Úvod do elektrických měření I



Podobné dokumenty
Měřicí přístroje a měřicí metody

1. Mechanika - úvod. [ X ] - měřící jednotka. { X } - označuje kvantitu (množství)

Soustava SI. SI - zkratka francouzského názvu Système International d'unités (mezinárodní soustava jednotek).

EXPERIMENTÁLNÍ MECHANIKA 2 Přednáška 5 - Chyby a nejistoty měření. Jan Krystek

Střední průmyslová škola elektrotechnická a informačních technologií Brno

Soustava vznikla v roce 1960 ze soustavy metr-kilogram-sekunda (MKS).

Přesnost a chyby měření

Vyšší odborná škola, Obchodní akademie a Střední odborná škola EKONOM, o. p. s. Litoměřice, Palackého 730/1

1. Hmotnost a látkové množství

Posouzení přesnosti měření

T- MaR. Ústav technologie, mechanizace a řízení staveb. Teorie měření a regulace. Podmínky názvy. 1.c-pod. ZS 2015/ Ing. Václav Rada, CSc.

2. Určete optimální pracovní bod a účinnost solárního článku při dané intenzitě osvětlení, stanovte R SH, R SO, FF, MPP

MĚŘENÍ NA ASYNCHRONNÍM MOTORU

Určení geometrických a fyzikálních parametrů čočky

Chyby a neurčitosti měření

Teorie měření a regulace

Metrologie v geodézii (154MEGE) Ing. Lenka Línková, Ph.D. Katedra speciální geodézie B

Popis fyzikálního chování látek

3.2.2 Rovnice postupného vlnění

Střední průmyslová škola elektrotechnická a informačních technologií Brno

3.2.2 Rovnice postupného vlnění

3.1.3 Rychlost a zrychlení harmonického pohybu

Měření odporu ohmovou metodou

Střední od 1Ω do 10 6 Ω Velké od 10 6 Ω do Ω

Laboratorní práce č. 1: Měření délky

Manuální, technická a elektrozručnost

3/8.4 PRAKTICKÉ APLIKACE PŘI POUŽÍVÁNÍ NEJISTOT

Teorie měření a regulace

Pedagogická poznámka: Cílem hodiny je zopakování vztahu pro hustotu, ale zejména nácvik základní práce se vzorci a jejich interpretace.

3.1.2 Harmonický pohyb

r j Elektrostatické pole Elektrický proud v látkách

1. ÚVOD 1.1 SOUSTAVA FYZIKÁLNÍCH VELIČIN, KONSTANT,

h ztr = ς = v = (R-4) π d Po dosazení z rov.(r-3) a (R-4) do rov.(r-2) a úpravě dostaneme pro ztrátový součinitel (R-1) a 2 Δp ς = (R-2)

VZDUCH V MÍSTNOSTI POMŮCKY NASTAVENÍ MĚŘICÍHO ZAŘÍZENÍ. Vzdělávací předmět: Fyzika. Tematický celek dle RVP: Látky a tělesa

Praktikum 1. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Úloha č...xvi... Název: Studium Brownova pohybu

FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM Ústav fyziky FEI VUT BRNO

1 Poznámka k termodynamice: Jednoatomový či dvouatomový plyn?

2.1.6 Relativní atomová a relativní molekulová hmotnost

Korekční křivka napěťového transformátoru

1 Měrové jednotky používané v geodézii

Určeno studentům středního vzdělávání s maturitní zkouškou, druhý ročník, měření elektrického proudu

Elektrotechnická měření a diagnostika

PRAKTIKUM I. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Název: Studium harmonických kmitů mechanického oscilátoru

VYSOKONAPĚŤOVÉ ZKUŠEBNICTVÍ. #2 Nejistoty měření

Určeno studentům středního vzdělávání s maturitní zkouškou, druhý ročník, měření elektrického napětí

Charakterizují kvantitativně vlastnosti předmětů a jevů.

Jméno a příjmení. Ročník

1 Elektrotechnika 1. 11:00 hod. R. R = = = Metodou postupného zjednodušování vypočtěte proudy všech větví uvedeného obvodu. U = 60 V. Řešení.

Základy elektrického měření Milan Kulhánek

Rozšíření rozsahu miliampérmetru a voltmetru, cejchování kompenzátorem

Historie SI. SI Mezinárodní soustava jednotek - Systéme International d Unités

CHEMICKÉ VÝPOČTY II SLOŽENÍ ROZTOKŮ. Složení roztoků udává vzájemný poměr rozpuštěné látky a rozpouštědla v roztoku. Vyjadřuje se:

Literatura Elektrická měření - Přístroje a metody, Metrologie Elektrotechnická měření - měřící přístroje

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE

Chyby měření 210DPSM

Zpracování experimentu I

1. OBSAH, METODY A VÝZNAM FYZIKY -

Elektrostatika _Elektrický náboj _Elektroskop _Izolovaný vodič v elektrickém poli... 3 Izolant v elektrickém poli...

