29
110.Od kojih zahteva se polazi kod projektovanja i realizacije određenog procesa merenja? Kod projektovanja i realizacije određenog procesa merenja, polazi se od postavljenih zahteva, koji sadrže: – cilj, koji treba ostvariti (funkcija i namena); – nivo metroloških karakteristika koji treba postići; 111.Čime i kako se praktičnim rešenjima može se ostvariti viši nivo kvaliteta merenja? Viši nivo kvaliteta merenja u praktičnim rešenjima može se ostvariti na više načina, od kojih su najpoznatiji sledeći: – izbor materijala i komponenata stabilnih karakteristika sa kojima se stabilizuju bitni parametri elemenata i sredstava merenja koji su pod uticajem spoljnih faktora; – zaštita sredstava merenja od naglih promena uticajnih veličina, tako što se slučajne greške smanjuju tehnikama filtriranja, termičkom izolacijom, oklopljavanjem, uzemljenjem, amortizacijom i sl.; – stabilizacija promena kontinualno promenljivih uticajnih veličina, tehnike korekcije komponenata sistematskih grešaka (aditive, multiplikativne i greške nelinearnosti); – izbor optimalnih algoritama za statističku obradu rezultata merenja sa slučajnim greškama; – projektovanje racionalnije konstrukcije i primena savršenije tehnologije izrade sredstava merenja; 112.Od čega se polazi kod izbora postupaka za smanjenje grešaka, ili otklanjanje njihovih uticaja, bez obzira na primenjenu metodu merenja? Kod izbora postupaka za smanjenje grešaka, ili otklanjanje njihovih uticaja, bez obzira na primenjenu metodu merenja, polazi se od analize uzroka i izvora pojave takvih tipičnih grešaka čiji se uticaj na rezultat merenja može smanjiti; 113.Metode za povećanje tačnosti, koje se zasnivaju na primeni strukture i/ili vremenske redundancije. U praksi su široko rasprostranjene metode za povećanje tačnosti, koje se zasnivaju na primeni strukturne i/ili vremenske redundancije, odnosno: – na uvođenju dodatnih sredstava merenja (mernih pretvarača, mernih uređaja);

Metrologija elektricnih velicina II

  • Upload
    xpiria

  • View
    576

  • Download
    13

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Metrologija elektricnih velicina II

110.Od kojih zahteva se polazi kod projektovanja i realizacije određenog procesa merenja? Kod projektovanja i realizacije određenog procesa merenja, polazi se od postavljenih zahteva, koji sadrže:– cilj, koji treba ostvariti (funkcija i namena);– nivo metroloških karakteristika koji treba postići;

111.Čime i kako se praktičnim rešenjima može se ostvariti viši nivo kvaliteta merenja? Viši nivo kvaliteta merenja u praktičnim rešenjima može se ostvariti naviše načina, od kojih su najpoznatiji sledeći:– izbor materijala i komponenata stabilnih karakteristika sa kojima se stabilizuju bitni parametri elemenata i sredstava merenja koji su pod uticajem spoljnih faktora;– zaštita sredstava merenja od naglih promena uticajnih veličina, tako što se slučajne greške smanjuju tehnikama filtriranja, termičkom izolacijom, oklopljavanjem, uzemljenjem, amortizacijom i sl.;– stabilizacija promena kontinualno promenljivih uticajnih veličina, tehnike korekcije komponenata sistematskih grešaka (aditive, multiplikativne i greške nelinearnosti);– izbor optimalnih algoritama za statističku obradu rezultata merenja sa slučajnim greškama;– projektovanje racionalnije konstrukcije i primena savršenije tehnologije izrade sredstava merenja;

112.Od čega se polazi kod izbora postupaka za smanjenje grešaka, ili otklanjanje njihovih uticaja, bez obzira na primenjenu metodu merenja? Kod izbora postupaka za smanjenje grešaka, ili otklanjanje njihovih uticaja, bez obzira na primenjenu metodu merenja, polazi se od analize uzroka i izvora pojave takvih tipičnih grešaka čiji se uticaj na rezultat merenja može smanjiti;

