Podstawy metrologii Jerzy Olędzki

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
.Charakterystycznym dla miernika jest jegozakres pomiarowy [Xmin, Xmax], tzn.przedział, wewnątrz którego mieści się wskazaniemiernika.Różnica górnej granicy Xmax i dolnej granicy Xmin zakresu pomiarowegoXmm =� Xmax -� Xmin (10)nazywa się długością zakresu pomiarowego i jest ważnym parametrem miernika.Zwyklezakres pomiarowy zaczyna się od zera [0, Xmax], długość takiego zakresu pomiarowego,równa górnej granicy zakresu pomiarowego Xmm = Xmax, jest nazywana wprost zakresempomiarowym, a zakres miernika określa się podając tylko Xmax.Dla mierników cyfrowychzakres pomiarowy, zwykle zaczynający się od zera jest określony liczbą cyfr i wartościąjednostki ostatniego rzędu q.Wartość jednostki ostatniego rzędu q (zwana także kwantem,czułością lub najmniejszą cyfrą znaczącą LSD, od ang.least significant digit) jest podawanaw jednostkach wielkości mierzonej, równa się ona zawsze dziesiętnej podwielokrotności lubwielokrotności jednostki wielkości mierzonej.Zakres miernika cyfrowego może byćpodawany jako zakres wielkości mierzonej [0, Xmax), częściej nawet jako Xmax, lub zakreswskazań cyfrowych [0, Nmax), częściej nawet jako Nmax, przy czym zachodzi5Innymi słowy, błąd metody powstaje wówczas, gdy przyrząd mierzy nie to, co powinien mierzyć; np.woltomierz przy pomiarze napięcia zródła w stanie jałowym mierzy napięcie zródła obciążonego impedancjąwoltomierza, woltomierz połączony ze zródłem "długimi" przewodami mierzy napięcie zniekształconezakłóceniami indukowanymi w przewodach. 30Xmax =� Nmax q (11)a Nmax jest zwiększoną o jeden największą liczbą (nie uwzględniając przecinka, którywyznacza wartość kwantu q) wskazywaną przez miernik.Stosuje się niekiedy nazwy:�� miernik M cyfrowy czyli miernik o M cyfrach, mogących przyjmować wartości 0,1,.,9każda, dla takiego miernika Nmax = 10M,1�� miernik M i /2 cyfrowy, w którym pierwsza cyfra może przyjmować wartości 0 i 1, apozostałe M cyfr wartości 0,1,.,9 każda; dla takiego miernika Nmax = 2��10M,�� miernik M i 3/4 cyfrowy, w którym pierwsza cyfra może przyjmować wartości 0,1,., K 1,(3 �>�RsRo.Wtedy:RoUv @� E (7)Rs +� RoTypowe wartości rezystancji wejściowej dla dwóch wybranych woltomierzy cyfrowych (zrozbudowanymi funkcjami multimetrycznymi) podano w tablicy 7.Pomiary napięć zmiennychPomiar napięcia zmiennego odbywa się najczęściej drogą wstępnego przetworzenianapięcia zmiennego (AC) na napięcie stałe (DC) i pomiaru tego ostatniego.Elementemdecydującym o dokładności pomiaru może okazać się przetwornik AC/DC.Napięcie zmiennejest charakteryzowane najczęściej za pomocą wartości skutecznej.Jednakże dokładneprzetworzenie wartości skutecznej natrafia na zasadnicze trudności natury technicznej.Znacznie prostsza jest realizacja przetwarzania wartości średniej - dlatego najtańszewoltomierze wyposażane są w przetworniki wartości średniej.Wzgląd na potrzeby i żądaniaużytkowników powoduje, że ich wskazania skalowane są w w wartości skutecznej.Dlaprzebiegu sinusoidalnego zależność między wartością skuteczną a średnią jest ściśleokreślona wzorem:p�Usk =� Uśr (8)2 2Jest to powodem wprowadzania w instrukcjach użytkowania takich woltomierzy uwagi, żewskazania odpowiadają podanej dokładności pomiaru tylko dla przebiegów sinusoidalnych.Przy pomiarach napięć odkształconych wskazania będą obarczone błędem, gdyż iloraz Usk/Uśrbędzie inny niż dla sinusoidy (patrz tablica 4). 81Tablica 4.Porównanie wskazań woltomierza reagującego na wartość średnią (ale wyskalowanego wwartości skutecznej dla sygnału sinusoidalnego) i woltomierza reagującego na wartośćskuteczną dla kilku typowych kształtów sygnałów.Kształt Wskazanie woltomierza Wskazanie woltomierza(amplituda 1V) wartości średniej wartości skutecznej(wyskal.w wart.skutecznej)Sinusoida0,707 V 0,707 Vpół-sinusoida0,353 V 0,500 VProstokąt1,110 V 1,000 VTrójkąt0,545 V 0,577 VW najdokładniejszych przetwornikach wartości skutecznej wykorzystywane sązjawiska cieplne prądu elektrycznego, przy czym należy nadmienić, że otrzymanie dużejdokładności przetwarzania wiąże się ze znaczną komplikacją układu przetwornika.Woltomierze z takimi przetwornikami produkowane są w niewielkich ilościach i są bardzokosztowne.Ogniwem pośrednim pomiędzy dokładnymi przetwornikami "cieplnymi" aprzetwornikami wartości średniej skalowanymi w wartości skutecznej są monolityczne układywzmacniaczy operacyjnych realizujące definicyjne wyznaczanie wartości skutecznej drogąoperacji matematycznych na przetwarzanym sygnale analogowym.Stałonapięciowy sygnałwyjściowy takich przetworników jest proporcjonalny do wartości skutecznej sygnałuwejściowego w dość dużym przedziale odkształceń od sinusoidy, charakteryzowanym zwykleza pomocą współczynnika szczytu (ang.crest factor), t.j.odniesienia wartości szczytowej dowartości skutecznej.Parametry użytkoweDo podstawowych parametrów użytkowych woltomierzy cyfrowych zaliczamy:�� zakres pomiaru (podzakresy),�� błąd graniczny pomiaru,�� rezystancję wejściową,�� czas trwania pomiaru (szybkość pomiaru),Typowe wartości parametrów użytkowych dwóch wybranych woltomierzy cyfrowych(z rozbudowanymi funkcjami multimetrycznymi) zestawione są w tablicy 8.Tłumienie zakłóceńZdolność do tłumienia zakłóceń nakładających się na przetwarzane napięciecharakteryzowana jest zazwyczaj współczynnikiem tłumienia sygnału nałożonego WTSN [ Pobierz całość w formacie PDF ]

download * ebook * pdf * do ÂściÂągnięcia * pobieranie

Tematy