1. 2. 3.
Co ie to metroloilie? ""zabývá se merením, stanovením základních jednotek, realizací, úschovou, prenosem etalonu techto jednotek '-'zákon o zabezpecení výkonu státní práva v oblasti technické normalizace a metrologie a státní zkušebnictví Základní iednotkv SL - metr, kilogram, sekunda, Kelvin, ampér, mol (látkové nmožstvj), kandela (svítivost) ReÚ1tivní chvba u analof!oV!Ích a di!!itálních meridel
analogové:
oPM
= Ap , kde jj.pje chyba merícího prístroje, MR je merící rozsah MR
s:
TP = -,
UPM
100
lou I s
hodnoty digitální:
(OM =
=op.~)
v . ' v' kde T1"'P Je tríd a presnostl
1;:\= \~ ;~I,kde Ou je chyba údaje merícího prístroje,
jj.u je rozdíl údaje prístroje a správné
kde o XA1je procen1ní merící chyba, OMRje procentní chyba mer. rozsahu
OPM =-i:.°XA1 IOMR'
(OM=OC+OR'~)
loulsloXA1I+IOMR~~\ 4.
t
Elektroma..unetickV prístroi
- používá se k merení ~ , proudu a napetí ~
- majíomezenýfrekvencnírozsah
.
- merí efektivní hodnotu napetí nebo proudu, jejich stupnice je nelineární
- obsahují
dve desticky,
kieré se souhlasne
zmagnetizují
a odpuzování
tvorí vychýlku
- používá se vzduchové tlumení (brždení)
-u ampérmetru
nelze používat bocníky, rozsahy se níení prepínáním elektricky a magneticky ekvivalen1ních sekcí cívky (prepínmú
odbocky cívky)
- li 5.
voltmetru
se používá
bocníky
Maf!ndoelektrickV (depréskV)prístroi - prístroje s ot9cnou cívkou - permanen1nímagnet s pólovými nástavci a uvnitr pohyblivá cívka - brzdící moment je vyvolán proudem indukovaným pohybem cívky ve vinutí cívky a v hliníkovém rá1necku,tlumení se nazývá elektromagnetické merí strední hodnotu proudu
..
'
-pri-merení
strídavého proudu ukazuje prístroj nulu -> usmernovac ci termoclánek => pro sinusový prubeh dostáváme efek,tivní
hodnptu JI a I
.
- pro
ampérmetry se"pro zvetšení rozsahu používají bocníky Rb = Rm I (N - l) => N-násobné zvetšení vlastní spotreby prístroje, prm:
- pro
vol~eÍry
vzroste N-krát
.
se zarazuje
predradný
rezistor
o(j; PomeroVIÍ prístroi (lof!Olnetr) - magnetoelektrický prístroj, místo jedné cívky mají dve na sobe pootocené o pevný úhel nevyužívá se direktivního momentu - rovnováha dvou momentu - není stejná mezera mezi pólovými nástavci a cívkami - ruzná indukce údaj prístroju je ve velké rozsahu nezávislý na zmenách napetí a teploty
-
pt
ElektrometrickVzesilovac
- na jeho
vstupu je diferenciální zesilovac se dvema MOSFETy, z emitoru tranzistoru -IN jde na invertující vstup OZ a opacne
- vysokývstupníodporR =1~
- e:xirénme nízké vstupní klidové'proudy - nutne dobre izolovat vstupní svorky
-použití
- použití
..
