Skripta Měření v elektrotechnice - laboratorní cvičení

Měření v elektrotechnice
Laboratorní cvičení
Garant předmětu:
Doc. Ing. Ludvík Bejček, CSc.
Autoři textu:
Ing. Marie Havlíková
Ing. Soňa Šedivá, Ph.D.
Brno 21.9. 2007
1
Obsah
1 ÚVOD ....................................................................................................................................9
2 ZAŘAZENÍ PŘEDMĚTU VE STUDIJNÍM PROGRAMU ............................................10
2.1 ÚVOD DO PŘEDMĚTU ...........................................................................................................10
2.2 VSTUPNÍ TEST .....................................................................................................................10
3 OBECNÉ POKYNY PRO LABORATORNÍ CVIČENÍ ................................................. 11
3.1 POSTUP PRÁCE V LABORATOŘI ..............................................................................................11
3.2 ZÁZNAM O MĚŘENÍ: ............................................................................................................12
3.3 VZOROVÝ PROTOKOL ............................................................................................................13
3.4 PODMÍNKY PRO UDĚLENÍ ZÁPOČTU .........................................................................................13
3.5 BODOVÉ HODNOCENÍ LABORATORNÍCH CVIČENÍ .........................................................................14
4 LABORATORNÍ CVIČENÍ Č. 1 – KONTROLA MĚŘICÍHO PŘÍSTROJE, CHYBY
PŘÍMÝCH A NEPŘÍMÝCH MĚŘENÍ ................................................................................15
4.1 ÚKOLY: .............................................................................................................................15
4.2 TEORETICKÝ ROZBOR ............................................................................................................15
4.2.1 Chyby měření ...........................................................................................................15
4.2.2 Korekční křivka měřidla ..........................................................................................16
4.2.3 Nepřímé měření výkonu a stanovení chyb ..............................................................17
4.2.3.1 Výpočet chyb metody .......................................................................................18
4.2.3.2 Výpočet chyb měřicích přístrojů 13.2 ...............................................................18
4.2.3.3 Vliv chyb údajů měřicích přístrojů na výsledek nepřímého měření 13.2 ........19
4.3 POUŽITÉ PŘÍSTROJE ..............................................................................................................19
4.4 POSTUP MĚŘENÍ ...................................................................................................................19
4.5 ZÁVĚR ...............................................................................................................................21
5 LABORATORNÍ CVIČENÍ Č. 2 – MĚŘENÍ NAPĚTÍ - STEJNOSMĚRNÉ
A STŘÍDAVÉ VOLTMETRY ...............................................................................................22
5.1 ÚKOLY ............................................................................................................................22
5.2 TEORETICKÝ ROZBOR ............................................................................................................22
5.2.1 Základní parametry číslicových voltmetrů (multimetrů) ........................................23
5.2.2 Měření vstupního odporu voltmetru ........................................................................24
5.2.3 Výpočet efektivní hodnoty ........................................................................................24
5.2.4 Nejistoty měření - přehled základních pojmů ..........................................................24
5.3 POUŽITÉ PŘÍSTROJE ..............................................................................................................26
5.4 POSTUP MĚŘENÍ ...................................................................................................................26
5.5 ZÁVĚR ..............................................................................................................................29
6 LABORATORNÍ CVIČENÍ Č. 3 – MĚŘENÍ POMOCÍ ANALOGOVÉHO
OSCILOSKOPU ..................................................................................................................... 30
6.1 ÚKOLY .............................................................................................................................30
6.2 TEORETICKÝ ROZBOR ............................................................................................................30
6.2.1 Vstupní sonda .......................................................................................................... 31
6.2.2 Kalibrační napětí .....................................................................................................33
6.2.3 Srovnávací metoda měření frekvence ......................................................................33
6.2.4 Dvojí časová základna .............................................................................................33
6.2.5 Měření doby náběžné a sestupné hrany ...................................................................33
6.3 POUŽITÉ PŘÍSTROJE ..............................................................................................................34
2
6.4 POSTUP MĚŘENÍ ...................................................................................................................34
6.5 ZÁVĚR ...............................................................................................................................36
7 LABORATORNÍ CVIČENÍ Č. 4 – MĚŘENÍ KMITOČTU, ČASOVÉHO
