unutra-12360

1. Uvod u elektroniku instrumentaciju

Elektronika instrumentacija

1

Tehnologija izrade elektronikih sklopova i komponenata neprestano se razvija. Svakim se danom primjenjuje sve vie elektronikih urea-ja, a njihove mogunosti postaju sve vee. Geologija, meteorologija, elektronika industrija, medicina, raunalna tehnologija, navigacijska tehnika, prehrambena industrija i ostale grane proizvodnje vie se ne mogu zamisliti bez uporabe modernih, brzih instrumenata i ureaja koji odmah pruaju mogunost obrade i primjene mjernih rezultata.

Ista je situacija i u mjernoj tehnici. Da bi se mogli pratiti parametri proce-sa proizvodnje, nuna je primjena mjernih instrumenata. Kako bi mogli nai svoje mjesto na tritu, takvi instrumenti moraju imati mogunosti istovremenog praenja veeg broja mjernih veliina, a sve ee i mo-gunost obrade mjernih rezultata i vezu s raunalom.

Ve ste ranije nauili da je cilj mjerenja to tonije odrediti pravu vri-jednost mjerene veliine. Izmjerena vrijednost nikada nije jednaka pra-voj vrijednosti, ve od nje odstupa u veoj ili manjoj mjeri. Iznos odstu-panja ovisi o primijenjenoj mjernoj metodi, o tonosti mjerne opreme koja nam je na raspolaganju i o strunosti osobe koja provodi mjerenje i obrauje mjerne rezultate.

Uporaba analognih i digitalnih elektronikih mjernih instrumenata i ure-aja mjeritelju znaajno olakava rad tijekom mjerenja te prilikom obra-de mjernih rezultata.

1.1. Ciljevi i zadaci mjerenja


2

UVOD U ELEKTRONIKU INSTRUMENTACIJU

Kako bi mjeritelj proveo uspjeno mjerenje fizikalnih veliina, treba po-znavati naelo rada i karakteristike opreme i mjerne metode koje je potrebno provesti.

Elektroniki instrumenti kakvi se danas nalaze na tritu imaju vrlo op-irne i detaljne upute za rad. Da bi mjeritelj mogao uspjeno primijeniti neki takav instrument, treba detaljno prouiti upute i tako smanjiti mo-gunost grube pogreke u mjernom postupku. Korisno je i da posjeti web stranicu proizvoaa opreme.

PONOVIMO

U predmetu Mjerenja u elektrotehnici nauili ste vanije pojmove koji se spominju u mjernoj tehnici:

Fizikalna veliina je ona osobina tvari kojoj se eksperimentalno, tj. mje-renjem moe odrediti vrijednost.

Mjerena veliina je fizikalna veliina kojoj mjerenjem odreujemo vri-jednost.

Mjerenje je eksperimentalni postupak u kojem se neka nepoznata fizi-kalna veliina usporeuje s nekim utvrenim jedininim iznosim te iste fizikalne veliine, to jest mjernom jedinicom.

Elektrina mjerenja su mjerenja fizikalnih veliina koja nastaju uslijed djelovanja elektromagnetskih pojava. Te veliine su: jakost elektrine struje, koliina elektriciteta, elektrini napon, elektrini otpor, elektrina snaga, elektrina energija, elektrini kapacitet, induktivitet, i dr.

Elektrini mjerni instrument je naprava ili ureaj kojim se provodi po-stupak mjerenja elektrine veliine.

Neke neelektrine veliine mjere se tako da se najprije pretvore u elek-trinu. To se izvodi mjernim pretvornicima neelektrinih veliina u elek-trine. Svaka neelektrina veliina koja se mjeri na taj nain najprije se pretvori u npr. istosmjerni napon pomou posebnog pretvornika, te se dalje mjeri preciznim istosmjernim voltmetrom. Taj voltmetar moe biti poseban dio mjernog kruga ili je ugraen u mjerni instrument koji mjeri neelektrinu veliinu.

Mjerni rezultat je brojana vrijednost koja opisuje koliko puta je mjerena veliina vea od mjerne jedinice.

Mjerni rezultat = brojani iznos mjerna jedinica.


