Základní pojmy a metody měření
Co je to přímá měřicí metoda?
Je to metoda, u které se výsledek měření získá odečtením údajů jediného přístroje (např. měření proudu ampérmetrem).
Jak se nazývá chyba, která je dána výrobcem přístroje a definuje jeho přesnost?
Chyba přístroje (u analogových přístrojů vyjádřena třídou přesnosti TP).
Co charakterizuje nejistota měření? / Co je nejistota měření?
Charakterizuje rozptyl hodnot, které lze oprávněně přiřadit měřené veličině (interval, ve kterém se s určitou pravděpodobností nachází skutečná hodnota).
Co je úkolem A/D převodníku v digitálním měřicím přístroji?
Převádí analogový signál na digitální data, která může zpracovat řídicí jednotka.
Na jakém fyzikálním zákoně je založena metoda voltmetru a ampérmetru?
Na Ohmově zákoně
Jak se nazývá veličina, která představuje „odpor“ cívky při průchodu střídavého proudu, a jak se značí?
Induktivní reaktance Xl
Jaký je princip nepřímé měřicí metody?
Výsledek se získává výpočtem z několika proměnných, které byly změřeny přímými metodami (např. určení odporu z napětí a proudu pomocí Ohmova zákona).
Jaký je rozdíl mezi systematickými a nahodilými chybami?
Systematické chyby se vyskytují pravidelně (lze je korigovat), zatímco nahodilé chyby jsou nepravidelné a lze je omezit opakováním měření a statistickým zpracováním.
Jak se liší nejistota typu A a typu B?
Nejistota typu A se stanovuje statistickou analýzou z opakovaných měření, nejistota typu B se určuje jiným způsobem, např. z údajů výrobce o chybě přístroje.
Co znamená údaj "3½ místný displej"?
Přístroj zobrazí 3 plné číslice (0-9) a jednu poloviční (obvykle 1 nebo prázdné místo), maximální údaj je tedy 1999.
Jaká dvě základní zapojení (uspořádání) se u Ohmovi metody používají?
Zapojení pro měření malých odporů (měření napětí přímo na rezistoru) a zapojení pro měření velkých odporů (měření proudu přímo tekoucího rezistorem).
Z jakých dvou složek se skládá impedance Z reálné cívky?
Z reálného (ohmického) odporu vinutí (R) a induktivní reaktance (Xl).
Uveďte tři základní hlediska, podle kterých rozdělujeme měřicí přístroje.
Podle principu (analogové/digitální), podle funkce (jednoúčelové/víceúčelové) a podle přesnosti (orientační/provozní/laboratorní).
Co vyjadřuje třída přesnosti (TP) u analogových přístrojů?
Udává maximální chybu z rozsahu přístroje v procentech, která může nastat při libovolné výchylce.
Jak se vypočítá nejistota typu B (uB) pro analogový přístroj?
uB = Delta m/sqrt{3}, kde Delta m je absolutní chyba přístroje.
K čemu slouží funkce "Hold" na digitálním multimetru?
Zmrazí (podrží) aktuálně naměřenou hodnotu na displeji.
Jak zní podmínka rovnováhy Wheatstoneova můstku (rovnice)?
R1*R4 = R2*R3
Jaký je vztah pro výpočet induktivní reaktance Xl známe-li frekvenci f
Xl= 2*pi* f *L
Vysvětlete rozdíl mezi základní a srovnávací měřicí metodou.
Základní metoda stanoví velikost měřením základních veličin, zatímco srovnávací metoda porovnává měřenou veličinu se známou veličinou téhož druhu (např. substituční nebo nulová metoda).
Podle jakého vzorce se vypočítá maximální absolutní chyba ($\Delta m$) analogového přístroje?
Delta m = (TP/100) *M, kde M je nejvyšší hodnota měřicího rozsahu.
Jak se vypočítá kombinovaná standardní nejistota C
Sloučením nejistot typu A a B podle vzorce: uC = sqrt{uA^2 + uB^2}
Co je to "kvantizační chyba" (nebo chyba z rozsahu delta2) u digitálních přístrojů?
Chyba vznikající při převodu spojitého signálu na diskrétní (digitální) hodnoty, často vyjádřená jako +- počet digitů (LSD).
Jak poznáme, že je můstek vyvážený?
(indikátorem nuly) neprochází žádný proud
Lze měřit indukčnost cívky stejnosměrným proudem? Proč?
Ne, nelze. Stejnosměrný proud měří pouze ohmický odpor drátu vinutí, protože při ustáleném DC proudu se indukčnost neprojevuje (f=0, tedy Xl = 0).
Co je to konstanta analogového přístroje (k) a jak se vypočítá?
Je to číslo, kterým musíme vynásobit výchylku v dílcích, abychom dostali naměřenou hodnotu. Vypočítá se jako podíl měřicího rozsahu a maximálního počtu dílků: k = M /alpha(max).
Jaké dvě složky tvoří chybu digitálního přístroje?
Chyba z naměřené hodnoty (chyba čtení - delta1) a chyba z měřicího rozsahu (chyba FS - delta2).
Co znamená rozšířená nejistota s koeficientem k=2?
Je to interval uC, ve kterém leží měřená hodnota s pravděpodobností přibližně 95 %.
Jak se přepočítá chyba zadaná v "digitech" na procenta?
delta2 = d/MPZJ kde d je počet digitů a MPZJ je maximální počet
Jak lze eliminovat vliv přechodových odporů a odporů přívodních vodičů při přesném měření malých odporů?
Použitím čtyřvodičové (svorkové) metody – proudové svorky přivádějí proud, napěťové svorky snímají úbytek napětí.
Jak postupujeme při měření indukčnosti cívky metodou voltmetru a ampérmetru (nepřímá metoda)?
měříme proud a napětí střídavým signálem
Vypočteme impedanci Z. Změříme odpor vinutí R stejnosměrným proudem. Následně vypočteme Xl a L
Na vícerozsahovém voltmetru s rozsahem 2,4 V a stupnicí o 120 dílcích byla naměřena výchylka 80 dílků. Jaké je naměřené napětí?
Konstanta k = 2,4 / 120 = 0,02 V/dílek.
Naměřené napětí U = k * alpha = 0,02 * 80 = 1,6 V.
Analogový voltmetr má rozsah 50 V a třídu přesnosti 1,5. Jaká je maximální absolutní chyba měření?
Delta m = 1,5/100* 50 = 0,75 V.
Vypočtěte nejistotu typu B pro analogový voltmetr s rozsahem 10 V a TP 0,5 %, pokud jsme naměřili 5,05 V.
Delta m = 0,5/100*10 = 0,05 V.
Nejistota uB = 0,05\sqrt{3} = 0,029V
Digitální multimetr naměřil 60,0 mA na rozsahu 200 mA. Chyba je zadána jako +-0,1 z údaje +0,5 z rozsahu
Jaká je absolutní chyba měření?
Delta = 0,1/100* 60 + 0,05/100*200 = 0,06 + 0,1 = 0,16 mA.
V Wheatstoneově můstku jsou známy odpory:
R1 = 100
R2 = 200
R3 (normál) je nastaven na 50
R4 = ? když je můstek vyvážen
100 ohmů
Vypočítejte indukčnost L, pokud jsme při frekvenci f = 50 Hz naměřili impedanci cívky Z = 100ohmů a ohmický odpor vinutí R zanedbáváme
0,318 H.