113.Metode za povećanje tačnosti, koje se zasnivaju na primeni strukture i/ili vremenske redundancije. U praksi su široko rasprostranjene metode za povećanje tačnosti, koje se zasnivaju na primeni strukturne i/ili vremenske redundancije, odnosno:– na uvođenju dodatnih sredstava merenja (mernih pretvarača, mernih uređaja);– na izvođenju dodatnih merenja, čiji se rezultati dodatno obrađuju prema specijalnom algoritmu;

114.Nabrojati metode za kompenzaciju grešaka i povećanje tačnosti merenja. Poznato je nekoliko primenljivih metoda za kompenzaciju grešaka merenja, odnosno za povećanje tačnosti merenja, kao što su:

1. Metode povratne sprege - negativne reakcije;2. Metode dodatnih postupaka merenja;3. Metode iteracionih mernih procedura – iteracione metode;4. Metode primene mernih standarda;5. Metode testiranja i samotestiranja – test metode;

Page 2: Metrologija elektricnih velicina II

115.Metoda za smanjenje grešaka na principu povratne sprege – negativne reakcije.

Ako je prenosna funkcija osnovnog mernog stepena bez reakcije oblikay= K*xonda je prenosna funkcija kompletnog mernog stepena sa povratnomspregom, y=K(x-βy), odnosno:

gde je KP - ekvivalentni prenosni koeficijent ili osetljivost mernog sistema; Osetljivost osnovnog mernog stepena, K, sa negativnom povratnom spregom smanjuje se za 1+βK puta; Primenom jake povratne sprege, tj. za βK>>1, sledi da je Kp≈1/β; Prema tome, osetljivost ovakvog mernog sistema dominantno je određen osetljivošću stepena povratne sprege, odnosno 1/β. Greške u mernom stepenu izazvane su uglavnom zbog nestabilnosti parametara osetljivosti, date kao ΔK i Δβ. Greška izlaznog signala, y=K·x, pri konstantnoj vrednosti ulaznog mernog signala, x, a bez dejstva reakcije jeΔy=ΔK· x. Greška rezultata merenja, y, pri konstantnoj vrednosti ulazne merene veličine, x, ali pod dejstvom negativne reakcije, dobija se preko totalnog diferencijala prenosne funkcije y=f(K, β), odnosno,

Uvođenjem relativne greške za y, K i β , oblika

dobija se izraz za relativnu grešku rezultata merenja:

Page 3: Metrologija elektricnih velicina II

116.Metode za smanjenje grešaka na principu dodatnih postupaka merenja.

OSM - osnovni merni stepen;DSMi - dodatni merni stepeni;µR - mikroračunarx - merena veličina;y- rezultat merenja;yn - korigovani rezultat merenja;ξi - signali spoljnih smetnji;Δyi - greška zbog spoljnih uticaja

Ako je greška merenja osnovnog mernog sistema, Δy, nastala dejstvom spoljnih faktora ξ1,ξ2, ... , ξn, onda postoji neka funkcionalna zavisnost ove greške od vrednosti spoljnih faktora u oblikuΔy=f(ξ1,ξ2, ... , ξn). U datom slučaju, korekcija greške se ostvaruje na osnovu izmerene vrednosti svakog pojedinačnog uticajnog faktora, Δyi =Φ (ξi), pomoću dodatnog mernog sredstva DSMi.Na osnovu izmerenih vrednosti, mikroračunar µR izračunava vrednost popravke Δyn kojim se vrši korekcija greške date relacijom Δy=f(ξ1,ξ2, ... , ξn); Umesto da se uvodi popravka izlazne veličine, mikroračunarom se mogu podešavati odgovarajući parametri osnovnog mernog stepena (samopodešavanje) i tako smanjiti uticaj neželjenih spoljnih faktora; Metod dodatnih merenja koristi se za smanjenje uticaja samo onih destabilizirajućih faktora, čije se vrednosti mogu lako odrediti; Nedostatak ove metode je u tome što se za smanjenje uticaja svakog od faktora iziskuje dodatno merno sredstvo, tako da se bitno sužava oblast njene praktične primene; Metod dodatnih merenja predstavlja jednu od varijanti realizacije principa višekanalnog mernog sistema, kojim se želi obezbediti invarijantnost izlaznih veličina sistema od bilo kakvog spoljneg uticaja;