3


Ve smo ranije nauili da mjerni instrumenti nisu savreni, nego svo-jim netonostima (unutar doputenih granica) utjeu na mjerni rezultat. Osim toga, na sam postupak mjerenja utjee i okolina u kojoj se ono provodi, te se i njezin utjecaj mora uzeti u obzir. Zato mjeritelj ima ozbiljan zadatak koji se sastoji od nekoliko koraka:

odabrati pravu mjernu metodu kojom e najtonije izmjeriti mjerenu veliinu, prema mogunostima odabrati najpogodnije instrumente, pravilno odrediti mjerne opsege, provesti mjerenje na ispravan nain,obraditi i prikazati mjerni rezultat.

Svojom strunou, zalaganjem i savjeu mjeritelj ima velik utjecaj na tijek i uspjeh cijelog mjernog postupka, obrade i tumaenja mjernih re-zultata. Mora imati dovoljno teorijskog znanja da pravilno odredi mjer-nu metodu, smanji utjecaj sustavnih i sluajnih pogreaka u mjernom postupku, ne inei pritom grube pogreke. Ako se prilikom mjerenja ipak potkrade gruba pogreka, odgovornim radom mjeritelj treba biti sposoban otkriti je na vrijeme i ponoviti mjerenje na ispravan nain.

PONOVIMO

Prava vrijednost je ona vrijednost mjerene veliine koju pokuavamo odrediti mjerenjem. Izmjerena vrijednost je vrijednost mjerene velii-ne koju smo dobili mjerenjem. Izbor mjerne metode, mjerne opreme i preciznost mjeritelja pri radu moe je vie ili manje pribliiti njezinoj stvarnoj vrijednosti.

1.2. Odabir mjernog instrumenta i metode


4


PONOVIMO

Mjerna pogreka je odstupanje mjernog rezultata od pravevrijednosti mjerene veliine. U mjeriteljstvu se pod pravom vrijednou najee podrazumijeva dogovorna prava vrijednost. To je ona vrijednost mjerene veliine, koja je dobivena najtonijim dostupnim mjernim po-stupkom i koja za odreenu svrhu moe nadomjestiti pravu vrijednost.

Prema uzroku nastajanja, mjerne se pogreke mogu podijeliti na gru-be, sustavne i sluajne.

Grube pogreke nastaju nepanjom mjeritelja, uporabom neodgova-rajue mjerne opreme ili neprimjerene mjerne metode (uporaba nei-spravnog instrumenta, oitavanje pogrene ljestvice, pogreno mjerno podruje, i sl.). One mjerni rezultat ine neispravnim, a nakon njihovog nastajanja mjerenje treba ponoviti na ispravan nain.

Sustavne pogreke nastaju zbog niza malih, predvidljivih promjena koje se dogaaju u mjernom objektu, okolini i mjeritelju, a poznate su i mogue je uzeti u obzir njihov utjecaj na mjerni rezultat.

Uvijek su istog predznaka i poznatog iznosa. Njihovo se djelovanje sma-njuje tako da se mjernom rezultatu dodaje ispravak ili korekcija.

Ispravak I je po vrijednosti jednak poznatoj apsolutnoj pogreci pa, ali je suprotnog predznaka:

I pa=

Ispravljeni rezultat X i je zbroj izmjerene (oitane) vrijednosti Xmj i ispravka I:

X X Ii mj= + .

Da bi se smanjio utjecaj sustavnih i sluajnih pogreaka na mjerne re-zultate, na istom se uzorku, pod jednakim uvjetima provodi vie uzasto-pnih istovrsnih mjerenja i odreuje se aritmetika sredina. Na primjer, mjerenje se moe ponavljati ili s vie razliitih instrumenata u potpuno istim elektrikim uvjetima, ili istim instrumentom na razliitim naponima na istom mjernom objektu. Rezultate svih mjerenja zbrojimo i podijelimo brojem mjerenja da bismo dobili aritmetiku sredinu kao konanu vri-jednost mjerenja:

X X X X

nn

mj1 2= + + +

,

gdje je n broj provedenih mjerenja, a X , ,Xn1 pojedinani mjerni re-zultati.


5


Ve ste ranije nauili da se mjerenja obavljaju dvama nainima:

izravno (neposredno, direktno) ineizravno (posredno, indirektno).