10-15A
pro merení malýc~ napetí, výstupní napetí n(O'záležína vstupním napetí, pouze na delícím pomeru pro merení malých proudu, výstupní napetí je úmerné vstupnímu proudu, velká nepresnost kvuli maJ.é presnosti prídavných
~~~prí merení napetí Kompenzace napetové nesvmetrie vstupu OZ ~
,.
ve fentoampérech
)
-
zavedením malého napetí na invertující vstup OZ, které kompenzuje napetovou nesymetrii tak, aby na výstupu bylo v klidu nulové
napetí Paralelní C/A »revodnlk s komvarátorv - doba prevodu je urcena spínacími dobami komparátoru a hradel (doba ustálení napetových komparátoÍ'u )
- jsou rychlé, ale drahé, pro n-bitový prevodník je potreba 2n - 1 komparátoru 10. DvoukanáloVIÍ analof!ovV osciloskop v režimu CHOP-MODE
komparátoru a prenosovým zpoždeným
- rychlé prepínání vstupu A a B pevným kmitoctem behem horizontálIÚho vychylování, kdy je rídící klopný obvod ovládán nezávisle na casové základne a pracuje na kmitoctu 100 kHz až 1 ]\.I[fIz nevýhoda je v omezeIÚ kmitoctu pozorovaného signálu, nebot prepínací kmitocet musí být vždy v podstate vetší než pozorovaný
11. Svínace u inte1!1'átorus OZ v režimu varne!';. nulováni a inte1!1'ace - elektronický jnegrátor režim integrace odpovídá zapojení podle obr. - v režimu pamet je odpojen zdroj Ul,U2by melo být konstantrú v režímu nulování je paralelne k C pripojen vybíjecí rezistor Ry a zdroj UlJe o_~ výstupIÚnapetí se blíží k nule, rychlost vybíjení je urcena hodnotou Ry.C. . "V 12. Vzorkovací obvod s vametí
-
-úkolem
vzorkovacíjednotky
j~ odber vzorku signálu, tj. zjištení jeho hodnoty v okamžiku odberu vzorku a udržení této hodnoty až
do príchodu dalšího vzorku' - minímálrú nabíjecí konstanta 'u = Rl.C ve stavu sledování a maximálrú vybíjecí casová konstanta 'u = RJ.C ve stavu pameti - OZ je zapojen jako sledovac napetí 13. Rezonanc1Úmeric indukcnosti a kavacitv a) laditelný oscilátor pripojen na rezonancní obvod b)pevný oscilátor pripojen na laditelný rezonancní obvod
-
- obsahuje
indikátor rezonance je napetí na kmitavém obvodu maximálrú
-pri rezonanci
14. Meretíí odnoru diJ!Ítálnílnmultimetrem ve c!vrvodicovém zavoiení
- proudový
-je vhodné
zdroj I je plovoucí a jeho svorky jsou spojeny se svorkami CV na mereném odpom pro merení malých napetí
- odpor prívodových drátu se neprojeví díky vehni malému proudu tekoucímu do CV 15. TemwclánkovV oscilátor uvnitr univerzálního cítace svolecne s dekadickou delickou frekvence
- vysoká
frekvencní
i teplotrú
charakteristika
- teplotrú koeficient kmitoctu TKF
I
=
ID1fX
Ijmenavitá
- I min . (Tz -
TJ)
16. Složkv amvlituduvémodulace(frekvenceamvlitudv)
- pri amplitudové vztahu A
modulaci se pod vlivem modulacního napetí s frekvencí fm sinusove mení konstantrú amplituda nosné vlny podle
=An (1+asinmm
.t) ,kde mm = 2. 11:'lm' a se nazýváhloubkaamplitudovémodulace
- modulovanýsinusovýproúd i = A. sin(mn.t + !jI)= An[sinmn.t + ~ cos(mnvyjadruje okamžitou hodnotu modulovaného vysokofrekvencního a fu + fm. Príslušné amplitudy techto složek jsou Au, a /2 . Au a a /2 . Au
17. Cinitel stabilizace u stabilizovaného zdroie
mm)'t - ~ cos(mn+ mm)'tJ, vztah
proudu, který se skládá ze trí strídavých složek s kmitocty fu, fu -
fm
/'
.
