Laborky 1

Laboratórne cvičení č. 2
Meranie napätia – jednosmerné a striedavé voltmetri
Juraj Mrákava
83445
Úloha:
1. Zmerajte vstupní odpor Rvst multimetru METEX M-3850 na rozsahu 40 V DC pomoci
napäťového deliče a vstupní odpor Rvst multimetru HP 34401A na rozsahu 10 V DC
metódou polovičného napätí.
2. Zmerajte frekvenční charakteristiku multimetru METEX M-3850 v rozsahu frekvencií
100 Hz – 3000 Hz a frekvenční charakteristiku vf. striedavého milivoltmetru TESLA
BM579 v rozsahu frekvencií 1 MHz – 10 MHz. Zdrojom meraného napätia je funkční
generátor 33120A, jeho výstupní signál má hodnotu Uef= 2 V .
3. Určíte veľkosti absolutních a relativních chyb pni meraní efektivních hodnoť daných
výstupných signálov, ktorých zdrojom je generátor HP 33120A:
• Sínusový priebeh, f =5 kHz, Up-p=5 V
• Obdĺžnikový priebeh, f =500 Hz, Up-p=2 V
• Trojuholníkový priebeh, f =100 Hz, Up-p=4 V
Meranie preveďte multimetry HP 34401A, METEX M-3850. Za referenční správnou
hodnotu považujte údaj multimetru HP 34401A.
Priebehy signálov zakreslíte do zošitu a popíšte.
Overte výpočtom veľkosti efektivních hodnôt sínusového a obdĺžnikového priebehu.
Z dokumentácie pristroja METEX M-3850 a HP 34401A zistíte jakou absolútni a
relatívni chybou údaje je zaťažené meranie napätí týmito prístroji.
Teoretický rozbor
Meranie napätí patrí k najčastejším meraniam aktívnych elektrických veličín a v mnohých
prípadoch sa na meraní napätí prevádzajú i merania iných elektrických i neelektrických veličín. Voltmetrom sa označuje v širším slova zmyslu prístroj na meranie napätí. Klasifikácia voltmetru je možno previesť podľa niekoľkých kritérií:
a) podľa spôsobu merania : analógové
číslicové (digitálni)
b) podľa druhu meraného napätí : jednosmerného
striedavého
impulzní
c) podľa citlivosti : voltmetri
milivoltmetru
mikrovoltmetri
nanovoltmetry
d) podľa kmitočtové oblasti (striedavé voltmetri) : nízkofrekvenční
vysokofrekvenční
širokopásmové
selektívne (úzko pásmové)
Základní parametri číslicových voltmetrov (multimetru)
Počet miest zobrazovaní jednotky – minimálni hodnotou je 3 ˝ resp. 3 3/4, kde
maximálne zobrazitelný údaj je 1999 resp. 3999 s ľubovoľným umiestením desatinné čiarky. Najdokonalejší prístroje potom mávajú počet miest zobrazovaní jednotky 8 ˝. V poslední dobe sa stále častejšie objavujú digitálni meracie prístroje s analógovým zobrazovačom, ktorý umožňuje pohodlnejší naladení napr. minima nebo maxima.
Rozlišovací schopnosť – je minimálni zmena meraného napätí, ktorá spôsoby zmenu
údaje o hodnotu 1 na poslednom mieste zobrazovaní jednotky LSD (least signifikant digit) na nejnižším rozsahu přístroje. Tato hodnota bývá u běžných multimetrů řádově 100 µV a až 10 nV u nejlepších přístrojů.
Maximální měřené napětí – obvyklé jsou hodnoty 1000 V stejnosměrného napětía 750 V efektivní hodnoty střídavého napětí. Rozsahy se většinou volí automaticky, některé přístroje umožňují automatickou i manuální volbu rozsahů přístroje.
Odolnost proti rušení – rušení se obvykle rozděluje do dvou základních skupin na sériové a souhlasné. Obecně platí, že číslicové voltmetry vybavené integračními převodníky většinou dobře potlačují tato rušení.
Vstupní odpor – vstupní odpor většiny číslicových voltmetrů bývá konstantní, obvyklá je hodnota 10 MΩ na všech rozsazích, některé typy přístrojů mají pro nižší napěťové rozsahy vyšší vstupní odpor než na rozsazích vyšších.
Typ použitého A/D převodníku – vlastní převodník určuje parametry celého voltmetru (přesnost, rychlost, odolnost proti rušení). Dnes nejčastěji používané převodníky jsou s dvojí nebo trojí integrací (přesné a pomalé) a kompenzační převodníky s postupnou aproximací (rychlé).
Kmitočtový rozsah – tento parametr má význam u číslicových voltmetrů určených pro měření střídavých veličin, horní mezní frekvence dnešních multimetrů bývá v rozmezí 100 kHz až 1 MHz pro zaručované hodnoty chyb.
Začlenění do měřícího systému – pro připojení přístroje do měřícího systému se používá několika standardů, nejznámější je sběrnice IMS-2 (GPIB, HP-IB, IEEE-488, IEC 625.1). V poslední době se uplatňuje sériové rozhraní RS-232, tyto přístroj