117.Metode za smanjenje grešaka na principu iteracionih postukapa merenja. Princip iteracione metode zasniva se na višestruko ponovljenoj korekciji greške izlaznog rezultata merenja, tako da se konačni rezultat merenja dobija sukcesivnim približavanjem do najtačnije moguće vrednosti; U zavisnosti od korišćenih postupaka korekcije u procesu merenja (sabiranjeoduzimanjeili množenje-delenje) razlikuju se aditivni i multiplikativni algoritmi korekcije; Principijalna blok šema iteracione metode primenom aditivnog algoritma korekcije:

Page 4: Metrologija elektricnih velicina II

Prvi ciklus iteracije procesa korekcije greške ostvaruje se prema sledećem algoritmu:-µR startuje preklopnik K u položaj 1;-na ulaz osnovnog mernog stepena dovodi se merena veličina x;-odgovarajuća vrednost izlazne veličine se memoriše u računaru kao y0;-Zatim µR šalje na ulaz stepena povratne sprege veličinu y0 i postavlja preklopnik K u položaj 2, tako da se na ulaz osnovnog mernog stepena dovodi veličina xp1.-Za ulaznu veličinu xp1, na izlazu se dobija veličina yp1, sa kojom se u mikroračunaru izračunava razlika memorisane izlazne vrednosti Δy1=y0-yp1.-Dobijena razlika se u µR sabira sa predhodnom izlaznom veličinom y0, tako da jekorigovana izlazna veličina yi=y0+Δy1;

Drugi ciklus iterativne korekcije ponavlja prvi ciklus pri položaju K u 2, ali sada sa veličinom y1:-U drugom ciklusu izlazna veličina y1 vraća se na ulaz povratne sprege, sa čijeg izlaza se nova veličina, xp2,vodi u osnovni merni stepen;-Na izlazu mernog stepena dobija se sledeća izlazna veličina yp2 sa kojom seizračunava nova vrednost popravke Δy2=y1-yp2.-Kako je |δ|<1 prikazani algoritam korekcije greške je efikasniji za merne sisteme kod kojih preovladava aditivna greška, jer se sa povećanjem broja iteracionih ciklusa i aditivna i multiplikativna greška smanjuju po apsolutnoj vrednosti, pri čemu je to smanjenje brže ukoliko je δ manje.-Multiplikativni algoritmi iteracionih korekcija odlikuju se po tome što se umestoizračunavanja aditivne popravke u svakom ciklusu izračunava popravka faktorakojim se množi merena veličina x.

118.Metode za smanjenje grešaka na principu primene mernih standarda. Metode mernih standarda zasnivaju se na određivanju realnih vrednosti parametara prenosne funkcije pretvarača mernog sistema kada se u procesu ciklusa merenja ulazna merena veličina zamenjuje mernim standardom. Opšti oblik nelinearne funkcije pretvaranja mernog sistema sa dovoljnom tačnošćumože aproksimira se polinomom n-1 reda,

u kome su sve greške izazvane promenom parametara ki.

Proces merenja sastoji se iz n+1 takta.-U prvom taktu meri se veličina x.-Zatim se merena veličina isključuje, a u sledećim taktovima na ulazu mernog sistema redosledom se uključuju mere M1, M2,...,Mn, za koje se dobijaju rezultati merenja y1,y2,…,yn;-Rezultati merenja, zajedno sa rezultatom merenja iz prvog takta obrazuiju sledeći sistem jednačina:

. . .

Page 5: Metrologija elektricnih velicina II

-Rešenja sistema od n jednačina su vrednosti svih parametara prenosne funkcije mernog sistema: k1, k2, ...,kn;-Zamenom njihovih vrednosti u prvu jednačinu datog sistema dobija se vrednost merene veličine x; Ako je prenosna funkcija mernog sistema linearna, odnosno y= k1+k2x1, onda se za ulazne veličine x, M1 i M2 formira sistem od tri jednačine sa tri nepoznate k1, k2 i x:y0=k1+k2*xy1=k1+k2*M1y2=k1+k2*M2Eliminacijom parametara k1 i k2 dobija se izraz za merenu veličinu x u obliku

Ako je vrednost x= 0 u opsegu merenja (na primer, početak opsega), onda jedna od vrednosti mernih standarda može imati nultu vrednost, M1=0; Za linearnu prenosnu funkciju pretvarača rezultati merenja za M1=0 i M2 mogu se iskoristiti za automatsko određivanje parametara prenosne funkcije pretvarača (samokalibracija);

