W2 3 Åšr Podstawy metrologii elekt


Wykład
Wykład
PODSTAWY METROLOGII
ELEKTRYCZNEJ
ProwadzÄ…ca:
® dr in\. Danuta Skalska
Podstawy miernictwa elektrycznego
wiadomości ogólne
2
2
2
Dział nauk technicznych noszący nazwę
miernictwa elektrycznego obejmuje zagadnienia
związane z teorią pomiarów wielkości elektrycznych
oraz z właściwościami środków technicznych do
tego celu stosowanych.
Miernictwo elektryczne, podobnie jak ka\da inna
gałąz miernictwa, wykształciło własne specyficzne
metody pomiarowe, których cechy wynikają z
właściwości mierzonych wielkości elektrycznych.
Pomiar sprowadza się do porównania wartości
mierzonej wielkości z wartością tej wielkości
przyjętą za jednostkę. W wyniku przeprowadzonego
procesu pomiar, uzyskuje siÄ™ liczbÄ™, wyra\ajÄ…cÄ…
wartość mierzonej wielkości w obranej jednostce.
2010-03-17 2
Pomiary mo\na podzielić na dwie grupy
3
3
3
(uwzględniając wpływ innych wielkości tj. T
otoczenia, wilgotności w czasie itp.)
Pomiary w warunkach ustalonych  sÄ… to
pomiary, które wykonywane są przy stałych
wartościach wielkości np. T otoczenia i
wilgotności w czasie lub są zale\ne w stopniu
wystarczająco małym albo są niezale\ne od tych
wartości wielkości.
Pomiary w warunkach nieustalonych  sÄ… to
pomiary, które wykonywane są przy zmiennych
wartościach wielkości np. T otoczenia i wilgotności
w czasie, które wyraznie wpływają na wartości
mierzone. Przy du\ej prędkości zmian wielkości
mierzonej nale\y zastosować w pomiarach
przyrządy rejestrujące właściwie dobrane i o
wymaganej dokładności.
2010-03-17 3
4
4
4
Metody pomiarów
6
6
6
POMIARY
BEZPOŚREDNIE ZAOśONE
POÅšREDNIE
Pomiar prądu - Pomiar pośredni lub
Pomiar energii
amperomierz, bezpośredni pewnej
elektrycznej  na
Pomiar napięcia - liczby wielkości
podstawie pomiaru
woltomierz, powiÄ…zanych ze sobÄ…
prądu, napięcia i czasu
Pomiar mocy  watomierz układem równań
2010-03-17 4
Chcąc poznać zjawiska zachodzące w
5
5
5
obiekcie fizycznym lub systematycznie
kontrolować warunki jego pracy, nale\y
dokonać pomiarów wielu ró\nych wielkości
fizycznych.
W tym celu korzysta się z zespołu środków
technicznych zwanych narzędziami
pomiarowymi. SÄ… to:
1. PrzyrzÄ…dy pomiarowe,
2. Przetworniki pomiarowe,
3. Układy i systemy pomiarowe.
2010-03-17 5
Elektryczne metody pomiarowe odznaczajÄ… siÄ™:
- du\ą dokładnością,
6
6
6
- prostotą i mo\liwością pomiarów zdalnych.
Z uwagi na spełniane funkcje przez przyrządy pomiarowe
wyró\niamy:
1. Mierniki  przyrządy wyskalowane w jednostkach miary wielkości
mierzonej i przyjmujÄ… nazwÄ™ od jednostki tej miary (np.woltomierz,
amperomierz, watomierz, omomierz) lub od nazwy wielkości
mierzonej (np. częstościomierz, fazomierz).
2. Rejestratory  przyrządy pomiarowe, które umo\liwiają zapis
przebiegu wielkości mierzonej w funkcji innej wielkości np. czasu,
(elektromechaniczne, elektrooptyczne, elektroniczno-optyczne).
3. Charakterografy  przyrzÄ…dy umo\liwiajÄ…ce obserwacje , pomiar lub
rejestrację charakterystyk układów elektrycznych (przetworniki
wielkości nieelektrycznych na sygnał pomiarowy elektryczny).
4. Detektory  np. zera ( stwierdzenie istnienia lub zaniku zjawiska).
2010-03-17 6
Mierniki dzielimy na:
Obwody elektryczne,
7
7 Analogowe,
7
Ustrój pomiarowy.
Cyfrowe.
Ustrój pomiarowy - (klasycznego miernika analogowego) składa
siÄ™ z ;
- części nieruchomej,
- części ruchomej (tzw. organ ruchomy, którego poło\enie
odpowiada określonej wartość wielkości mierzonej).
Organ ruchomy jest połączony ze wskazówką lub innym
Organ ruchomy jest połączony ze wskazówką lub innym
urządzeniem wskaznikowym (np. świetlnym lub cyfrowym)
urządzeniem wskaznikowym (np. świetlnym lub cyfrowym)
Do najczęściej u\ywanych w miernictwie elektrycznym
przyrządów pomiarowych nale\ą mierniki wskaznikowe i
liczniki.
