1 POLITECHNIKA RZESZOWSKA im. Ignacego Łukasiewicza WYDZIAŁ ELEKTROTECHNIKI I INFORMATYKI ZAKŁAD METROLOGII I SYSTEMÓW POMIAROWYCH METROLOGIA Andrzej Rylski Politechnika Rzeszowska Zakład Metrologii i Systemów Pomiarowych, ul. W. Pola 2 35-959 Rzeszów, rylski @prz.rzeszow.pl http://rylski.sd.prz.edu.pl/ Rejestracja sygnałów elektrycznych i statystyczne metody poprawiania dokładności pomiaru

2 METROLOGIA 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. Rejestracja sygnałów elektrycznych i statystyczne metody poprawiania dokładności pomiaru

3 Rozkład normalny Gaussa Wartość średnia n- liczba wyników pomiarowych x i – wartość kolejnego wyniku pomiaru Rozkład Gaussa to rozkład gęstości prawdopodobieństwa gdy Rozkład Gaussa (normalny) opisany jest funkcją gęstości prawdopodobieństwa: Standardowy rozkład normalny, to taki, którego wariancja równa 1: Funkcja gęstości prawdopodobieństwa wówczas przyjmuje postać: - wariancja.

4 Rozkład normalny Studenta

5 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

6 Rejestratory elektromechaniczne

7 Rejestrator x-y Recorder Riken Denshi

8 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)

9 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

10 Oscyloskop - pomiar

11 Dane techniczne Oscyloskop Pionowo: Częstotliwość/odpowiedź -3dB DC do > 50MHz AC sprzęgnięty < 10Hz bezpośrednio < 1Hz z sondą 10:1 Czas podnoszenia < 7ns Czułość 1 mV do 100 V/ dz. Tryby kanał A, B, A odwrócony, B odwrócony A+B, A-B lub A=y & B=x Wejściowa impedancja 1MW, 25pF bezpośrednio 10 MW z sondą 10:1 Rozkład 8 Bit/D przetwornica Dokładność ± (2% + 1 pixel) Poziomo : Tryby Powrotny Pojedynczy strzał Zwojowy

12 Ustawienia: Powrotny 10ns do 5s/dz. Kanał podwójny zmienny10ns do 20 m s/dz. Kanał podwójny odcinający 50 m s do 5s/dz. Pojedynczy strzał 100ns do 5s/dz. Kanał podwójny zmienny 100ns do 20 m s/dz. Kanał podwójny odcinający50 m s do 5s/dz. Kanał zwojowy podwójny odcinający 10s do 60s/dz. Dokładność ±(0.1%+1 pixel) Długość zapisu 256 lub 512 próbki (pixele) na 10 lub 20 działek Spust: Źródłakanał A, B lub zewnętrzne Czułość Kanał A lub B

13 Multimetr cyfrowy : Zmienne napięcie Ustawienia kanał A wejście300 mV, 3 V, 30 V, 30 V (600 V z sondą PM8918 10:1) Zewnętrzny spust wejściowy300 mV, 3 V Rozkład0.1 mV, 1 mV, 10 mV, 100 mV i 1V Dokładność  (0.5 % + 5 cyfr znaczących ) Skala pełnego odczytu3000 cyfr zn. Szczyt napięcia2.5 * 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 Rozkład0,1mV, 1V Dokładność  (0,5% + 5 cyfr zn.) Skala pełnego odczytu3000 cyfr zn. Szczyt napięcia1,25 * pełna skala

14 AC lub AC + DC Ustawienia300mV, 3V, 30V, 250V (600V z sondą PM8918 10:1) Rozkład0,1mV, 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 odczytu3000 c. zn. Szczyt napięcia2,5 * pełna skala, 375V na ustawione 250V Tryb stosunkowego ogólnego odrzutu>60dB, DC do 60 Hz

15 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 = ( 33,8 ) ms

16 Pamięci flash CF CompactFlash (CF) pojemność 64 MB Długość 32 mm Szerokość 24 mm Wysokość 2,1 mm 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 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.

17 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

18 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)

19 Rejestratory stacjonarne z pamięcią półprzewodnikową 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 poza- limitowe; przebiegi oscyloskopowe dla wszystkich kanałów z możliwością wyświetlania krzywej prądu i napięcia na jednej stronie ekranu ; algorytmy wg zalecanej normy PN/EN 50160 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. 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

20 Rejestratory specjalne z pamięcią półprzewodnikową REJESTRATORY CZASU PRACY MASZYN ELEKTRYCZNYCH ORAZ CZASU UŻYTKOWANIA OŚWIETLENIA SMART LOGGER REJESTRATOR TEMPERATURY EBI-6 REJESTRATOR WILGOTNOŚCI EBI-2TH-611, EBI-2TH-612

21 Wymagania bezpieczeństwa elektrycznych przyrządów pomiarowych Aparatura pomiarowa oraz urządzenia laboratoryjne PN-EN 61010-1:1999 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 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

22 Dokumentacja konstrukcyjna, strona pierwotna zasilania

23 Zakłócenia