POLITECHNIKA RZESZOWSKA im. Ignacego Łukasiewicza

POLITECHNIKA RZESZOWSKA
im. Ignacego Łukasiewicza
WYDZIAŁ ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI
KATEDRA METROLOGII I SYSTEMÓW
DIAGNOSTYCZNYCH
METROLOGIA
Andrzej Rylski Politechnika Rzeszowska
Katedra Metrologii i Systemów Diagnostycznych,
ul. W. Pola 2, 35-959 Rzeszów,
rylski @prz.edu.pl
http://rylski.sd.prz.edu.pl/
Rejestracja sygnałów elektrycznych i statystyczne metody
poprawiania dokładności pomiaru
METROLOGIA
Rejestracja sygnałów elektrycznych i statystyczne metody
poprawiania dokładności pomiaru
Zagadnienia:
1.
Zagadnienia
2.
Rozkład normalny Gaussa
3.
Rozkład normalny Studenta
4.
Wyrażanie niepewności pomiaru
5.
Rodzaje rejestratorów
6.
Rejestratory elektromechaniczne
7.
Rejestrator x-y Recorder Riken Denshi
8.
Oscyloskop
9.
Oscyloskopy cyfrowe TDS1000 / TDS2000
10.
Oscyloskop – pomiar
11.
Pamięci flash CF
12.
Pamięci flash SM, MMC
13.
Rejestratory z pamięcią półprzewodnikową
14.
Rejestratory stacjonarne z pamięcią półprzewodnikową
15.
Rejestratory specjalne z pamięcią półprzewodnikową
16.
Wymagania bezpieczeństwa elektrycznych przyrządów pomiarowych
17.
Dokumentacja konstrukcyjna, strona pierwotna zasilania
18.
Zakłócenia
Literatura:
[1]. Rylski A., Metrologia II prąd zmienny, str.31- 34, skrypt, Wydawnictwa Politechniki
Rzeszowskiej 2004
[2]. Rylski A., Metrologia – wybrane zagadnienia. Zadania, str.40-43, skrypt Wydanie III,
Wydawnictwa Politechniki Rzeszowskiej 2004,
[3]. Chwaleba A., Poniński M., Siedlecki A., Metrologia elektryczna str.292-324, WNT Warszawa
1994.
[4]. Sydenham P.H., Podręcznik metrologii, WKŁ Warszawa 1990.
Rozkład normalny Gaussa
Wartość średnia
x
1 n
  xi
n i 1
Standardowy rozkład normalny, to taki, którego
wariancja równa 1:
varx   2 x   1
n- liczba wyników pomiarowych
xi – wartość kolejnego wyniku pomiaru
Funkcja
gęstości
prawdopodobieństwa
wówczas przyjmuje postać:
Rozkład Gaussa to rozkład gęstości
prawdopodobieństwa gdy
 x2 
1
f x  
 exp 
2
 2
n
 ( xi  x )
var  x    2  x   i 1
2
n 1
n
 ( xi  x )
- wariancja.
2
var  x    2 x   i 1
(n  1)  n
Rozkład Gaussa (normalny) opisany jest
funkcją gęstości prawdopodobieństwa:
f x  
 1 x  x 2 
1
 exp 

