MĚRENÍ V ELEKTROTECHNICE

Transkript

1 EAICKÉ OKHY ĚENÍ V ELEKOECHNICE. řesnost měření. Chyby analogových a číslcových měřcích přístrojů. Chyby nepřímých a opakovaných měření. rmární etalon napětí. Zdroje referenčních napětí. rmární etalon odporu. Sekundární etalon odporu. ísta a příčny vznku chyb př měření. Chyby analogových měřcích přístrojů třída přesnost, chyby údajů v absolutní a relatvní míře. Chyby číslcových měřcích přístrojů způsob vyjádření, chyby údajů v absolutní a relatvní míře. Chyby nepřímých měření.. rncpy, vlastnost a použtí analogových měřcích přístrojů. Statcké charakterstky analogových měřcích přístrojů. omenty působící v elektromechanckém měřcím ústrojí. agnetoelektrcké měřcí ústrojí. Stejnosměrné magnetoelektrcké voltmetry, základní vlastnost, změna rozsahu. Stejnosměrné magnetoelektrcké ampérmetry, základní vlastnost, změna rozsahu. agnetoelektrcký přístroj s usměrňovačem, problém cejchování stupnce. Feromagnetcké měřcí ústrojí, prncp, obrázek, pohybový moment, vlastnost, použtí. Elektrodynamcké měřcí ústrojí, prncp, pohybový moment, vlastnost, použtí. Ferrodynamcké měřcí ústrojí, prncp, pohybový moment, vlastnost, použtí. Indukční měřcí ústrojí, prncp, pohybový moment, vlastnost, použtí. 3. asvní a aktvní měřcí převodníky. ěřcí transformátor proudu, zapojení do obvodu, převod, výpočet jmenovté sekundární mpedance. ěřcí transformátor napětí, zapojení do obvodu, převod, výpočet jmenovté sekundární mpedance. směrňovače pro střídavé voltmetry. řevodníky k realzac součtu, rozdílu a podílu. řevodníky k realzac součnu - násobčka s Hallovým článkem, prncp logartmcko-exponencální násobčky, násobčka s ampltudově šířkovou modulací, násobčka s kvadrátory. ěřcí zeslovač. odulační zeslovač. řevodníky pro časovou ntegrac napětí a proudu. 4. A/D převodníky. rncpy vzorkování. Blokové schéma přístroje využívajícího číslcové zpracování sgnálu. A/Č převodníky, základní rozdělení a typcké vlastnost obou skupn (porovnávací, ntegrační). A/Č převodník napětí na kmtočet. (schéma, pops funkce,vlastnost). A/Č převod metodou dvojí ntegrace. (schéma, pops funkce,vlastnost). A/Č převod s postupnou aproxmací. (schéma, pops funkce,vlastnost). A/Č převod metodou paralelního porovnávání. (schéma, pops funkce,vlastnost). rncp vzorkování, vzorkovací teorém, jednoduchý vzorkovacího obvod. 5. Analogové a číslcové oscloskopy, zapsovače. Hlavní parametry udávané u vertkálního kanálu analogového oscloskopu. Zapojení pasvní sondy k oscloskopu. Analogový oscloskop, blokové schéma, vlastnost. Oscloskop s dvojtou časovou základnou. Dvoukanálový analogový oscloskop. Blokové schéma. ěření fázového posunu oscloskopem.