Kod nelinearnih prenosnih funkcija mernih sistema pogodno je koristiti segmentni način njenog predstavljanja.-Na primer, za linearni oblik prenosne funkcije mernog sistema na i-tom segmentu, prenosna funkcija data je relacijomy = k1i + k2ix, i=1,2,...,m,gde je m - broj linearnih segmenata sa kojima se može sa potrebnom tačnošću aproksimirati prenosna funkcija mernog sistema.-U tom slučaju ciklus merenja sastoji se, takođe, iz tri koraka, x, Mi i Mi+1 tako da je vrednost merene veličine na jednom segmentu određena iz relacije

Merni standardi Mi i Mi+1 iz skupa standardane biraju se proizvoljno, već u zavisnosti odpredhodnog rezultata merenja, kao što jeilustrovano na datom dijagramu;

Očigledno je da je u tom slučaju potrebnom+1 mernih standarda;

-Ovom metodom smanjuje se svaka od komponentisistematskih grešaka mernog sistema (aditivna i multiplikativna greška), kao i greška nelinearnosti, nezavisno od uzroka njihovog nastajanja;-Nedostaci metode: neophodnost periodičnog komutiranja merene veličine i mernih standarda, potreba za velikim brojem mernih standarda kod izrazito nelinearnih prenosnih funkcija i nije uvek moguće komutiranje merene veličine sa mernim standardom na ulaz mernog sredstva.-Oblast primene metode je merenje električnih veličina, jer se za merene veličine druge vrste pojavljuje problem obezbeđenja mernih standarda;

Page 6: Metrologija elektricnih velicina II

119. Metode za smanjenje grešaka na principu testiranja mernog sistema.-Suština test metode za povećanje tačnosti je u tome što se u procesu ciklusa merenja u realnom vremenu dobijaju informacije ne samo o vrednosti merene veličine, već i o parametrima prenosne funkcije mernog sistema;-Za razliku od metoda mernih standarda, kod test metoda se uz dodatna merenja koriste testovi u kojima učestvuje i merena veličina, čime se postiže:

1. da se u startu ne isključuje ulazna merena veličina mernog sistema i2. primena manjeg broja standardnih veličina, čak i kod izrazite nelinearnosti prenosne

funkcije mernog sistema.-Opšti oblik prenosne funkcije mernog sistema je polinom n-1 reda, koji obuhvatan parametra ki, odnosno

-Ciklus merenja sastoji se iz n+1 takta; u prvom taktu meri se veličina x, a u n drugih taktova - izvode se testovi A1(x), A2(x), ..., An(x), gde je svaki od njih neka od funkcija merene veličine x.-Rezultati merenja formiraju sistem jednačina:

. . .

-Rešavanjem sistema jednačina dobijaju se vrednosti parametara k1, k2, ...,kn i tražena vrednost x.-Složenost rešenja ovog sistema jednačina bitno zavisi od reda polinoma i oblika korišćenih testova Ai(x).

Page 7: Metrologija elektricnih velicina II

120.Koji se testovi primenjuju kod metoda za smanjenje grešaka na principu testiranja, odnosno samotestiranja? Testovi koji se koriste u praksi mogu se podeliti na tri grupe:

1. aditivni testovi,2. multiplikativni testovi i3. funkcionalni testovi.

-Aditivni testovi formiraju se u obliku suma Ai(x) = x+Mi , gde je Mi – veličina standarda sa kojim se direktno poredi merena veličina x.-Multiplikativni testovi formiraju se u vidu proizvoda Ai(x) = ki x, gde je ki – prenosni koeficijent poznate vrednosti;

121.Koja se fizička dejstva električnih signala koriste u realizaciji elektromehaničkih mernih instrumenata?Dejstva električnih signala, koja se mogu posmatrati i meriti su: mehaničko, termičko i hemijsko;

122.Koje zahteve treba da ispune konstruktivna rešenja električnih mernih uređaja?Osnovni zahtevi koji trebaju da se ispune su minimalna potrošnja energije merenog signala, linearna zavisnost pomeraja od merenog parametra električnog signala, dovoljna osetljivost i minimalno vreme uspostavljanja kretnog sistema bez oscilovanja u ravnotežni položaj, nakon pobude elektiričnog signala.