Izravno se mjeri uz pomo mjernog instrumenta, tako da se na prikazu oita mjerni rezultat. Na primjer, djelatnu snagu u nekom strujnom kru-gu moemo izmjeriti vatmetrom.

Neizravno se mjeri primjenom mjerne metode, gdje se instrumenti pri-mjenjuju za oitanje nekih fizikalnih veliina koje slue za proraun traene mjerene veliine.

Na primjer, u strujnom krugu s djelatnim troilom snagu tog troila mo-emo izmjeriti i tako da struju troila izmjerimo ampermetrom, a napon voltmetrom. U takvom krugu je faktor snage cos =1, pa je djelatna snaga jednaka prividnoj i rauna se prema izrazu (1)

P U I= . (1)

Sluajne pogreke nastaju zbog niza malih, neizbjenih i neobuhvatnih promjena u mjernom objektu, okolini i mjeritelju (promjena temperature u laboratoriju, utjecaj magnetskog polja ako se laboratorij nalazi u blizini tramvajske pruge i sl.). Zbog njih pri uzastopno ponovljenim mjerenjima dolazi do rasipanja mjernih rezultata.

Mjerni rezultat ine nesigurnim.

Primjer 1.

Otporniku nazivne vrijednosti Rn =1000 digitalnim je omometrom pet puta uzastopce provjeravan otpor. Dobiveni su sljedei mjerni rezultati: R1 5=100 ; R2 2=100 ; R3 17=10 ; R4 990= ; R5 991= ;Kolika je aritmetika sredina, odnosno konana vrijednost mjerenja?

Rjeenje:

Aritmetika sredina, odnosno konana vrijednost mjerenja iznosi:

R R R R R Rmj 1 2 3 4 551005 1002 1017 990 991

51001

= + + + +

= + + + + = .


6


Ako se tijekom nekog mjerenja dio mjerenih veliina koje smo eljeli saznati oitava izravno, a dio se izraunava, govorimo o poluizravnim mjernim metodama.

Na primjer, mjeritelj se moe nai u situaciji da treba izmjeriti djelatnu snagu na troilu koje je prikljueno na mreni napon, a strujnim krugom tee struja koja je vea od one koju moe izmjeriti ampermetrom kojim u tom trenutku raspolae. U tom sluaju moe primijeniti strujni mjer-ni transformator samo za mjerenje struje i za prikljuak strujne grane vatmetra, a naponsku granu vatmetra i voltmetar prikljuuje izravno u strujni krug. Da bi mjerni rezultat bio ispravan, oitane vrijednosti struje na ampermetru i otklon na vatmetru moramo dodatno pomnoiti prijenosnim omjerom transformatora, a napon na voltmetru oitavamo izravno. Zato moemo rei da djelatnu snagu na nekom troilu uz po-mo strujnog mjernog transformatora moemo izmjeriti poluizravnom mjernom metodom.

Na slici 1.1 prikazana je izravna metoda mjerenja djelatne snage va-tmetrom.

Na slici 1.2 prikazana je neizravna metoda mjerenja djelatne snage U I metodom.

Na slici 1.3 prikazana je poluizravna metoda mjerenja djelatne snage vatmetrom i strujnim mjernim transformatorom.

Slika 1.1. Mjerenje djelatne snage vatmetrom u izravnom spoju

Slika 1.2. Mjerenje djelatne snage UI metodom


7


Slika 1.3. Mjerenje snage vatmetrom u poluizravnom spoju

Izravne mjerne metode u pravilu su tonije od neizravnih, jer se mje-renje jedne fizikalne veliine provodi uz pomo mjernog sustava samo jednog instrumenta i ukljuuje samo njegove granice pogreaka. Osim toga, manja je mogunost grubih pogreaka mjeritelja i utjecaj okoli-ne.

Kod neizravnih mjernih metoda nepoznata se mjerena veliina rauna iz drugih, neposredno izmjerenih veliina, pa su u mjerni rezultat uklju-ene granice pogreaka nekolicine instrumenata i on je manje toan nego da je izmjeren izravno.

to je mjerni postupak sloeniji, vea je mogunost da se dogodi neki previd i nastane gruba pogreka. Vei je i utjecaj okoline. Mjeritelj tre-ba voditi rauna o vie parametara postupka. Jedna od eih grubih pogreaka dogaa se kad se prilikom mjerenja U I metodom mjerenje na nekim troilima provodi u hladnom stanju, dok jo nisu bili izloeni protjecanju elektrine struje, a na nekima nakon to se zagriju.