Laboratorní práce č. 3: Kmitání mechanického oscilátoru

Pracovní sešit. Školní rok : 2005 / 2006 ELEKTRICKÁ MĚŘENÍ PS 1 MĚŘÍCÍ PŘÍSTROJE

VYUŽITÍ MULTIFUNKČNÍHO KALIBRÁTORU PRO ZKRÁCENOU ZKOUŠKU PŘEPOČÍTÁVAČE MNOŽSTVÍ PLYNU

Střední průmyslová škola elektrotechnická a informačních technologií Brno

Identifikátor materiálu: ICT 2 54

LABORATORNÍ CVIČENÍ Z FYZIKY

1 Elektrotechnika 1. 11:00 hod. = + Δ= = 8

Badmintonový nastřelovací stroj a vybrané parametry letu badmintonového míčku

O z n a č e n í m a t e r i á l u : V Y _ 3 2 _ I N O V A C E _ S T E I V _ F Y Z I K A 1 _ 0 7. o d c h y l k a

Vznik střídavého proudu Obvod střídavého proudu Výkon Střídavý proud v energetice

Členění podle 505 o metrologii

2. Sestrojte graf závislosti prodloužení pružiny na působící síle y = i(f )

Úvod do teorie měření. Eva Hejnová

2 Přímé a nepřímé měření odporu

bifilárním vinutím malá indukčnost vinutého odporu Chaperonovo vinutí malá indukčnost a kapacita. Vyhovující jen pro kmitočty do 100Hz

Laserové scanovací mikrometry

Fyzikální veličiny a jednotky, přímá a nepřímá metoda měření

Úvod do teorie měření. Eva Hejnová

Čas potřebný k prostudování učiva kapitoly: 1,25 hodiny

e, přičemž R Pro termistor, který máte k dispozici, platí rovnice

13. Další měřicí přístroje, etalony elektrických veličin.

Úvod do teorie měření. Eva Hejnová

Úvod do teorie měření. Eva Hejnová

ρ = měrný odpor, ρ [Ω m] l = délka vodiče

Mˇ eˇren ı ˇ cetnost ı (Poissonovo rozdˇ elen ı) 1 / 56

Technická měření v bezpečnostním inženýrství. Elektrická měření proud, napětí, odpor

Projekt Efektivní Učení Reformou oblastí gymnaziálního vzdělávání je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.

Chemie - cvičení 2 - příklady

FYZIKA 2. ROČNÍK. Příklady na obvody střídavého proudu. A1. Určete induktanci cívky o indukčnosti 500 mh v obvodu střídavého proudu o frekvenci 50 Hz.

Určeno pro posluchače všech bakalářských studijních programů FS

Vzdělávací oblast: Matematika a její aplikace Vzdělávací obor: Matematický kroužek pro nadané žáky ročník 9.

Fyzikální veličiny. - Obecně - Fyzikální veličiny - Zápis fyzikální veličiny - Rozměr fyzikální veličiny. Obecně

Technická diagnostika, chyby měření

Teorie měření a regulace

SeminářČSJ. Odborná skupina statistické metody Praha

Matematika - 6. ročník Vzdělávací obsah

MENSA GYMNÁZIUM, o.p.s. TEMATICKÉ PLÁNY TEMATICKÝ PLÁN (ŠR 2017/18)

( ) C ( ) C ( ) C

ROZDĚLENÍ SNÍMAČŮ, POŽADAVKY KLADENÉ NA SNÍMAČE, VLASTNOSTI SNÍMAČŮ

Odměřovací systémy. Odměřování přímé a nepřímé, přírůstkové a absolutní.