INTERVALU A FÁZE ........................................................................................................... 37
7.1 ÚKOLY ..............................................................................................................................37
7.2 TEORETICKÝ ROZBOR ............................................................................................................38
7.2.1 Číslicové čítače ........................................................................................................38
7.2.2 Měření časových intervalů .......................................................................................38
7.2.3 Měření kmitočtu .......................................................................................................39
7.2.3.1 Analogové metody měření kmitočtu ................................................................39
7.2.3.2 Číslicové metody měření kmitočtu ...................................................................40
7.2.4 Měření fázového posuvu ..........................................................................................41
7.2.4.1 Osciloskopická metoda měření fázového rozdílu – Lissajousovy obrazce .......41
7.3 POUŽITÉ PŘÍSTROJE ..............................................................................................................42
7.4 POSTUP MĚŘENÍ ...................................................................................................................42
7.5 ZÁVĚR ...............................................................................................................................45
8 LABORATORNÍ CVIČENÍ Č. 5 – ČÍSLICOVÉ OSCILOSKOPY .............................. 46
8.1 ÚKOLY .............................................................................................................................46
8.2 TEORETICKÝ ROZBOR ............................................................................................................46
8.2.1 Části číslicového osciloskopu ..................................................................................47
8.2.2 Vzorkování ...............................................................................................................48
8.2.3 Základní parametry číslicového osciloskopu ...........................................................48
8.2.4 Osciloskopická metoda měření kmitočtu – Lissajousova metoda ............................50
8.3 POUŽITÉ PŘÍSTROJE ..............................................................................................................50
8.4 POSTUP MĚŘENÍ ...................................................................................................................50
8.5 ZÁVĚR ...............................................................................................................................53
9 LABORATORNÍ CVIČENÍ Č. 6 – MĚŘENÍ PASIVNÍCH PRVKŮ ............................ 54
9.1 ÚKOLY ..............................................................................................................................54
9.2 TEORETICKÝ ROZBOR ............................................................................................................54
9.2.1 Měření elektrického odporu .....................................................................................54
9.2.1.1 Přímé metody měření elektrického odporu .......................................................55
9.2.1.2 Nepřímé metody měření elektrického odporu ..................................................55
9.2.2 Měření kapacity .......................................................................................................55
9.2.2.1 Přímá metoda měření kapacity ..........................................................................56
9.2.2.2 Metoda tří napětí ...............................................................................................56
9.2.2.3 Můstková metoda ..............................................................................................57
9.2.3 Měření vlastní indukčnosti .......................................................................................57
9.2.3.1 Přímá metoda ....................................................................................................58
9.2.3.2 Můstková metoda ..............................................................................................58
9.2.4 Měření vzájemné indukčnosti .................................................................................. 59
9.2.4.1 Metoda přímá ....................................................................................................60
9.2.4.2 Diferenční metoda .............................................................................................60
9.2.4.3 Určení vzájemné indukčnosti měřením naprázdno a nakrátko .........................60
9.2.5 Metody měření impedance (admitance) ...................................................................61
9.2.6 Popis pomocí náhradních schémat ..........................................................................61
9.2.7 Vzájemné vztahy mezi uvedenými veličinami .......................................................... 62
9.3 POUŽITÉ PŘÍSTROJE ..............................................................................................................63
9.4 POSTUP MĚŘENÍ ...................................................................................................................63
3
9.5 ZÁVĚR ...............................................................................................................................67
10 LABORATORNÍ CVIČENÍ Č. 7 – MĚŘENÍ JEDNOFÁZOVÉHO VÝKONU .........68
10.1 ÚKOLY ............................................................................................................................68
10.2 TEORETICKÝ ROZBOR