Znamo da mjerni instrumenti nisu savreni, nego utjeu na mjerni re-zultat. Zato mjeritelj ima ozbiljan zadatak: odabrati pravi nain mjerenja kako bi se to tonije odredila mjerena veliina. Osim toga, on treba u skladu s mogunostima odabrati najpogodnije instrumente i pravilno odrediti i zabiljeiti mjerne opsege na kojima e biti provedeno mjere-nje.

Kod odabira neizravnih mjernih metoda potrebno je posebno voditi ra-una o razredu tonosti instrumenata kojima se provodi mjerenje, kako se ne bi uveavala sustavna pogreka. Ako je ikako mogue, bolje je mjerenje provesti to manjim brojem instrumenata. Kako bi mjerni


8


rezultati bili to blii pravim vrijednostima, neizravne mjerne metode trebaju se primjenjivati uporabom umjerenih instrumenata to viih ra-zreda tonosti!

Mjerenja i ispitivanja esto su puta dugotrajan i skup dio proizvodnog procesa. Mjerni je rezultat esto od velike vanosti za donoenje po-slovnih odluka. Stoga mora biti prikazan na razumljiv i ispravan nain. Pogreno tumaenje ispravno dobivenog mjernog rezultata moe do-vesti do pogreaka u poslovnim procjenama, pa i nanijeti velike mate-rijalne tete cijeloj tvrtci ili ustanovi koja je naruila mjerenje. Mjerni re-zultat mora sadrati jasno iskazanu mjernu nesigurnost, kako korisnik koji ga kasnije primjenjuje ne bi doao do krivih spoznaja i zakljuaka.

Tijekom postupka mjerenja praktino je rezultate upisati u odgovara-jue tablice. Ako je cilj mjerenja ustanoviti meusobnu ovisnost nekih parametara, rezultat se obino prikazuje i grafiki.

Mjerna nesigurnost rauna se primjenom statistikih metoda, a moe se definirati kao procjena irine raspona oko izmjerene vrijednosti u kojem oekujemo da se s nekom vjerojatnou nalazi prava vrijednost mjerene veliine. Ona brojano iskazuje kakvou mjernog rezultata. Mjerni je rezultat vie kakvoe to je mjerna nesigurnost manja.

1.3. Prikaz i uporaba mjernih rezultata

esto se postigne toniji mjerni rezultat izravnim mjerenjem fizikalne veliine jednim instrumentom nieg pogonskog razreda tonosti, nego neizravnom metodom uz uporabu nekoliko instrumenata viih razreda tonosti.

Ponekad se gruba pogreka poinjena tijekom mjerenja otkrije tek prilikom obrade mjernih rezultata, npr. ako neki rezultati znaajno odstupaju od vrijednosti dobivenih proraunom.

1.3.1. Mjerna nesigurnost


9


Mjerna se nesigurnost oznaava znakom u, i iskazuje se jedinicom mjerne veliine.

Slika 1.4. Raspon vrijednosti unutar kojeg se nalazi prava vrijednost mjerene veliine

to je mjerna nesigurnost manja, mjerni je rezultat vee kakvoe.

Za one koji ele znati vie...

KOMPONENTE NESIGURNOSTI

Mjerna se nesigurnost iskazuje standardnim odstupanjem (standardna mjerna nesigurnost, u) ili viekratnikom standardnog odstupanja (proirena mjerna nesigurnost, U). Ona odreuje raspon vrijednosti unutar kojega oekujemo da se nalazi prava vrijednost mjerene veliine, a njezine se komponente mogu podijeliti u dvije grupe:

uA , nesigurnost tipa A, ije se komponente odreuju statistikim metodama na temelju mjernih rezultata dobivenih opetovanim mjerenjima;uB , nesigurnost tipa B, ije se komponente procjenjuju na druge naine (najee specifikacijama mjerne opreme).