Střední průmyslová škola elektrotechnická a informačních technologií Brno

V následujícím obvodě určete metodou postupného zjednodušování hodnoty zadaných proudů, napětí a výkonů. Zadáno: U Z = 30 V R 6 = 30 Ω R 3 = 40 Ω R 3

Transkript:

Úvod do elektrických ěření I Historické střípky První pozorované elektrické jevy byly elektrostatické povahy Proto první elektrické ěřicí přístroje byly založeny právě na elektrostatické principu ezi první přístroje tohoto typu patřily elektroskopy a elektroetry Později vznikaly přístroje, založené na Oerstedově objevu ag účinků el proudu a silového působení na proudovodič v ag poli (Apére) Řada prvních ěřicích přístrojů ěla poěrně vysokou přesnost a citlivost ezi znáé historické přístroje patří tzv Kelvinova elektrostatická váha, jež byla absolutní ěřidle (neusela být cejchována) Elektroskop a elektroetr (kole r 770) Základní pojy ěření je soubor experientálních úkonů, vedoucích ke zjištění hodnoty fyzikální veličiny poocí ěřicích prostředků Fyzikální veličina je vlastnost tělesa nebo jevu, kterou lze kvalitativně rozlišit (např el proud či el kapacita) a kvantitativně určit (0A, 5pF) ěřicí prostředky jsou všechna zařízení, určená k uskutečnění ěření ěřicí přístroje jsou ěřicí prostředky, jež slouží k převodu ěřené veličiny na údaj, poskytující inforaci o velikosti ěřené veličiny (výchylka ručičky, číslo na displeji) - -

ěřicí převodník je ěřicí prostředek sloužící k převodu ěřené veličiny na jinou veličinu (bočník, usěrňovač, ěřicí transforátor aj) Analogový údaj je údaj získaný odečtení výchylky ukazovacího zařízení (ručky) na stupnici analogového ěřicího přístroje Výchylku převádí pozorovatel na číselnou hodnotu Při spojité zěně ěřené veličiny se údaj ění spojitě (plynule) Číslicový údaj je údaj získaný odečtení číselné hodnoty z displeje digitálního přístroje ěřená veličina je udávána číselný násobke určitých základních skoků (kvant) Při spojité zěně ěřené veličiny se údaj ění nespojitě (skokově) Doinující postavení elektrických ěření je dáno zejéna tí, že: člověk neá sysly pro zjišťování el nebo ag veličin, el signál ůže být dále lehce zpracován (zesílen, usěrněn apod), el signál ůže být snadno zaznaenán či přenášen, ve spojení s číslicovýi přístroji ůže být proces ěření zcela nebo částečně autoatizován, i neelektrické veličiny ohou být převedeny na elektrické 3 Veličiny a ěřicí jednotky Fyzikální veličina je vlastnost tělesa nebo jevu, kterou lze kvalitativně rozlišit (el proud, el kapacita) a kvantitativně určit (0A, 5pF) ěřicí jednotka je úluvou přijaté (dohodnuté) nožství srovnávací veličiny téhož druhu jako veličina ěřená Naěřená velikost veličiny (výsledek ěření) se udává násobke ěřicí veličiny, vyjadřuje tedy, kolikrát je hodnota ěřicí jednotky obsažena v hodnotě ěřené veličiny Výsledek = číslo x ěřicí jednotka ěřicí jednotka usí být v zápisu výsledku vždy uvedena Sybol násobení x se neuvádí, např =0V O fyzik veličinách, ěřicích jednotkách apod pojednává ČSN ISO 3-0 - -

3 Systé jednotek Systé jednotek je tvořen soubore ěřicích jednotek jistých fyzikálních veličin Historicky bylo zavedeno několik systéů jednotek V roce 960 byla přijata ezinárodní soustava jednotek, znáá pod zkratkou SI (Systee International d nités) Sestává ze 7 základních a doplňkových jednotek Všechny ostatní jsou z těchto odvozené Základní jednotky soustavy SI Veličina ěřicí jednotka Zkratka Čí definována jednotky délka etr rychlostí světla ve vakuu hotnost kilogra kg ezinárodní prototype čas sekunda s periodou záření atou Ce 33 elektrický proud apér A silou ezi vodiči, protékanýi el proude terodynaická kelvin K trojný bode vody teplota svítivost kandela cd záření černého tělesa látkové nožství ol ol atoový čísle uhlíku Doplňkové jednotky soustavy SI Veličina ěřicí jednotka Zkratka Čí definována jednotky rovinný úhel radián rad délkou oblouku a poloěre kružnice prostorový úhel steradián sr poloěre koule a obsahe pláště kulové výseče 3 Etalony stanovení základních fyzikálních jednotek Stanovení jednotek často ěřených elektrických veličin: Elektrické napětí - dříve poocí Westonova norálového článku n=,0865v, dnes poocí teplotně kopenzovaných Zenerových diod Elektrický proud - dříve byl A stálý proud, který při průchodu roztoke AgNO 3 vyloučil,8 g stříbra za jednu sekundu, dnes koplikované proudové váhy (spíše nepřío z a ), Elektrický odpor - etalony z plechu či nikelinu (ss), u stř s bifilární vinutí - 3 -