2010-03-17 7
Wartość wskazana przez miernik ró\ni się nieco od
rzeczywistej wartości wielkości mierzonej,
8
8
8
spowodowane jest to:
Niestałością parametrów ustroju pomiarowego,
konstrukcji tego ustroju
Niedokładnością
(wpływ tarcia),
Wpływem czynników zewnętrznych;
- stałe pola magnetyczne i elektryczne,
- zmiana temperatury otoczenia.
Ró\nica między wartością zmierzoną Wx a wartością rzeczywistą
Wrz nazywa się błędem (uchybem bezwzględnym " miernika)
"
"
"
" = Wx  Wrz
"
"
"
p = - " , poprawka (jest to wartość jaką nale\y dodać do
"
"
"
2010-03-17 8
wskazanej, by uzyskać wartość mierzoną).
Do oceny jakości pomiaru odpowiednie jest pojęcie
błędu względnego pomiaru, który wyra\amy w [%]
9
9
9
wartości mierzonej
Wx -Wrz
´ = Å"100%
Wrz
Dokładność przyrządu pomiarowego określa się
błędem względnym, wyra\onym w [%] pełnego
zakresu przyrzÄ…du Wm
Wx -Wrz
´ = Å"100%
Wm
2010-03-17 9
Uchyb względny - jest podstawą podziału mierników na
10
10
10
klasy dokładności (zaznaczone na skalach mierników).
Rozró\nia się następujące klasy dokładności:
0,1; 0,2; 0,5; 1; 1,5; 2,5; 5.
Za znamionowe warunki przyjmuje siÄ™:
TemperaturÄ™ pracy 23ºC (odchyÅ‚ka Ä… 2 ºC ),
Wilgotność wzglÄ™dna 40÷60%,
Częstotliwość 50 Hz (odchyłka ą 5 Hz),
Ustawienie zgodne z podanym na podzielni przyrzÄ…du.
2010-03-17 10
Rodzaje uchybów i ich zródła
11
11
11
CaÅ‚kowity uchyb pomiaru ´c jest sumÄ… kilku
´
´
´
uchybów składowych:
´c = ´s + ´p + ´n
´ ´ ´ ´
´ ´ ´ ´
´ ´ ´ ´
´
Uchyb systematyczny (´s )  wynika z wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci
´
´
stosowanej metody, układu pomiarowego i jego
elementów oraz z oddziaływania stałych w czasie
wielkości, nie związanych z układem (wartość jego
jest stała w serii kilku pomiarów).
´
Uchyb przypadkowy (´p )  powodowany jest
´
´
ró\nymi zmiennymi w czasie czynnikami, związanymi
z właściwościami elementów układu pomiarowego
oraz obserwatora (wartość jego jest zmienna).
2010-03-17 11
´
Uchyb nieczuÅ‚oÅ›ci ´n - wynika z niedostatecznej
´
´
12
12
12
czułości układów i mierników (związany jest z klasą
mierników i parametrami układu pomiarowego),
´n < 0,1 - 0,3 ´s
´ ´
´ ´
´ ´
Przy zestawieniu układów pomiarowych oraz
dobieraniu parametrów ich elementów nale\y dą\yć
zawsze do tego, aby uchyb nieczuÅ‚oÅ›ci ´n i
´
´
´
przypadkowy ´p byÅ‚ dostatecznie maÅ‚y w porównaniu
´
´
´
z uchybem systematycznym ´s ;
´
´
´
´n = ´p = 0,3 ´s
´ ´ ´
´ ´ ´
´ ´ ´
Zmniejszenie uchybu ´n i ´p uzyskuje siÄ™ przez
´ ´
´ ´
´ ´
odpowiedni dobór parametrów elementów układu i
dostateczną stabilizację warunków pomiaru.
2010-03-17 12
USTROJE MIERNIKÓW ELEKTRYCZNYCH I ICH SYMBOLE
13
13
13
2010-03-17 13
OZNACZENIA NA MIERNIKACH ELEKTRYCZNYCH
14
14
14
2010-03-17 14
ELEKTROMECHANICZNE PRZYRZDY POMIAROWE
15
15
15
2010-03-17 15
POMIAR NATśENIA PRDU
Zmiana zakresu amperomierza
16
16
16
n  krotność zwiększenia
zakresu pomiarowego A
2010-03-17 16
POMIAR NAPICIA
Zmiana zakresu woltomierza
17
17
17
n  krotność zwiększenia
zakresu pomiarowego V
2010-03-17 17
Pomiar rezystancji metodÄ… technicznÄ…
18
18
18
a)Układ ppn. (pomiar małych rezystancji),
b) Układ ppp.(pomiar średnich i du\ych rezystancji)
2010-03-17 18
Pomiar rezystancji metodÄ… mostkowÄ… (tzw. metodÄ… zerowÄ…)
19
19
19
2010-03-17 19
CO NALEśY ZROBIĆ, ABY WYKONAĆ PRAWIDAOWO POMIAR ?
1. Określić wymaganą dokładności pomiaru.
20
20
20
2. Wybrać metody pomiaru uwzględniając wymaganą dokładność,
właściwość wielkości mierzonych, warunki pomiaru.