- stabilitu výstupního napetí ovlivnují: zmeny proudového zatížení, zmeny vstupního (sítového) napetí, zmeny parametru soucástek, zmena teploty okolí a teplo vyzárené vlastrúm zdrojem
- stabil lZacm C1illte1 p =--Uz '
v.
v'
.
.
!~.ul
Ul AUz 18. Podle ceho se vosuzuje kvalita obdélníkového sif!1lálu?
- dobou
nábežné Tu a sestupné Ts hrany, merí se od O,LUm do 0,9,Um
- sinusového: cinitelem zkreslení TIID = soucet vyšších harmonických / Ul ~ trojúhelníkového: NL = dU/dm
19. Funkce selektivníhoclenuu oscilátoru 20. Jak se získává wstuvní navetí UORT. Ufrekvencní svntézv svntenzátorem? - prístroje využívající prímé císlicové syntézy genemjí výstupní signál pomocí frekvencních delicek násobicek (s pevnÝ91ÍnásobíCÍ1nÍ koeficienty), smešovacu a pásmových propustí prímo ze signálu referencního krystalového oscilátoru. ' 21. Merení tevlolv elektrickVm odvorovVm tevlomerem - teplotIÚzávislost odpom kovu na teplote a) kovové - nik1- citlivejší než platina, ale raguje na agresivní prostredí - platina - 100 ohmu pri O°C,cím menší proud, tím je vyšší citlivost
- drátené
a vrstvené
b) Dolovodicové- monokrvstalické
-
nA hlÍzi kremíku
l~c.iné m~ií kv~(lr"tidmn
"h"r"ktPri<:Tikn
- polokrystahcké
pozistory
- termistory,
jsou !OXcitlivejší než kovové, charakteristika je silne nelineánú, negastory (NTC) a
(PTC), malé rozmery, ruzné hodnoty B kus od kusu, zarazují se do obvodu, které se sníží vliv B
22. Piezoelektrické snimace. 1!.°užití vibrace, zrycWení (akcelerometry), merení dráhy (polohy) - malý zdvih na sílu, tlak, síla, (moment) 23. Mereni teplotv ternwc7.ónkem - pracují na principu termoelektrického jevu - dva ruzné materiály v míste spoje vzniká elektrický potenciál- Fe-Ko (železo-konstantan), od -200 do 600°C, A -=5,8mVIlOOOC - Cu-Ko (med-konstantan), od -200 do 600°C, A = 4,7mv/l00°C - Chrommel-Kapel, od-50 do 6000C,A = 4,2mVIl00°C "-. - Chromme1-Alumel,od -50 do 1O00°C,A = l,lm VIIOO°C - RhPt-Pt, od Odo 1O00°C,A ==1,1mV/lQO°C
-
-Dewarova nádoba - termicky oddelená nádoba od okolí (termoska -využívají tepelného zárení v celé oblasti vlnových délek
24. Radiacní pvrometrv
vzniká teplo
s ledem, který se pomalu premenu je na led O°C)
.
T
i
E = CF' T4 - platí pouze pro absolutne cerné teleso, v opacných prípadech E = s. CF. Ts4, Ts = .. emisivita 8necerných záricu je silne závislá na jakosti povrchu telesa, materiálu a teplote 25. Merení koncentraci vodlkovVch ioJltUpH
- kyselé prostredí pH < 7, neutrální roztok pH = 7, zásaditý roztok pH > 7 - potenciometrické metody, s1lÍ1i1acemjsou elektrodové clánky, skládající se z merící
a srovnávací elektrody, merítkem pHje rozdíl
potenciálu mezi obema elektrodami
.