2
2   x 
 2  x  
Rozkład normalny Studenta
x
1 n
  xi
n i 1
n
 ( xi  x )
var x   S 2 x   i 1
2
n 1
n
 ( xi  x )
var x   S 2 x   i 1
(n  1)  n
2
Rodzaje rejestratorów
Rejestratory:
- elektromechaniczne - analogowe i cyfrowe xt, xy
• pisak zeskrobuje w czasie rejestracji naniesioną warstwę na płytce szklanej sadzy
• pisak zeskrobuje w czasie rejestracji naniesioną warstwę na papier wosku
• pisak z tuszem kreśli na papierze rejestrowany sygnał
•rejestracja metodą elektroiskrową
• urządzenie wycina w papierze otworki w określonym kodzie
- z taśmą magnetyczną - analogowe i cyfrowe
- oscyloskopowe - analogowe i cyfrowe
- z pamięcią magnetyczną i półprzewodnikową
Rejestratory elektromechaniczne
Rejestrator x-y Recorder Riken Denshi
Oscyloskop
Pasmo analogowe: 100, 300 lub 500 MHz
Maksymalna częstość próbkowania:do 5 GS/s
Ilość kanałó: 2 lub 4 rejestrujące oraz kanał wyzwalania zewnętrznego
WaveAlert™ - automatyczne wykrywanie i reakcja przyrządu na anomalie sygnału
Wbudowana stacja dysków (1,44MB/3.5’’) z zapisem rejestrowanych sygnałów, nastaw i zrzutów ekranu
Standardowo montowane złącze CENTRONIX umożliwiające bezpośredni wydruk zobrazowania
Rozdzielczość w amplitudzie: 9 bitów
QuickMenu- wywoływany przez użytkownika uproszczony tryb obsługi oscyloskopu
Rozbudowany system wyzwalania oraz transformata FFT standardowo we wszystkich modelach
Wyzwalanie sygnałem wizyjnym TV, HDTV, SDI (opcja )
Maski telekomunikacyjne (opcja)
Zaawansowana analiza matematyczna (opcja)
Test parametrów granicznych sygnału (opcja)
Możliwość pełnej współpracy z sondami aktywnymi, różnicowymi i prądowymi
e*Scope – standardowo montowany interfejs LAN umożliwiający pracę z oscyloskopem przez przeglądarkę internetową
Interfejsy komunikacyjne RS-232 i GPIB oraz złącze VGA (opcja)
Oscyloskop przystosowany do sterowania głosowego oprogramowaniem VocalLink™ (opcja)
Zasilanie bateryjne (opcja)
Oscyloskopy cyfrowe TDS1000 / TDS2000
 Pasma: 60MHz, 100MHz i
200MHz
 Próbkowanie: do 2GS/s
Ilość kanałów: 2 lub 4
Wyświetlacz: LCD monochromatyczny lub
kolorowy
AUTOSET MENU
PROBE CHECK WIZARD
Pomoc kontekstowa
Podwójna podstawa czasu
Zaawansowane wyzwalanie
11 automatycznych
pomiarów
FFT standardowo we
wszystkich modelach
Pamięć przebiegów i nastaw
Oscyloskop - pomiar



















Dane techniczne
Oscyloskop
Pionowo:
Częstotliwość/odpowiedź
AC sprzęgnięty
Czas podnoszenia
Czułość
Tryby
Wejściowa impedancja
Rozkład
Dokładność
Poziomo :
Tryby
-3dB
DC do > 50MHz
< 10Hz bezpośrednio
< 1Hz z sondą 10:1
< 7ns
1 mV do 100 V/ dz.
kanał A, B, A odwrócony, B odwrócony
A+B, A-B lub A=y & B=x
1MW, 25pF bezpośrednio
10 MW z sondą 10:1
8 Bit/D przetwornica
± (2% + 1 pixel)
Powrotny
Pojedynczy strzał
Zwojowy



















Ustawienia:
Powrotny
10ns do 5s/dz.
Kanał podwójny zmienny
10ns do 20ms/dz.
Kanał podwójny odcinający
50ms do 5s/dz.
Pojedynczy strzał
100ns do 5s/dz.
Kanał podwójny zmienny
100ns do 20ms/dz.
Kanał podwójny odcinający
50ms do 5s/dz.
Kanał zwojowy podwójny odcinający 10s do 60s/dz.
Dokładność
±(0.1%+1pixel)
Długość zapisu 256 lub 512 próbki (pixele) na 10 lub 20 działek
Spust:
Źródła kanał A, B lub zewnętrzne
Czułość
Kanał A lub B<0.5 działki dla 10MHz
<1.5 działki dla 60MHz
<4 działki dla 100MHz
Zewnętrzne +0.2 V lub +2 V poziomy (TTL zgodny)
Wejściowa impedancja
1MOhm, 25pF bezpośrednio
10MOhm z sondą 10:1
 Multimetr cyfrowy :
 Zmienne napięcie

Ustawienia
kanał A wejście
300 mV, 3 V, 30 V, 30 V

(600 V z sondą PM8918 10:1)

Zewnętrzny spust wejściowy
300 mV, 3 V

Rozkład 0.1 mV, 1 mV, 10 mV, 100 mV i 1V

Dokładność
(0.5 % + 5 cyfr znaczących )

Skala pełnego odczytu
3000 cyfr zn.

Szczyt napięcia 2.5 * pełna skala, 375 V na ustawione 300 V

Tryb normalnego odrzutu > 50dB @ 50 lub 60Hz

Tryb normalnego odrzutu > 100dB @ DC, 50, 60 lub 400Hz
 mv DC (dodatkowy i zewnętrzny spust wejściowy)

Ustawienia
300mV, 3V

Rozkład 0,1mV, 1V

Dokładność
 (0,5% + 5 cyfr zn.)