123.Princip rada elektromehaničkih mernih instrumenata na bazi translatornog kretanja kretnog sistema.

124.Princip rada elektromehaničkih mernih instrumenata na bazi rotacionog kretanja kretnog sistema.

Page 8: Metrologija elektricnih velicina II

125.Po kojim se zakonima elektromagnetizma o uzajamnom dejstvu sila izmedju para naelektrisanja, magnetnog polja i električnih struja ostvaruje prenos dejstva jačine merene struje u mehaničku silu?Prenos dejstva jačine merene struje se ostvaruje pomoću Kulonovog zakona, Erstedovog otkrića, Amperovog zakona, Laplasove teoreme, Holovog zakona, Lorencove sile, i dr.

126.Bezinercijalni kretni sistem mernih instrumenata.Ukoliko se koristi elektronski mlaz kao kretni deo sistema onda su u pitanju bezinercijalni sistemi zbog zanemarljive mase elektronskog mlaza.

K - katodaA1 i A2 - anode za fokusiranje i ubrzavanje elektronskog zraka (mlaza)Y1 i Y2 - otklonske ploče

127.Na kojim se osnovnim elektronskim kolima zasnivaju principi savremenih elektronskih digitalnih mernih instrumenata?Principi savremenih elektronskih digitalnih mernih instrumenata zasnivaju se na primeni osnovnih elektronskih kola kao što su:1. Logička (prekidačka) elektronska kola - digitalni brojači, registri, memorije2. Naponski (ili strujni) komparatori3. ADC (Analog-to-Digital Converters) i DAC (Digital-to-Analog Converters)4. Digitalni indikatori

128.Koja je prva izmerena električna veličina i kako jedefinisana?Naelektrisanje (količina elektriciteta, q) je jedna od osnovnih osobina elementarnih čestica, koja je konvencionalno definisana kao negativna za elektron i pozitivna za proton;SI jedinica elektriciteta, kulon (C), definisana je u SI sistemu jedinica, kao1 kulon=1 amper 1 sekund (C=A s);129.Koje su poznate standardne klase instrumenata za merenje naelektrisanja? Postoje dve standardne klase instrumenata za merenje naelektrisanja:– elektrostatički instrumenti i– pojačavači naelektrisanja;

131.Šta je elektrostatički voltmetar?Elektrostatički instrumenti koriste elektrodinamički princip merenja pomeraja naelektrisanih tela pod dejstvom obrtnog momenta, izazvanog električnim poljem; Takvi elektrodinamički elektrostatički instrumenti poznati su pod nazivom i kao elektrostatički voltmetri;

134.Električna struja kao objekat merenja.Električna struja (i) kao objekat merenja poseduje kvalitativne i kvantitativne karakteristike; Električna struja predstavlja kretanje elementarnih električnih opterećenja, elektrona i električno opterećenih elementarnih čestica materije, jona

Page 9: Metrologija elektricnih velicina II

135.Elektronske i jonske struje kao objekat merenja.Elektronske struje su karakteristične za čvrste provodnike, u kojima je materijalna struktura stabilna, dok se kod jonskih struja sa elektricitetom prenosi i materija

137.Skica konstrukcije instrumenta sa kretnim kalemom u stalnom magnetnom polju.

139.Strujna konstanta (osetljivost) mernog instrumenta.Zavisnost skretanja kazaljke u funkciji merene struje je linearna, tako da konstanta k predstavlja strujnu osetljivost instrumenta:

140.Naponska konstanta (osetljivost) mernog instrumenta. Otpornost instrumenta pri jednosmernoj struji označava se kao Ri , napon pri punom skretanju instrumenta (merni opseg):Vi=Ri*Ii= kv*α,gde je kv - naponska konstanta instrumenta.