- teplota roztoku má velký vliv na merený potenciální rozdíl merící elektrody - sklenené, vizmutové, antimovaná, srovnávací elektrody porátový pH ==9, fsalátový pH ==4, fosfátový pH = 7
-
- kalomelové
.
a chloridostríbrné
26. Mefeni tocivého momentu - merení pomocí brzdy - rotor je bržden, síla se prenáší na stator, merí se síla - mechanická brzda - pro malé výkony; hydraulická
-elektrická - vírivá - brzdí
- generátorická
- merení
se vírívými proudy, nutno chladit
pomocí pružného meziclenu - mezi motor a záteží se pridá pružný clen, pomocí tenzometru se merí.deformace pružného clenu, signálje odváden pomocí kartácku, transformátorové vazby, kapacitních vazeb, elektromagnetického pole, modulovaného inITacerveného zárení merení pomocí optroelektronického senzoru s prekrytím clon - dva kotouce tesne u sebe uchycené, ovšem vzdáleneji od sebe merení pomocí senzoru kroutícího momentu s úhlovou deformací - dve ozubená kola vzdálená od sebe, každé ozubené kolo snímá indukcní snímac, merí se fázový posun snímacu 27. Mereni vlhkosti vzduchu - psychometry - je založena na adibatickém sycení plynu, dva teplomery - suchý a mokrý. Suchý teplomer udává teplotu mereného plynu, mokrý teplomer je navlhcován vodou vzlínající tkaninou, odparováním vody z mokrého teplomeru se odebírá Z neho potrebné výparné teplo hygrometry - schopnost nekterých látek udržovat svoji vlhkost s vlhkostí okolního plynu - vlasový - závislost relativního prodloužení vlasu na vlhkosti není lineární - meteorologie elektrolytické hygrometrická sonda AlZO3, pozlaceným povrchem difuncuje ze vzduchu do naparené vrstvy vodní pára, která po absorpci v pórech vrstvy mení elektrický odpor snímace v závislosti na parciálním tlaku vodní páry v mereném okolním plynu s kapalným elektrolytem LiCI kondenzacní - využívá rosného bodu, ochlazujeme merený vzduch tak dlouho, až zacne voda ve vzduchu kondenzovat
-
.. -
-
-
- Peltieruv clánek na zrcátku se sráží vodní pára a tím se mení odráživost svetla, které se na nej vysílá a poté se merí odražené svetlo -merení vlhkosti sypkých materiálu.- materiál zvážíme a dostatecne vysušíme, opet zvážíme
-merení
vlhkosti plošných materiálu
- elektromagnetické
vlnení (16Hz a výše), meríme dielektrické zmeny
-permitivita
28. De(ormacni tlakomerv - využití pružné deformace, velká prestavující síla umožnující použití prídavného zarízení k signalizacia a dálkový prenos, velký merící rozsah, dostatecná presnost trubicové (Bourdonské), membránové - deformace je menší než deformace trubice => mechanický prevod, vlncové, krabicové 29. Absolutní s1ÚllUlh!mechanického kmitám "" vzhledem k seismické (setrvaCllé)soustave - gravitacní hmota zeme soustavaje popsána rovnováhou setrvacné, direktivní a tlumící síly 30.. Rvchlost proudeni a pruJok kapa/inv
-
- merení
v otevreném a uzavreném kanálu
-objemové
-
merení plováckové pfUtokomery (rotametr) šroubový vodomer, turbínový - magnetický nebo optický snímac otácení lopatek, lopatkový, deformaCllÍ senzorprekážka na pružném clenu, dochází k deformaci, je prímo úmerná velikosti prutoku
-prutokomery:
-pracující na principu rozdílu tlaku: Pitotova trubice, Prandtlova trubice --vírové škrtící orgány - nonnalizovaná clona, nonnalizovaná dýza, nonnalizovaná senzory
-ultrazvukový
Venturiho dýza, ctvrtkruhová dýza, segmentová clona
S1lÍI1lac
-merení