Ukupna nesigurnost jednaka je drugom korijenu iz zbroja kvadrata pojedinih komponenata:

u u u= +A B2 2 . (1)

a)

b)

Primjer 2.

Ako je otporniku izmjeren otpor R = 100 uz procijenjenu mjernu nesi-gurnost u = 0,04 , prava se vrijednost mjerene veliine, uz odreenu vje-rojatnost, nalazi u rasponu od 99,96 do 100,04 .


10


Cjelovit mjerni rezultat sastoji se od izmjerene vrijednosti (najbolje procjene mjerene veliine) X i mjerne nesigurnosti u. Primjenjuje se u raznim podrujima: znanosti, zakonskom mjeriteljstvu, industriji, gos-podarstvu, zdravstvu, trgovini, itd. No, da bi mjerni rezultat bio koristan i razumljiv onima koji ga trebaju dalje primijeniti, njegovo iskazivanje treba prilagoditi namjeni.

Danas jo ne postoji opeprihvaena metoda odreivanja brojnog mje-sta na kojem treba zaokruiti mjerni rezultat. Kad se odlui o decimal-nom mjestu na kojem e se zaokruiti rezultat, treba voditi rauna o matematikim pravilima o zaokruivanju broja.

Ako se mjerni rezultat iskae prevelikim brojem znamenaka, nepregle-dan je i ostavlja lani dojam o velikoj tonosti rezultata, dok se zaokru-ivanjem na premali broj znamenaka gubi dio informacije o mjerenoj veliini. Zato mjerni rezultat treba zaokruiti na upravo toliki broj zna-menaka da je u iskazu sadrana i informacija o njegovoj nesigurnosti. Pritom treba paziti da se zaokruivanjem ne povea mjerna nesigur-nost rezultata.

1.3.2. Iskazivanje mjernog rezultata

Kod raunanja mjerne nesigurnosti moramo uzeti u obzir sve veliine koje imaju utjecaj do nama zanimljive (ili traene) razine tonosti. Npr. ako nas zanima je li neki napon unutar raspona od 20 V, onda utjecajne veliine koje bi pridonijele 0,1 V moemo zanemariti. Zbog toga raunanje i iskazivanje mjernih rezultata ovi-si o traenoj tonosti.

PONOVIMO...

Prema pravilu zaokruivanju posljednju zadranu znamenku ne mijenja-mo ako je prva isputena znamenka desno od nje manja od 5, a pove-avamo za 1 ako je prva isputena znamenka desno od nje vea od 5, ili ako iza znamenke 5 postoje znamenke vee od 0. Ako se isputeni dio sastoji samo od znamenke 5, u mjernoj se tehnici, pogotovo kod vi-estrukih mjerenja, primjenjuje naelo da se posljednja zadrana zna-menka promijeni u najbliu parnu.1 Na taj se nain smanjuje sustavno odstupanje prouzroeno zaokruivanjem. Vjerojatnost parnih i neparnih znamenaka je podjednaka, pa je i zaokruivanje na dolje i na gore jed-nako vjerojatno (npr. 22,75 zaokruili bismo na 22,8, a 146,65 zaokruili bismo na 146,6).

U skladu s hrvat-skom normom HRN ISO 31-0:1996, Veliine i jedinice 0. dio: Opa naela, oznaka decimalnog mjesta je zarez (u retku), a ne deci-malna toka!

1 U matematici vrijedi pravilo da posljednju zadranu znamenku poveavamo za 1 ako je prva isputena znamenka desno od nje vea od 5 ili jednaka 5. To se pravilo esto primjenjuje i kod rutinskih pojedinanih mjerenja.


11


PRIMJER

U nekom je mjernom krugu mjerena jakost struje. Kao rezultat mjernog postupka dobivena je vrijednost I = 2,426 A uz procijenjenu mjernu nesi-gurnost u = 0,0273 A.

Mjerni rezultat moe se zaokruiti na dva decimalna mjesta: I = 2,43 0,03 A.

PONOVIMO...

Apsolutne, relativne i postotne mjerne pogreke

Prema nainu iskazivanja, mjerne se pogreke dijele na apsolutne i relativne.