Skala pełnego odczytu
3000 cyfr zn.

Szczyt napięcia 1,25 * pełna skala
 AC lub AC + DC

Ustawienia
300mV, 3V, 30V, 250V

(600V z sondą PM8918 10:1)

Rozkład
0,1mV, 1mV, 10mV, 100mV, 1V

Dokładność:
ważne od 5% do 100% ustawienia

50Hz do 60Hz
 (1% + 10 c. zn.)

20Hz do 20kHz  (2% + 15 c. zn.)

5Hz do 1MHz  (3% + 20 c. zn.)

DC do 5MHz  (10% + 25 c. zn.)

Pełna skala odczytu
3000 c. zn.

Szczyt napięcia 2,5 * pełna skala, 375V na ustawione 250V

Tryb stosunkowego ogólnego

odrzutu >60dB, DC do 60 Hz
Zadanie











Zadanie 408
Dane :
Cx = 5 ms/DIV
dp = 5 %
dl = 10 %
d = 0,7 mm
dd = 7 mm
V = 10 działek
v = 6,55 dz.
T=?
Rozwiązanie :
T = v  Cx = 6,55  5 = 32,75 ms
d =
d  100 0,7  100
=
 1%
V  dd
10  7
d = d  Cx = 0,7  5 = 3,5 ms
Tz  V  Cx = 10  5 = 50 ms
l + d
1  10
 Tz 
 50  5,5ms
100
100
p
5
Tm 
T 
 32,75  1,6375ms
100
100
Ta 
Tc  Ta  Tm  5,5  1,6375  7,1375  8ms

T = ( 33 ,8 ) ms
c 
c
7,1375
 100 
 100  21,793  22%
T
32,75
Pamięci flash CF
RAM – posiada swobodny dostęp ale dane są tracone przy
zaniku napięcia
ROM – dane raz zapisane (najczęściej fabrycznie) są pamiętane
nawet przy zaniku napięcia, brak możliwości kasowania
PROM - dane zapisane przez użytkownika, są pamiętane nawet
przy zaniku napięcia, brak możliwości kasowania
EPROM - dane zapisane przez użytkownika, są pamiętane
nawet przy zaniku napięcia, jest możliwość kasowania UV
EEPROM - dane zapisane przez użytkownika, są pamiętane
nawet przy zaniku napięcia, jest możliwość kasowania
elektronicznego
Flash – szybka pamięć, dane zapisane przez użytkownika, są
pamiętane, jest możliwość kasowania elektronicznego
CompactFlash (CF) – (1995r) od 16 MB do (CFII) 137 GB i
więcej, przy transmisji 16 MB/s, szybkość karty przeszło 80X (
=80 x 150kB/s) – wymiary : 42,8x36,4x3,3 lub 5 mm, Uz = 3,3V i
5 V, milion cykli odczyt/zapis
SmartMedia SM – (1996r) do 128MB jak CF – brak rozwoju
MultiMedia Card MMC – wymiary: 20x30x0,8 mm pojemność do
8 GB, szybkość przesyłu danych 52 MB/s
RS-MMC – (2004r) – jak MMC tylko mniejszy
CompactFlash (CF)
pojemność 64 MB
Długość 32 mm
Szerokość 24 mm
Wysokość 2,1 mm
PAMIĘĆ FLASH USB 2.0
Pojemność: 128MB
Opis: pozbawione wad typowej dyskietki, doskonale
nadają się do przenoszenia danych pomiędzy
komputerami wyposażonymi w port USB
Uwagi: Specyfikacja tego interfejsu pozwala na
podłączenie ich podczas działania komputera.
Pamięci flash SM, MMC
SmartMedia SM – (1996r) do 128MB jak CF – brak rozwoju
MultiMedia Card MMC – wymiary: 20x30x0,8 mm
pojemność do 8 GB, szybkość przesyłu danych 52 MB/s
Rejestratory z pamięcią półprzewodnikową
V trms (faza-neutral, faza-faza), A trms, Ah, kW, kWh, kVar,
kVarh, kVA, kVAh, Cosf
Temperatury otoczenia, obiektów
STACJONARNY ANALIZATOR JAKOŚCI ENERGII ELEKTRYCZNEJ WM3-96
wyższe harmoniczne do 50-ej, kąty, wartości rms i %, kierunki pochodzenia
wyższych harmonicznych, odkształcenia - THD, częstotliwość, prądy, napięcia,
moce, współczynnik mocy, asymetria napięcia, energie; zdarzenia poza-limitowe ms
Wejścia:
3 x napięciowe (do 520 V rms)
3 x prądowe (5A lub 1A)
Częstotliwość próbkowania: 6,4 kHz
Dokładność: 0.5 % (tRMS)
Pamięć: 480 zdarzeń poza-limitowych + pamięć EEPROM
Komunikacja: RS232, RS485 (MODBUS, JBUS)
Rejestratory stacjonarne z pamięcią
półprzewodnikową
MERIDIAN QUATRO:sub-okresowe przepięcia od
125 mikrosekund, migotania ("flicker"),
odkształcenia, harmoniczne do 50-ej, THD,
zakłócenia RMS w prądzie i napięciu od 10 ms,
prądy, napięcia, moce, cos fi, energie, etc.
wyższe harmoniczne do rzędu 50-ej w prądzie i napięciu,
odkształcenia - THD, częstotliwość, prądy, napięcia, moce,
współczynnik mocy, asymetria napięcia, energie, kalkulacja
prawidłowej kompensacji; wartości chwilowe, średnie,
maksymalne, minimalne w nastawianych okresach uśredniania;
wszystkie kalkulacje wykonywane są w oparciu o analizę "cykl po
cyklu" - z uśrednianiem 128 próbek na każde 20 ms; zakłócenia w
napięciu od 10 ms; diagram fresnela; alarmowe zdarzenia pozalimitowe; przebiegi oscyloskopowe dla wszystkich kanałów z
możliwością wyświetlania krzywej prądu i napięcia na jednej
stronie ekranu ; algorytmy wg zalecanej normy PN/EN 50160
Wejścia: 4 x napięciowe (do 600 V; 1.2 kV pk), 4 x
prądowe
Próbkowanie: 8 kHz
Dokładność: 0.2 % (tRMS) Rozdzielczość: 16 bit
Wymiary i ciężar: 220 mm x 160 mm x 75 mm; 1 kg
Rejestratory specjalne z pamięcią
półprzewodnikową