141.Zavistnost skretanja kretnog sistema instrumenta od vremenski promenljive merene struje. Skretanje kazaljke instrumenta sa kretnim kalemom srazmerno je jednosmernoj komponenti I i srednjoj vrednosti signala struje i(t), odnosno

142.Navesti osnovne karakteristike insutrmenta sa kretnim kalemom.Bitne karakteristike instrumenta sa kretnim kalemom su:-skala instrumenta je linearna, a skretanje kazaljke je srazmerno srednjoj vrednosti merene struje;-skretanje kazaljke je jednoznačno u odnosu na polaritet merene struje ili napona, pa su zato ovi instrumenti polarizovani;-temperaturno su osetljivi, jer se otpornost kalema I intenzitet magnetne indukcije menjaju sa temperaturom; neophodna je temperaturna kompenzacija;

Page 10: Metrologija elektricnih velicina II

-klasa tačnosti je u najboljem slučaju 0,1 a izuzetno I 0,05, ali su zato znatno skuplji; inače u praksi se obično sreću klase 0,5; 1; 1,5; 2; 2,5 i 5;

143.Koji su bitni parametri kod projektovanja i konstrukcije optimalnog rešenja instrumenata sa kretnim kalemom. Kod projektovanja i konstrukcije instrumenata sa kretnim kalemom traži se optimalno rešenje s obzirom na:– osetljivost (konstanta k),– dimenzije (gabarit)– unutrašnju otpornost (Ri),– uticaj spoljnih magnetnih polja,– temperaturu i vibracije.

144.Merenje jačine naizmenične struje primenom instrumenata jednosmerne struje. Istrumentima sa kretnim kalemom mogu se direktno meriti samo vrednosti jednosmernih struja i napona; Za merenje naizmenične struje i napona koriste se ispravljači sa poluprovodničkim komponentama;

145.Merenje jačine naizmenične struje primenom polutalasnog ispravljača. Otpornost osnovnog ampermetra naizmenične struje:Ra=Rd+Ri; Merni opseg naizmeničnog napona:Vef=Ra*IefEkvivalentna šema ampermetra naizmenične struje ili napona:

Za poznate parametre ekvivalentne šeme ampermetra analizira se njihov uticaj na radni režim kola u kome se meri struja;

146.Merenje jačine naizmenične struje primenom punotalasnog ispravljača. Rešenja kojima se kroz instrument sa kretnim kalemom mogu propuštati obe poluperiode naizmenične struje koriste:– Transformator sa srednjim izvodom u sekundaru i– Grecov spoj dioda

Page 11: Metrologija elektricnih velicina II

Prednost primene je veća osetljivost (dvostruka) I kompenzacija inverznih struja realnih dioda; Pored toga, stabilnija je i dinamička otpornost (srednja vrednost) ispravljača; Otpornost ampermetra AC struje: Ra=2*Rd+Ri; Opseg naizmeničnog napona: Vef=Ra*Ief

147.Linearizacija ispravljačke karakteristike diode ispravljača sa Grecovim spojem kod mernog instrumenta. Ekvivalentna karakteristika ispravljača instrumenta sa rednom vezom diode i otpornosti Ri je nelinearna;

Često se u Gecovom spoju dve diode zamenjuju otpornicima, R, čime se postiže bolja linearnost, ali je zato osetljivost instrumenta manja;

Za pozitivnu i negativnu poluperiodu struje, i =Imsinωt , efektivne vrednosti mernog opsega ampermetra, odnosno voltmetra su:

Iz relacije se vidi da je osetljivost instrumenta smanjena za vrednost odnosa (2R+Ri)/R ; Ekvivalentna otpornost instrumenta je izmenjena I određena je relacijom:

Relacije su izvedene pod uslovom da su primenjene diode idealne, tj. kada je otponost diode u provodnom smeru jednaka nuli, a u neprovodnom smeru beskonačno velika;

148.Proširenje mernog opsega DC ampermetra.Merni opseg osnovnog instrumenata određen je nominalnom vrednošću punog mernog opsega, Ii, čije suvrednosti do nekoliko stotina mA, ili do reda mA;

Page 12: Metrologija elektricnih velicina II

Potrebe za merenjem struje su reda pA, nA pa do više od stotine A; Za proširenje mernog opsega ampermetra od značaja je i unutrašnja otpornost Ri čije su vrednosti za A reda kilooma, a za mA nekoliko stotina oma; Proširenje opsega ostvaruje se paralelnim vezivanjem (šantiranjem) instrumenta otpornikom šanta, Rš.

m - faktor multiplikacije, koji se dobija iz relacije: m=Ri/Rš+1

149.Proširenje mernog opsega DC ampermetra sa serijskom vezom šantova. Redno šantiranje:

Paralelno šantiranje:

150.Proširenje mernog opsega DC voltmetra.