Apsolutna pogreka nastaje zbog nesavrenosti mjerne opreme, mjer-nog objekta i odabrane mjerne metode, te pogreaka mjeritelja, a pred-stavlja razliku izmeu izmjerene i prave vrijednosti mjerene veliine.

Apsolutna se pogreka iskazuje istom jedinicom kojom smo iskazali mjerenu (i pravu) vrijednost. Radi bolje itljivosti i preglednosti moemo rabiti i decimalne jedinice (koje se formiraju tako da se osnovnoj jedinici pridodaju decimalni viekratnici ili niekratnici).

U mjernoj tehnici slui-mo se mjerilima i mje-rama.

Mjerilo je naprava ili in-strument kojim provodi-mo mjerenje (npr. vaga, omometar).

Mjera je komponenta koja utjelovljuje neku mjernu veliinu (npr. uteg, otpornik).

Kod mjerila se apsolutna po-greka rauna prema izrazu:

p X Xa mj pr = , (1)gdje je Xmj izmjerena vrijednost mjerene veliine postignuta nepo-srednim ili posrednim mjerenjem, a Xpr prava vrijednost mjerene veliine. Da bi se umanjio utjecaj sluajnih pogreaka, mjerni se po-stupak moe ponoviti vie puta u istim uvjetima, te Xmj izraunati statistikim metodama ili rauna-njem aritmetike sredine mjernih rezultata.

Prava vrijednost mjerene veli-ine Xpr postignuta je prora-unom ili mjerenjem preciznijim mjernim instrumentom ili toni-jom metodom.

Kod mjera se apsolutna pogreka rauna prema izrazu:

p X Xa naz pr = , (2)gdje je Xnaz naznaena vrijednost navedena kao natpisni podatak na samoj mjeri, a Xpr prava vri-jednost mjere utvrena neposred-nim ili posrednim mjerenjem.

Da bi se umanjio utjecaj sluajnih pogreaka, stvarna se vrijednost mjere moe tonije utvrditi tako da se mjerni postupak ponovi vie puta u istim uvjetima, te se iz niza mjernih rezultata, primjenom prorauna aritmetike sredine i statistikih metoda, izrauna Xpr .

Za tvorbu veih ili manjih jedinica, mjer-ne se jedinice mnoe decimalnim predmet-kom. Predmeci koji su izraeni kao pozitiv-ne potencije baze 10 predstavljaju decimalne mnoitelje navedene jedinice, stvarajui nje-zin decimalni viekrat-nik. Oni koji su izraeni kao negativne potencije baze 10 umanjuju mjer-nu jedinicu, predstav-ljaju zapravo decimal-ne djelitelje te jedinice, stvarajui njezin deci-malni niekratnik. Svi predmeci imaju svoje nazive i znakove, pre-ma emu su uvijek brzo prepoznatljivi.

Na primjer, jedinica za elektrini napon je volt (V), njezin viekratnik je kilovolt (kV), a niekrat-nik milivolt (mV).


12


Npr., ako je izmjerena vrijednost struje 1,005 A, a prava 1,000 A, tada je

pa 1,005 A 1,000 A 0,005 A 5 mA= = =

Apsolutna pogreka moe imati pozitivan ili negativan predznak!

Relativna pogreka se odreuje iz omjera apsolutne pogreke i prave vrijednosti mjerene veliine, a ako se eli izraziti u postocima kao po-stotna pogreka, dobiveni se rezultat jo pomnoi sa sto.

I kod mjerila i kod mjera, relativna se pogreka rauna prema izrazu

p pX

= apr

. (3)

Relativna pogreka moe imati pozitivan ili negativan predznak.Relativna se pogreka iskazuje brojem.

I kod mjerila i kod mjera, relativna se postotna pogreka rauna prema izrazu:

ppX%

= apr

100% . (6)

Postotna pogreka moe imati pozitivan ili negativan predznak.Relativna postotna pogreka iskazuje se brojem i znakom %.

Kod mjerila izraz za proraun relativnih pogreaka moemo pisati:

pX X

X=

mj prpr

(4)

gdje je Xmj izmjerena vrijednost mjerene veliine, a Xpr prava vrijednost mjerene veliine.