4 Vyhodnocení výsledků ěření Výsledek ěření je hodnota ěřené veličiny, kterou získáe buď přío ěření, nebo nepřío výpočte z naěřených hodnot Skutečnou (správnou) hodnotu ěřené veličiny však nelze zjistit žádný ěření Zajíá nás, v jakých ezích se skutečná hodnota ěřené veličiny ůže pohybovat Vyhodnocení ěření vede tedy ke stanovení chyby ěření 4 ozdělení chyb při ěření a) Podle ísta vzniku chyby etody - jejich příčinou jsou zjednodušení výpočtových vztahů, zjednodušení zapojení, vlivy spotřeby ěřicích přístrojů; lze je obvykle vypočítat a provést korekci výsledku ěření Chyby přístrojů - způsobeny vlastnosti (nedokonalosti) ěřicích přístrojů; chyba přístroje je dána jeho třídou přesnosti, jejich výpočet se provádí zpravidla jen při přesnějších ěřeních Chyby pozorovatele - nesprávná volba etody ěření, chybné zapojení, nevhodně zvolený ěřicí rozsah přístroje, chybné čtení údajů, jsou způsobeny obsluhou b) Podle charakteru Systeatické (soustavné) chyby - vyskytují se pravidelně, jsou způsobeny použitou ěřicí etodou, vlastnosti ěřicích přístrojů, pozorovatele, zkreslují výsledek ěření i při vícenásobné opakování, často znáe jejich znaénka i přibližnou hodnotu (korekce) Nahodilé chyby - vyskytují se nepravidelně (náhodně), jejich zjištění je ožné až při větší počtu opakování ěření, snížení vlivu chyb provedee např tak, že veličinu ěříe vícekrát a stanovíe střední hodnotu Hrubé chyby - vznikají oyle, nepozorností, únavou, špatnýi podínkai (osvětlení, teplota, vyrušování), nápadně se liší od ostatních výsledků, z ěření je prostě vyloučíe - 4 -

4 Chyby ěření analogovýi ěřicíi přístroji Hlavní příčiny chyb u analogových ěřicích přístrojů jsou: nepřesnost výrobce a kalibrace, rušivé síly a oenty (tření v ložiskách), vnitřní rušivá agnetická a elektrická pole, oteplení vlastní spotřebou, stárnutí ateriálů a součástek, opotřebení a poškození přístroje (echanické díly) a) Absolutní a relativní chyba Absolutní chyba je definována jako rozdíl naěřené a skutečné hodnoty ěřené veličiny N S N je naěřená hodnota veličiny S je správná (skutečná) hodnota veličiny Protože skutečnou hodnotu ěřené veličiny nelze zjistit nikdy, nahrazuje se tato tzv konvenční pravou hodnotou (hodnota, zjištěná přesnější ěřítke) Jednotkou absolutní chyby se jednotka ěřené veličiny ůže nabývat kladných i záporných hodnot elativní chyba je rovna velikosti absolutní chyby, vztažené ke skutečné hodnotě ěřené veličiny dává se nejčastěji v procentech S 00% V praxi se dává častěji přednost relativní chybě Ilustrační příklad Poocí ručkového voltetru jse zěřili napětí baterie,5v Poocí přesného číslicového voltetru jse naěřili,506v rčete absolutní a relativní chybu N,5 V N S S 00 S,506V,5,506 0,006V 0,006 0,4 %,506-5 -

b) Třída přesnosti () Třída přesnosti zahrnuje všechny dílčí chyby ěřicího přístroje Je definována jako ezní (axiální, dovolená) relativní chyba v celé ěřicí rozsahu přístroje 00 % je axiální absolutní chyba přístroje je největší hodnota ěřicího rozsahu Co je to hodnota? horní hranice ěřicího rozsahu, je-li dolní hranicí nula, součet obou ezních hranic, je-li nula uprostřed, rozdíl ezi horní a dolní hranicí, je-li nula potlačena - 6 -

je tedy axiální relativní chybou přístroje, jež je vyjádřená v procentech největší hodnoty ěřicího rozsahu Podle ČSN rozeznáváe tytu : 0,05-0, - 0, - 0,5 - -,5 -,5-5 je vyznačena na štítku přístroje Znáe-li, pak ůžee vypočítat axiální absolutní chybu, kterou ůže přístroj vykazovat Výhody zvedení přehledné posouzení a porovnání různých ěřicích přístrojů, ezinárodní noralizace, jednoduchá kontrola ěřidel elativní chyba údaje 00% je axiální absolutní chyba přístroje je ěřená hodnota Dosaďe nyní do tohoto vztahu za ze vztahu pro třídu přesnosti 00 Obdržíe důležitý vztah: 00 00 % Čí enší bude ěřená hodnota, tedy čí enší bude výchylka přístroje, tí větší bude relativní chyba přístroje Z toho vyplývá, že při ěření analogovýi přístroji bycho ěli volit takový rozsah, aby výchylka byla co největší - 7 -