Page 13: Metrologija elektricnih velicina II

Proširenje opsega voltmetara ostvaruje se rednim vezivanjem otpornika (predotpornika RV)

Pri punom strujnom opsegu Ii, proširena vrednost opsega napona je VVk= (RVk+Ri)Ii=kVi;

151.Proširenje mernog opsega DC voltmetra sa serijskom vezom predotpora.

152.Kako je određena karakteristična otpornost DC voltmetra i za šta se koristi?Karakteristična otpornost je konstantna veličina, nezavisno od mernog opsega i koristi se za određivanje otpornosti voltmetra za svaki opseg merenja, odnosno Rv=kv*Vv

153.Proširenje mernih opsega AC ampermetra i voltmetra. Za date parametre osnovnih tipova ampermetara i voltmeatra naizmenične struje sa ispravljačem, proširenje mernih opsega se ostvaruje identičnim postupkom kao i kod DC struja i napona; Razlika je u tome što se u relacijama umesto DC napona i struja koriste zadate efektivne vrednosti AC struja i napona, tj. Ieffk iVeffk;

154.Kako je odredjena karakteristična otpornost AC voltmetra i za šta se koristi?Karakteristične otpornosti AC voltmetra, kV1,2, zavise od tipa ispravljača i određene su efektivnim vrednostima struja punog opsega, Ieff1,2;

155.Izvesti relaciju za sistemsku grešku merenja struje Ix, pod uticajem otpornosti mernog instrumenta Ra i prikazati je grafički.

Page 14: Metrologija elektricnih velicina II

Sistematska greška merenja struje, Ix, pod uticajem otpornosti ampermetra, RA dobija se iz relacija:

156.Izvesti relaciju za sistemsku grešku merenja napona Vx, pod uticajem otpornosti mernog instrumenta Rv i prikazati je grafički.Sistematska greška merenja napona, Vx, pod uticajem otpornosti voltmetra, RV dobija se iz relacija:

157.Princip rada om-metra sa DC mikroampermetrom.

158.Princip rada om-metra sa DC mikroampermetrom i progresivnom skalom.

Page 15: Metrologija elektricnih velicina II

159.Princip rada om-metra sa više mernih opsega i DC mikroampermetrom.

160.Konvertori DC napona u struju i obrnuto, primenom operacionih pojačavača.

Page 16: Metrologija elektricnih velicina II

161.Voltmetar DC napona sa operacionim pojačavačem. Šema DC voltmetra sa neinvertirajućim OPA

Pojačanje idealnog neinvertirajućeg pojačavača sa reakcijom, ACL, dobija se iz uslova V+=V-, odnosno

Merni opseg voltmetra, Vx, određen je maksimumom ulaznog napona, sa kojima se postiže puni opseg struje indikatora na izlazu, Ii; Ako je na izlazu instrumenta indikator otpornosti Ri i punog opsega struje Ii, onda je maksimalni ulazni napon na pojačavaču

gde je ACL- pojačanje idealnog pojačavača sa reakcijom:

Page 17: Metrologija elektricnih velicina II

162.Ampermetar DC struje primenom operacionog pojačavača. Kada se koristi OPA kao ampermetar, ulazno kolo realizuje se sa šantom male otpornosti, Rš (npr., 1Ω) stabilne vrednosti:

Za date vrednosti parametara primenjenog OPA, određuju se svi parametri bilo voltmetra ili ampermetra; Za idealni OPA ulazna otpornost voltmetra je Rin→ ∞, koja praktično nema uticaja na objekat merenja; Kako je izlazna otpornost idealnog OPA, Rout→0, onda je indikator (npr. instrument sa kretnim kalemom) vezan za idealni naponski izvor; Kod realnog OPA to nije slučaj pa se uticaj realnih vrednosti otpornosti može proceniti na bazi datih parametara pojačavača;

163.Otporni delitelj u dekadnom odnosu na ulazu intrumenata kojim se obezbeđuje više mernih opsega DC napona i strujeZa obezbeđenje više mernih opsega, na ulaz instrumenta koristi se otporni delitelj u dekadnom odnosu, na sledeći način:

164.Prikazati princip rada DC voltmetra i ampermetra sa tri opsega primenom operacionog pojačavača.