2 6. ěření napětí a proudu. Elektromechancká měřcí ústrojí V-metrů pro měření stejnosměrných a střídavých napětí, základní vlastnost, změna rozsahů. Vznk chyby metody př měření napětí. Základní část číslcového voltmetru (uspořádání vstupních svorek,blokové schéma). Defnce střední a efektvní hodnoty napětí, čntel tvaru, čntel výkyvu. Střídavé voltmetry pro měření efektvní hodnoty napětí. Nulové metody měření napětí. Vhodná elektromechancká měřcí ústrojí A- metrů pro měření stejnosměrných a střídavých proudů, základní vlastnost, změna měřcích rozsahů. Vznk chyby metody př měření proudu. řevodníky pro měření malých proudů s operačním zeslovačem. roudový komparátor. 7. ěření výkonu. Schéma zapojení pro měření čnného výkonu jednofázového proudu (obě zapojení včetně ampérmetru a voltmetru). Vztahy pro chyby metody v absolutní poměrné míře a skutečný výkon pro obě zapojení. ěření malých výkonů metoda tří voltmetrů, fázorový dagram a výsledný vztah pro určení čnného výkonu. ěření malých výkonů metoda tří ampérmetrů, fázorový dagram, výsledný vztah pro určení čnného výkonu. ěřené čnného a jalového výkonu v trojfázových soustavách, zapojení, celkový výkon, chyby metod. Blondelův teorém. Blokové schéma analogového elektronckého průchozího W-metru. rncp kvadrátorové násobčky pro elektroncké W-metry. rncp logartmcko-exponencální násobčky pro elektroncké W-metry. rncp mpulsové násobčky s ampltudově-šířkovou modulací pro elektroncké W-metry. 8. ěření časového ntervalu, kmtočtu a fázového rozdílu. řístroje pro měření časového ntervalu. řístroje pro měření kmtočtu analogové metody měření kmtočtu, číslcové metody měření kmtočtu. Čítač, blokové schéma, vlastnost, použtí. řístroje pro měření fázového rozdílu. ěření kmtočtu, časového ntervalu a fázového rozdílu oscloskopem. 9. ěření pasvních elektrckých velčn. Ohmova metoda měření odporů (zapojení a chyby metody). Srovnávací metoda měření odporů. řevodník odpor-napětí /. Wheatstoneův můstek, schéma, podmínky rovnováhy. Lnearzace nevyváženého Wheatstonova můstku. ěření malých a velkých odporů. ěřče mtancí. Základní zapojení střídavých můstků Wheatstoneova typu, podmínky rovnováhy. ransformátorové můstky pro měření mtancí.. ěření magnetckých velčn. agnetcké převodníky a jejch vlastnost. ěřcí cívka, vysvětlt prncp. ostup př měření stejnosměrných magnetckých polí. ogowského potencometr, použtí v oblast magnetckých měření. rncp Hallovy sondy pro měření magnetcké ndukce. Feromagnetcká sonda, prncp čnnost, vlastnost a použtí. ěření magnetckého pole (magnetcké ndukce B) převodníkem na prncpu N. rncp měření koerctvty (koerctvní síly) feromagnetckých vzorků pomocí koercmetru. ěření statcké a dynamcké hysterezní smyčky. Základní prncpy měření teploty, dráhy, otáček a mechanckého napětí.

3 Vzorový příklad: Změřte stejnosměrné napětí 5 V. K dspozc máte: a) multmetr 5 - rozsah V, δ = ± (,5 +,5), b) analogový voltmetr s rozsahem 4 V a třídou přesnost δ =,5 %. Který z uvedených přístrojů bude pro měření zadaného napětí z hledska přesnost vhodnější? C X δ C = = δ + δ =, 5 +, 5 = 6%,, X X 5 X 4 δ A = δ =, 5 = X 5, 8 %. ro měření v našem případě je vhodnější analogový přístroj Vzorový příklad: rčete hodnotu předřadného odporu v obvodu bočníku podle obrázku pro rozsah 6 ma. I = 6 ma B = Ω I - I I mv 6 mv/ Ω roud pro plnou výchylku měřdla:, 6 I = = =, 6 A Odpor vypočteme pomocí rozdělení proudu v paralelních větvích v nepřímém poměru odporů těchto větví: I I I = + B = B I I I, 6, 6 = = 88, 6 Ω

4 3 Vzorový příklad: rčete maxmální zatěžovací odpor měřcího transformátoru proudu o převodu p = 6, nomnálním vstupním proudu 3 A a výkonu VA. o dosazení In p I n = Z max = I n Z max = =, 4 Ω 5 4 Vzorový příklad: rčete hodnotu napětí na výstupu ntegrátoru v A/Č převodníku s dvojí ntegrací na konc prvé fáze měřcího cyklu, pokud je na vstupu převodníku napětí u = + sn (ωt). = -, V, =,7 V, ω = πf a f = 6 Hz, doba ntegrace je =,67 s. Integrační konstanta K je 3 V/s. nt = K = ( + sn( ωt )) dt = K dt + K sn( ωt ) dt = K + K sn( ωt ) dt,6 V 5 Vzorový příklad: rčete absolutní hodnotu vstupní mpedance na vstupu oscloskopcké pasvní sondy s dělícím poměrem : na frekvenc f = Hz.Víte, že vstupní mpedance oscloskopu je udána ve tvaru Ω pf, kapacta kabelu je 5 pf. ředpokládejte, že sonda je správně nastavená. Sonda Kabel Oscloskop C u (t) C k C u (t)