REJESTRATORY CZASU PRACY MASZYN
ELEKTRYCZNYCH ORAZ CZASU
UŻYTKOWANIA OŚWIETLENIA
SMART LOGGER
REJESTRATOR WILGOTNOŚCI
EBI-2TH-611, EBI-2TH-612
REJESTRATOR TEMPERATURY
EBI-6
Wymagania bezpieczeństwa elektrycznych
przyrządów pomiarowych
PN-EN 60065:2001 Elektroniczne urządzenia foniczne, wizyjne i podobne. C
PN-EN 60335-1: 1999 + A14:2001 + A15:2001 +Ap1:2000 +A2:2001 Bezpieczeństwo elektrycznych przyrządów do użytku
domowego i podobnego. Wymagania ogólne.
PN-EN 61010-1: 1999 + A2:1999 Wymagania bezpieczeństwa elektrycznych przyrządów pomiarowych, automatyki i urządzeń
laboratoryjnych. Wymagania ogólne.
ZAKRES BADAŃ LABORATORIUM BADAWCZEGO http://www.eltest.com.pl/normy.html
Badane obiekty / Grupa obiektów
Badane cechy i metody badawcze
Normy i/lub udokumentowane
Elektroniczny sprzęt
powszechnego użytku
odbiorniki TV, magnetowidy,
zasilacze itp. oraz urządzenia
przeciwwłamaniowe
elektroniczne, domofony i
podzespoły do espu
PN-EN 60065:2001*
z wyłączeniem Odporność na
zginanie giętkich przewodów *p
16.3.b
Aparatura pomiarowa oraz
urządzenia laboratoryjne
PN-EN 61010-1:1999
Systemy komputerowe i
urządzenia elektronicznej
techniki obliczeniowej
(komputery, drukarki,
modemy itp.)
PN-EN 60950:2000
BEZPIECZEŃSTWO
UŻYTKOWANIA
NAPIĘCIA 220V
NORMA:
PN-En 61010-1 :1999
PN-EN 60065:2001
Dokumentacja konstrukcyjna,
strona pierwotna zasilania
Zakłócenia