Ilustrační příklad Na analogové voltetru s rozsahe =0V jse zěřili dvě napětí: =0V a =5V rčete absolutní a relativní chybu jednotlivých ěření Třída přesnosti přístroje je Řešení: Absolutní chyba je při obou ěřeních stejná a je dána třídou přesnosti: 0, V 00 00 Přístroj ěří s přesností ±,V po celé stupnici daného rozsahu elativní chybu ůžee vypočítat např ze vztahu Pak obdržíe výsledky: c) Ověřování ěřicích přístrojů Ověřování (kontrola, cejchování) je proces, při něž zjišťujee, zda přístroj vyhovuje dané třídě přesnosti Přístroje se ověřují jinýi přístroji s nižší alespoň o -3 stupně ČSN stanovuje podrobnosti Při kontrole voltetrů se kontrolovaný i kontrolní přístroj zapojují paralelně, u apéretrů sériově Pro každou kontrolovanou hodnotu (ČSN) se určí absolutní chyba jako rozdíl hodnoty ukazované kontrolovaný přístroje (hodnota naěřená N) a kontrolní (hodnota správná S): vztahu Ki křivku přístroje i i Ni 0 % 0 0 4% 5 Si Poté je vypočtena tzv korekce podle Velikost korekce vynesee do grafu a získáe tzv korekční K ax 00 % rčení relativní chyby přístroje z korekční křivky Zjištěná relativní chyba se zařadí do (nejbližší vyšší stupeň stupnice ) - 8 -

43 Chyby digitálních ěřicích přístrojů Většina výrobců udává přesnost přístroje (základní chybu) ve tvaru: nebo d, kde - je chyba z naěřené hodnoty v [%] a je v celé ěřicí rozsahu konstantní, někdy se za ni připisuje značka rdg (reading), - je chyba z ěřicího rozsahu, někdy se k ní připisuje FS (full scale), d - je chyba, daná v počtu digitů posledního ísta displeje Platí ax počet indikovaných jednotek d 00 % Celková relativní chyba digitálního přístroje pak je dána: % hodnota ěřicího rozsahu je ěřená hodnota Poznáka: i u digitálních ěřidel je třeba chybu znát, zejéna u levných typů Ilustrační příklad Číslicový voltetr á pro rozsah 00V základní chybu ±(0,9 rdg+0, FS) rčete relativní chybu ěření napětí =00V a =80V na toto rozsahu Řešení: 00 0,9 0,, % 00 00 0,9 0, 80, 0 % - 9 -

44 Chyby nepříých ěření Nepříý ěření nazýváe takové ěřicí úlohy, při nichž se výsledek stanoví výpočte z naěřených hodnot potřebných veličin, které znáe s určitou chybou a) Součet a rozdíl Je-li hledaná veličina ve tvaru součtu (rozdílu) zěřených veličin, tedy platí-li: = ± ± ± n pak výsledná absolutní chyba je rovna součtu absolutních chyb jednotlivých ěřených veličin: n Ilustrační příklad ěření podle schéatu jse zjistili: I =0A, I =5A, I 3 =7A Třídy přesnosti jednotlivých apéretrů jsou:, 0,5, 3 0,5 ozsahy jsou stejné A = A = A3 =5A rčete velikost celkového proudu I a hodnotu absolutní a relativní chyby, s níž jse proud I vypočítali I Řešení: Podle I Kz platí: I A I=I +I +I 3 =0+5+7=3A I I 3 A A 3 3 Největší ožné absolutní chyby apéretrů spočítáe ze vztahu pro třídu přesnosti: 00 Platí tedy 5 00 0,5A 5 0,5 00 0,075A Celková absolutní chyba bude tedy: elativní chyba výsledku je: I 0,5 0,075 0, 075 0,30A I 0,30 I 00 00 0,94% I 3 Výsledek lze tedy psát: I = (3 ± 0,3) A = 3 A ± 0,94 % - 0 -

b) Součin a podíl Počítáe-li hledanou veličinu z výrazu, kde se vyskytují součiny a podíly: n n n n, pak výsledná relativní chyba je rovna součtu absolutních hodnot relativních chyb jednotlivých ěřených veličin: n n n n c) ocnina a odocnina 3 3 - - 3 3 3