5 Náhradní zapojení z hledska vstupu představuje paralelní zapojení ekvvalentní kapacty dané sérovým zapojením C a C k C a sérovým propojením a. ro absolutní hodnotu mpedance paralelního zapojení a C platí ro správné nastavení sondy platí: Z = ω C + + ω C + ω C ( C ) C = + C = C K ( C + C ) 9 o dosazení je Z = 75 Ω. Hlavní složkou je tedy kapacta. k 6 Vzorový příklad: Stanovte chybu př měření napětí střídavým magnetoelektrckým voltmetrem s dvou-cestným měřcím usměrňovačem. růběh měřeného napětí je na obrázku. u (V) u (V) t (ms) t (ms),5,5,5,5,5,5,5,5 růběh měřeného napětí směrněné napětí Efektvní hodnota měřeného napětí: (, 5 +, 5) t = u ( t ) dt = = Střední hodnota usměrněného napětí: (, 5 +, 5 ) 3 4 t S = u ( t ) dt 5 V = = = = 5 V. Voltmetr kalbrovaný pro měření efektvní hodnoty snusového sgnálu udává hodnotu: V = S, = 5, = 7, 75 V Absolutní chyba měření (přídavná přístroj je použt za jných podmínek než vztažných): = = 7, 75 5 = 5 V V V,

6 elatvní chyba měření (přídavná): δ, 5 = = 44 5 % 5 V V =, 7 Vzorový příklad: veďte schéma zapojení pro měření čnného jednofázového výkonu (obě zapojení včetně ampérmetru a voltmetru). Napšte vztahy pro chyby metody v absolutní poměrné míře a skutečný výkon pro obě zapojení I W A I Z V WI A Z Z Čnný výkon určený z výchylky wattmetru je tedy: = + (W) Z+ WI A Výkon spotřebovaný proudovou cívkou wattmetru: Výkon spotřebovaný ampérmetrem: Čnný výkon zátěže je: WI WI Z = I, (W) A A I Z =, (W) Z =. (W) WI A Absolutní chyba metody: = Z= WI + A. (W) elatvní chyba metody: WI + A δ = =. (%) Z Z

7 I I Z A W I wu I V V Z Z Wattmetr tedy udává hodnotu: = +, (W) Z + W V Výkon spotřebovaný napěťovou cívkou wattmetru: Výkon spotřebovaný voltmetrem: W = Z W, (W) Z V = (W), V Absolutní chyba metody: elatvní chyba: = Z = W + V. (W) 8 Vzorový příklad: W + V δ = = (%) Z ř měření kmtočtu o frekvenc 56Hz přímou číslcovou metodou byl zvolen měřcí nterval =,3s. Jaký bude počet napočítaných mpulsů ve čítač přístroje a nejstota měření? Nejstotu frekvenčního normálu neuvažujte. Čítač napočítá za,3 s N =,3 * 56 = 68 mpulsů. Z prncpu plyne možnost nejstoty mpuls, tedy 69, tomu odpovídá údaj 69/,3 = 563,3 Hz. Nejstota je tedy 3,3 Hz, údaj přístroje může být 56, až 563,3 Hz. Z

8 9 Vzorový příklad: rčete změnu napětí Δ v dagonále vyváženého Wheatstoneova můstku, pokud se změní hodnota odporu = Ω o Δ = Ω. Napájecí napětí můstku je 5 V. + Δ Δ + = = o dosazení Δ =,7V Vzorový příklad: ř měření magnetcké ndukce B ve stejnosměrném magnetckém pol pomocí rotující měřcí cívky byla naměřena efektvní hodnota napětí V. locha cívky je cm, počet závtů. Cívka má 5 otáček za mnutu. rčete velkost B. 6 6 B = = = 8, 4 4, 44 n N S 4, 44 5