Page 18: Metrologija elektricnih velicina II

165.AC voltmetar sa polutalasnim ispravljačem i operacionim pojačavačem.

166. AC voltmetar sa punotalasnim ispravljačem i operacionim pojačavačem.

167.Punotalasni ispravljač sa invertirajućem pojačavačem otpornicima za linearizaciju kod AC voltmetra sa operacionim pojačavaem.

Page 19: Metrologija elektricnih velicina II

168.Princip obezbeđenja elektronskog zraka katodne cevi kao indikatora napona.

K - katodaA1 i A2 -anode za fokusiranje ubrzavanje i fokusiranje elektronskog zraka (mlaza)Y1 i Y2 - vertikalne otklonske pločeX1 i X2 - horizontalne otklonske ploče

169.Osetljivost skretnog sistema katodne cevi oscilografa.

• hx, hy - statičke osetljivosti otklonskog sistema katodne cevi u x i y pravcu;• hx=0,1-0,5 mm/V;• hy=0,1- 4 mm/V;

170.Posmatranje oblika signala u realnom vremenu na ekranu katodne cevi oscilografa.

Page 20: Metrologija elektricnih velicina II

• Na oscilografu se mogu posmatrati oblici signala napona kao funkcije vremena, u=f(t);• Ekran katodne cevi kalibrisan je u koordinatnom sistemu sa vertikalnom naponskom osom, uy i horizontalnom vremenskom osom, tx;• Trenutni položaj tačke na kalibrisanom ekranu određen je koordinatama• y(t) =hyu(t) i x(t) =hxux(t);• Vremenska osa, tx, linearna je ako je ux(t)=ktx

171.Vremenska baza oscilografa i mogući režimi rada u odnosu na posmatrani signal.Vremenska baza je kalibrisana vremenska osa ekrana analognog oscilografa;Režimi rada vremenske baze:a) Slobodni - posmatrani signal, uy(fy), i vremenska baza, ux(fx),su nezavisni;b) Sinhronizovani - posmatrani signal i vremenska baza su u sinhronizmu;c) Okidni - signal vremenske baze se generiše (okida) spoljnim pobudnim impulsom formiran iz posmatranog signala.

172.Princip i primena sinhronizovane vremenske baze oscilografa.Odnosi frekvencije posmatranog prostoperiodičnog signala fy i linearne vremenske baze fbmogu biti:a) fy:fb=m/n, gde su m i n - pozitivni celi brojevib) fy:fb=p, gde je p -pozitivni ceo broj

173.Princip i primena okidne vremenske baze oscilografa. Okidnom vremenskom bazom slobodno se bira početak (nivo okidanja) i trajanje vremenske baze u odnosu na posmatrani signal.

Page 21: Metrologija elektricnih velicina II

174.Princip i primena zakašnjene vremenske baze oscilografa. Za detaljnu analizu oblika signala (posebno impulsnog oblika) u kratkim vremenskim intervalima koristi se princip dvostruke vremenske baze i to:-Glavna (normalna) vremenska baza -Zakašnjena vremenska baza

175.Princip posmatranja više signala na oscilografu.1. Prvi način: CRT sa dva elektrooptička sistema - nepraktičan;2. Drugi način: naizmenično periodičnom alternacijom vremenske baze3. Treći način: čoperski (isprekidano) komutacijom Y-ulaza tokom trajanja jedne periode

vremenske baze;

Page 22: Metrologija elektricnih velicina II

Princip alternativno primenljiv je pri frekvencijama posmatranih signala znatno većim od 100kHz Čoperski princip primenljiv je pri frekvencijama posmatranih signala znatno manjim od 100kHz

176.Metode neposrednog očitavanja merenih vrednosti na kalibrisanom ekranu oscilografa. Metode neposrednog očitavanja merenih vrednosti na kalibrisanom ekranu:– amplituda,– raspon signala,– frekvencija,– perioda,– fazni stav,– vremenski parametri signala.

177.Metode poređenja parametara različitih signala na osnovu oblika figura na ekranu oscilografa.Metode poređenja parametara različitih signala na osnovu oblika figura na ekranu:– oblici signala istih i različitih frekvencija i faza dovedenih na X i Y ulaze – odnos frekvencija i faza