Kod mjera izraz za proraun rela-tivnih pogreaka moemo pisati:

pX X

X=

naz prpr

, (5)

gdje je Xnaz naznaena vrijed-nost, a Xpr prava vrijednost mje-re.

Kod mjerila moemo izraz za proraun relativnih postotnih po-greaka pisati:

pX X

X%=

mj pr

pr

100% , (7)

gdje je Xmj izmjerena vrijednost mjerene veliine, a Xpr prava vrijednost mjerene veliine.

Kod mjera moemo izraz za pro-raun relativnih postotnih pogre-aka pisati:

pX X

X%=

naz pr

pr

100% (8)

gdje je Xnaz naznaena vrijed-nost, a Xpr prava vrijednost mje-re.


13


Osim o mjeritelju i uvjetima okoline u kojoj je proveden postupak mjere-nja, kakvoa mjernog rezultata ovisi o mjernom instrumentu. U razvije-nim sustavima kontrole kakvoe, takvi se instrumenti redovito umjera-vaju tvornikim ili vanjskim etalonima i imaju tono poznatu sljedivost prema tonijem instrumentu kojim je provedeno umjeravanje. Na pri-mjer, u nekoj tvornici provjerava se elektrina snaga koja se disipira na nekom troilu. Ako je mjerni rezultati ukazuju da je ona izvan granica snage koja je propisana normom za taj proizvod, tijekom procesa pro-izvodnje treba odluiti to treba na proizvodu promijeniti. No, svako mjerilo i mjera i moraju biti popraeni dokumentacijom o svojoj tono-sti. U dokumentaciji mora biti jednoznano i jasno navedeno kolika im je tonost u odnosu na instrument kojim je provedeno umjeravanje. Takva dokumentacija mora postojati i za instrument kojim se provelo umjeravanje, i tako dalje, prema dravnom i meunarodnom etalonu.

To znai da se prihvaaju i proiznaju sljedivi mjerni rezultati.

Prema Zakonu o mjeriteljstvu (NN 163/03) sljedivost je svojstvo mjer-nog rezultata, da ga se slijedom neprekinutog lanca dokumentiranih usporedbi poznate mjerne nesigurnosti moe dovesti u vezu s odgova-rajuim meunarodnim etalonom fizikalne veliine koju on predstavlja.

Primjer 1: Umjeravanjem voltmetra deset puta tonijim digitalnim multimetrom utvreno je da voltmetar na podruju od 100 V pri napo-nu od 80,5 V pokazuje napon od 80 V. Kolike su apsolutna, relativna i postotna pogreka?

Rjeenje: Zadano: Umj 80 V =

Upr 80,5 V = pa , p , p% =?

p U Ua mj pr 80V 80,5V 0,5 V= = =

pU U

U=

= = mj pr

pr

80 V 80,5V80,5V

0,00621 V

pU U

U%100% 80V 80,5V

80,5V100% 0,621%=

= = mj pr

pr

1.3.3. Sljedivost mjernog rezultata

PITANJA!!!

Elektronika instrumentacijaUVOD U ELEKTRONIKU INSTRUMENTACIJU

14

to je cilj mjerenja?

Koji je zadatak mjeritelja?

Objasni razliku izmeu izravnih, neizravnih i poluizravnih mjernih metoda!

to je mjerna pogreka?

Kako se mjerne pogreke dijele prema uzroku nastajanja?

to je mjerna nesigurnost?

U kakvom su odnosu mjerna nesigurnost i mjerni rezultat?

Objasni pojam cjelovitog mjernog rezultata.

Kako se mjerne pogreke dijele prema nainu iskazivanja?

Kako se odreuju apsolutna, relativna i postotna pogreka kod mjerila?

Kako se odreuju apsolutna, relativna i postotna pogreka kod mjera?

Objasni pojam sljedivosti mjernog rezultata!

2.

1.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

ZADACI ZAVJEBU

Elektronika instrumentacijaUVOD U ELEKTRONIKU INSTRUMENTACIJU

15

1.

2.

Mjerenje malih struja analognim i digitalnim instrumentom.

a) Mjerni instrumenti i pribor:

Istosmjerni naponski izvor ili baterija, analogni elektroniki am-permetar ili multimetar, digitalni multimetar s mogunou mjere-nja istosmjerne struje, dvadesetak razliitih otpornika Renardova niza, otpora do 10 k, eksperimentalna podloga, vodii.