3. Zestawić układ.
4. Ustalić zale\ności wartości wielkości mierzonej od
wewnątrzukładowych i postronnych wielkości wpływających
(eliminując oddziaływanie uchybów przypadkowych i
systematycznych),
5. Zapewnić stabilizację pracy układu i warunków pomiaru.
6. Dokonać właściwego pomiaru (prawidłowo uruchomić układ,
odpowiednio nastawić elementy układu, prawidłowo odczytać
wartości wskazane przez mierniki).
7. Sporządzić protokół pomiarów.
8. Obliczyć wyniki i wprowadzić ewentualne poprawki eliminując
wpływ właściwości układu pomiarowego oraz innych wielkości
wpływających na pomiar.
2010-03-17 20
Metody zerowe (mostkowe, kompensacyjne)
Podsumowanie
21
21
21
zapewniają największą dokładność, poniewa\
istnieje mo\liwość zastosowania czułych
przyrządów  galwanometrów.
W metodach tych doprowadza siÄ™ do zaniku prÄ…du w
kontrolnej części układu i wyznacza się szukaną rezystancję
lub sem, na podstawie innych znanych warunków w układzie.
Metody odchyłowe (bezpośrednie i porównawcze) są mniej
dokładne, zale\ne od dokładności u\ytych przyrządów.
Ze względu na zasadę działania przyrządy dzielimy na:
Magnetoelektryczne - Elektromagnetyczne
Analogowe
Elektrodynamiczne - Indukcyjne,
Cyfrowe Elektroniczne
2010-03-17 21
Liczby zespolone - przypomnienie
22
22
22
Wektor na płaszczyznie liczbowej - zespolonej
Liczba zespolona z (postać algebraiczna)
j2 =-1
z = a + jb
j = -1
a = Re z  część rzeczywista liczby zespolonej z
2010-03-17 22
b = Im z  część urojona liczby zespolonej z
Liczba zespolona (postać trygonometryczna)
23
23
23
z = r (cosÄ… + j sin Ä…
Ä… Ä…)
Ä… Ä…
Ä… Ä…
Liczba zespolona (postać wykładnicza)
Ä…
Ä…
Ä…
z = r · e j Ä… = r ·exp ·j Ä… = r / Ä…
Ä… Ä…
Ä… Ä…
Ä… Ä…
r = ïÅ‚z ïÅ‚
ïÅ‚ ïÅ‚
ïÅ‚ ïÅ‚=
ïÅ‚ ïÅ‚
a2 + b2 - moduł liczby zespolonej z
Ä…= arc tg(b/a) - argument liczby zespolonej z
Funkcje trygonometryczne sin x i cos x sÄ…
funkcjami okresowymi o okresie 2Ä„
Ä„, okres funkcji
Ä„
Ä„
wykładniczej wynosi 2Ą
Ä„j.
Ä„
Ä„
LiczbÄ™ zespolonÄ… sprzÄ™\onÄ… z danÄ… liczbÄ… z
oznaczamy z *
Ä…
Ä…
Ä…
z* = a  jb = r (cosÄ… - j sin Ä…
Ä… Ä…) = r · e - j Ä…
Ä… Ä…
Ä… Ä…
2010-03-17 23
24
24 Działania na liczbach zespolonych
24
z · z* = a2 + b2 = r2
z1 + z2 = (a + jb) + (c +jd) = (a + c) +j(b + d)
z1 - z2 = (a + jb) - (c +jd) = (a - c) +j(b - d)
z1 · z2 = (a + jb) · (c + jd) = ac+jad + jbc  bd = (ac  bd)
+ j(ad + bc)
z1
a + jb (a + jb)(c - jd) (ac + bd) + j(bc - ad)
= = =
2 2
z2 c + jd c2 + d c2 + d
2010-03-17 24


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
W4 ZIP Podstawy metrologii elekt
Podstawy metrologii Wykład 1
Podstawy Metrologii Pomiar rezystancji metoda techniczna Instrukcja
Podstawy metrologii Wykład 4b
Podstawy Metrologii Sprawdzanie miernikow metoda kompensacyjna Protokol
W1 2 Śr Podstawowe prawa obwodów elektry
Podstawy Metrologii Badanie wskaznikow zera jako przetwornikow II rzedu Instrukcja
Podstawy metrologii Wykład 4a
Podstawy metrologii Wykład 4bBRAKNOTATEK
Podstawy Metrologii Pomiary małych rezystancji za pomoca mostka 6 ramiennego Protokol
J Ciepłucha Podstawy Metrologii
andruszkiewicz,PODSTAWY METROLOGII I TECHNIKI EKSPERYMENTU L,SPRAWDZENIE I WZORCOWANIE APARATURY POM
Podstawy metrologii Wykład 6 i 7
Podstawy Metrologii Badanie wskaznikow zera jako przetwornikow II rzedu Protokol
Podstawy Metrologii 12 2 BPPPA P
Podstawy Metrologii Pomiary małych rezystancji za pomoca mostka 6 ramiennego Instrukcja
Podstawy Metrologii Sprawdzanie miernikow metoda kompensacyjna Instrukcja

więcej podobnych podstron