prutokového rozložení rychlosti: laserová anom~trie - merení proudení laserem, metody bezdotykové, jde o neprímé merení, do kapaliny se pridají pevné cástice, od 1Úchž se svetlo odráží, doplerovská, dvojoh1Úsková, lineární - znackovací metoda do kapaliny se pridá napr. barvivo, sul a merí se prutok od jednoho senzoru k druhému korelacní metoda - je to vylepšená oznackovací metoda, výstup se ješte koreluje lunotnostní prutokomery: na principu Coriolisovy síly - termoanemometTy s odporovým drátem, presné, ale drahé, ohríváme drát, který v médiu ochladne a meríme príkon kalometrické senzory - thomasuv válec, spíše pro ustálené proudení 31. Mefení Wškv hladinv
-
-
-
-
-
- prUhledné, plovákové stavoznaky - s promenným zdvihem a vztlakem (nepohyblivý plovák, na který.pusobí vztlaková síla) pneumatické stavoznaky - prímé n).erení hydrostatického tlaku ultrazvakové snímace j pro sypké lunoty kapacitní stavoznaky s neizolovanou a izolovanou elektrodou pro nevodivé a vodiv~ látky 32. Analvzátorv 111vnu - merení koncentrace s~ožek ve vzduchu analyzátor CO2 - srovnávací komora (jen vzduch), mesící komora (vhání vzduch s CO2), nastavení nuly a nastavení mustkového
-
-
-
-
proudu
-
spalovací analyzátor CO2 a CO+H2 analyzátor pro merení obsahu kyslíku, topná spirálka, kompenzacní spirálka, nastavení nuly, magnetem se vytvárí
-
- magnetický
nehomogel11Úmagnetické pole, ve kterém vzniká proud kysliku (studený vzduch je paramagnetický, vzduch ohrátý nad Curierovou teplotu 700°Cje diamagnetický), pomerem odporu urcíme pomer kyslíku
- infracervený
- 2 infi:azárice,
analyzátor
pracuje
jako
srovnávací,
vyhodnocuje
se rozdíl,
pomer
mezi dvema
systémy
-elektrolytický analyzátor - použití hlavne ve spalovacích motorech A -sondy, poUžíváse tuhý elektrolyt zrO2, vzduchová pracovní nápln, jejich úkolem je urcit obsah kyslíku ve výfukových plynech 33. Tenzome!rV - senzory, které se defonnují spolu s materiálem a tím se mení svuj dpot, problém je prichycení tenzometru k merenému materiálu, musí být dokonale prilepen, aby se defonnoval stejne jako materiál
-drátkové - defonnace drátku tenzometru vyvolá odpovídající zmenu odporu, který se merí, lineární prubeh, nižší citlivost -polovodicové jsou více citlivé než kovové, jsou znacne nelineární a teplotne závislé, kovové mají odpor v rozmezí 100-1 OOOQ
- monokrystalické (presné, ale drahé), polokrystalické (méne presné, ale dostacující, levné), vyšší teplotní závislost než kovové, nelineární prubeh strunové - pro merení velKých objektu, napr. mosty - vrstvené ~ predevším pro merení tlaku, cím vetší teplota, tím vetší problém s její eliminací r trívodicové (komparakcní) a ctyrvodicové zapojení - stejnosmerné napájení žádná jalová složka, malé napetí 34. Inkrtt1tUt.1Itabúrotacní snímac (Gravuv kód) - tento kód se pri prechodu do sousední polohy mení pouze v jednom bitu a proto je detekce a korekce chYbYsnadná výhodou Gtayova kódu je to, že dve po sobe následující kódová slova se od sebe liší vždy pouze v jednom bitu a nemuže zde tedy vzniknout zcela nesprávný údaj ani v prípade, ž~se kotouc zastaví v poloze mezi dvema kódovými slovy 35. Mefem umizuj,ícfho tálení proporcionální, korónové (podmínkou výboje je nehomogenní pole) a scintilacní (lutniniscence)
-
-
-
-
--
krátké
vlnové
-ionizacní
délky
komora
~
-
alfa, beta, gama,
kosmické
zárení
skládá se z dutého válce (katody) a uprostred je tyc (anoda), zárení proniká dovnitr okénkem na cele válce a
vyvolává elektrické impulsy, cím kratší vlnová délka, tím je vetší maximum ampltud impulsu
-polovodicové detektory - vytvárí pár elektronu - der - scintilacní detekcní jednotka s optickým svetlovodem
- využívá
fotonásobiee
36. Na co se DoufJvajiindukcnostni snimace?
-nevyUŽívajíparadayova
.
