%wsk. + %zakr), ponieważ rozrzut odpowiednich pomiarów
zignorowano
±δdop - błąd dopuszczalny badanego multimetru jako ±(%wsk. + %zakr) dla odpowiedniej
częstotliwości.
Rys. 3. Wykres błędu badanego multimetru dla wskazania 0.9999V na podzakresie 1 V w funkcji
częstotliwości (pozostałe objaśnienia jak pod rys. 2)
4
Wnioski z wykonanych badań (Orzeczenie)
Wniosek I. Na podstawie wyników badań stwierdza się, że dla wskazania 0.9999
bada-ny multimetr w całym paśmie częstotliwości spełnia (nie spełnia) deklarowaną przez
wytwór-cę dokładność, gdy pozostałe warunki są zgodne z warunkami odniesienia
Wniosek II. Stwierdza się, że dla danej częstotliwości błąd wskazania 0.9999V jest o
p% większy (mniejszy) niż był przy częstotliwości 1kHz, więc największy błąd występujący
dla wskazania X przy częstotliwości 1kHz wzrośnie (zmaleje) o (X/0.9999)p% i pozostanie (nie
pozostanie) w granicach błędu dopuszczalnego. W takim przypadku można stwierdzić, że w
całym podzakresie 1V i danej częstotliwości badany multimetr zachowuje (nie zachowuje)
dokładność deklarowaną przez wytwórcę.
(Gdyby dla jakiejś częstotliwości błąd najbardziej wzrósł (zmalał) dla wskazania 0.9999V, niż był przy
częstotliwości 1kHz, to należałoby analogicznie rozpatrzyć wskazanie o największym (najmniejszym ujemnym)
błędzie przy częstotliwości 1kHz, czy po przeliczeniu mieści się w granicach dopuszczalnego i orzec o
dokładności na zakresie 1 V we wszystkich wyróżnionych pasmach częstotliwości).
4. Badania dokładności przy napięciu niesinusoidalnym
Realizowany jest tu program wyłącznie jako ćwiczenie dydaktyczne, ponieważ badany
multimetr nie jest przeznaczony do pomiaru napięcia niesinusoidalnego.
Napięciem o przebiegu prostokątnym (symetrycznym, tj. o wypełnieniu 50/50% i
średniej wartości równej zeru) i częstotliwości 1kHz doprowadzonym do zacisków badanego
multimetru wymuszono wskazanie 0.9999V i zmierzono doprowadzone napięcie za pomocą
woltomierza wzorcowego. Otrzymano wynik . . . . . V. Średnia wyprostowana wartość
prostokątnego przebiegu napięcia równa się amplitudzie i została w multimetrze badanym
przemnożona przez współczynnik skali napięcia skutecznego sinusoidalnego ...... Dzieląc
więc wskazanie 0.9999V przez współczynnik ....... otrzymujemy ....... V≈ ...........V, tj. liczbę
odpowiadającą wskazaniu multimetru wzorcowego. Wartość skuteczna i wartość amplitudy
dla badanego przebiegu są takie same, więc liczby powinny być prawie równe. Odejmując
błąd podstawowy . . . . dla wskazania 0.9999V otrzymujemy jeszcze dokładniejsze spełnienie
oczekiwanej równości.
Jak wyżej, lecz ten sam cel zrealizowano doprowadzając do zacisków badanego
multimetru napięcie o przebiegu trójkątnym. Dzieląc wskazanie 0.9999V przez ......
otrzymujemy wartość średnią wyprostowaną V, która dla przebiegu trójkątnego stanowi 0.5
amplitudy, więc amplituda wynosi 2• ........= ........V. Wartość skuteczna napięcia o przebieg
trójkątnym i danej amplitudzie wynosi 1/3• ........V= ........V≈ . . . . . . .V, tj. prawie równa się
wskazaniu multimetru wzorcowego. Odejmując błąd podstawowy . . . . dla wskazania
0.9999V otrzymujemy jeszcze dokładniejsze spełnienie oczekiwanej równości.
5