Na istosmjerni naponski izvor od 4,5 V serijski prikljui ana-logni ampermetar, digitalni ampermetar i redom dvadesetak razliitih otpornika Renardova niza, reda vrijednosti od 10 k do 10 . Izmjeri struje obama instrumentima. Nacrtaj shemu spajanja! Mjerne rezultate unesi u odgovarajuu tablicu. to primjeuje? Navedi svoja zapaanja.

b) Mjerni instrumenti i pribor:

Izmjenini naponski izvor, analogni elektroniki ampermetar ili multimetar, digitalni multimetar s mogunou mjerenja izmjeni-ne struje, eksperimentalna podloga, vodii.

Ponovi postupak opisan u toki 1 primjenom izmjeninog nap-ona napajanja od 4,5 V. Nacrtaj shemu spajanja. Izmjeri struju obama instrumentima. Mjerne rezultate unesi u odgovarajuu tablicu. Usporedi rezultate s onima opisanim u toki 1. to primjeuje? Navedi svoja zapaanja.

Mjerenje otpora analognim i digitalnim instrumentom.

Mjerni instrumenti i pribor:

Analogni i digitalni elektroniki multimetar s mogunou mjere-nja otpora, nekoliko uzoraka pet otpornika iste naznaene vrijed-nosti razliitog reda veliine, eksperimentalna podloga.

Pomou analognog i digitalnog omometra izmjeri otpornosti otpornika. Unesi rezultate u tablicu. Izraunaj aritmetiku sre-dinu otpora svakog uzorka u oba sluaja. Usporedi rezultate i navedi svoja zapaanja.

/ColorImageDict > /JPEG2000ColorACSImageDict > /JPEG2000ColorImageDict > /AntiAliasGrayImages false /CropGrayImages true /GrayImageMinResolution 300 /GrayImageMinResolutionPolicy /OK /DownsampleGrayImages true /GrayImageDownsampleType /Bicubic /GrayImageResolution 300 /GrayImageDepth -1 /GrayImageMinDownsampleDepth 2 /GrayImageDownsampleThreshold 1.50000 /EncodeGrayImages true /GrayImageFilter /DCTEncode /AutoFilterGrayImages true /GrayImageAutoFilterStrategy /JPEG /GrayACSImageDict > /GrayImageDict > /JPEG2000GrayACSImageDict > /JPEG2000GrayImageDict > /AntiAliasMonoImages false /CropMonoImages true /MonoImageMinResolution 1200 /MonoImageMinResolutionPolicy /OK /DownsampleMonoImages true /MonoImageDownsampleType /Bicubic /MonoImageResolution 1200 /MonoImageDepth -1 /MonoImageDownsampleThreshold 1.50000 /EncodeMonoImages true /MonoImageFilter /CCITTFaxEncode /MonoImageDict > /AllowPSXObjects false /CheckCompliance [ /None ] /PDFX1aCheck false /PDFX3Check false /PDFXCompliantPDFOnly false /PDFXNoTrimBoxError true /PDFXTrimBoxToMediaBoxOffset [ 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 ] /PDFXSetBleedBoxToMediaBox true /PDFXBleedBoxToTrimBoxOffset [ 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 ] /PDFXOutputIntentProfile () /PDFXOutputConditionIdentifier () /PDFXOutputCondition () /PDFXRegistryName () /PDFXTrapped /False

/Description > /Namespace [ (Adobe) (Common) (1.0) ] /OtherNamespaces [ > /FormElements false /GenerateStructure false /IncludeBookmarks false /IncludeHyperlinks false /IncludeInteractive false /IncludeLayers false /IncludeProfiles false /MultimediaHandling /UseObjectSettings /Namespace [ (Adobe) (CreativeSuite) (2.0) ] /PDFXOutputIntentProfileSelector /DocumentCMYK /PreserveEditing true /UntaggedCMYKHandling /LeaveUntagged /UntaggedRGBHandling /UseDocumentProfile /UseDocumentBleed false >> ]>> setdistillerparams> setpagedevice

unutra-12360

Documents