zákona, jsou pasívní senzory, v 1Úchžje merená velicina prrvádena na zmenu indukcnosti (jedna cívka) nebI
vzájenmé indukcnosti (dve cívky)
.
--teplotní - merení nízké teploty lmK až 5K, složen z paramagnetické soli, mení se magnetická susceptibi1ita \ polohové - s vírivými proudy, s promennou mezerou a plochou, s otevreným obvodem, diferencní snímac s promenným v pravé a levé cásti akcelerometry 37. KaI1acittú$n!mace - teplotní - pro merení nízkých teplot O,lK až 72K, jako dielektrikum se používá keramické sklo (perovskit)
-
polohové - deskové --"k""l""Ortl"trv
jednoduché a diferencní s promennou mezerou, deskové s vrstvou dielektriky a promennou me~erou
odporem
-
- výšky hladiny s neizolovanou a izolovanou elektrodou pro nevodivé a vodivé látky 38. Pomer sousednich frekvencí tretinooktanového pásma V]: 3 ,
[
V2
39. DelJa modulace -je to modulace amplitudová - signál se prevede na diskjunktivní hodnoty v pevných casových intervalech pri prechodu signálu nahoru se vyšle kladný impulz a dolu záporný impulz - je jen málo odolná proti rušem 40. Frekvencni závislost u mustku
-
- nem to st~nosmerne
napetová, muže být i strídave napetová
Pozn. Komparocní metoda - porovnáváme merenou velicinu se známou velicinou Substitucni metoda - zde se provádí náhrada merené veliciny známou velicinou Prepínání vstupu A a B casQVOuzákladnou v režimu ALTERNATE, tzn., že v l.behu CZ je na vychylovací desticky pripojen napr. kanál A, v 2.behu CZje pripojen kanál B Elektrodynamické prístroje -použití namerem elektrického výkonu, drívej pro merem I, U (cívky do série)
-pevná
- protože
cívka (proud), pohublivá cívka (napetí) merí soucasne U i L je možné prístroj pretížit, aniž by rucicka presáhla merící rozsah
Ferodynamické prístroje
-stejne jako elektromagnetické, obe cívky mají ale jádro z elektricky mekkého materiálu
Mereni impedance absolutní hodnota impedance se urcuje z pomeru amplitudy napetí na impedanci a z amplitudy proudu (je-li jedna velicina konstantní, sta( merit pouze druhou)
-
-mustkové - nejvyšší
merice - nejrozšírenejší pro rychlé merem, prOmereIÚ na cizkých i vysokých kmitoctech presnost u mustku vyvažovaného do pravé rovnováhy (kdy je presnost mustku nulový)
Mereni teploty pyrometrem
-spektrálIÚ (jasové) - úzké spektrálIÚ pásmo v oblasti viditelého
spektra, mizející vlákno - porovnáváme jas rozehrátého vlákna a merenéh
telesa, šedý klin - vtahujeme klin a tím meIÚmeintenzitu svetla
- pásmové - detektroremjsou
fotoclánky, mužeme merit rychlejší zmeny teplot, využívá širší spektrá!Jú pásmo
-barvové - ve dvou barvách cervené a zelené Snúnace mechanického kmitání ~ merem pohybu telesa vuci nejakému bodu
-re1atiVIÚ- vzhledem k nejakému objektu, používají se snímace druhá na sledovaném objektu -dotykové, bezdotykové: indukcm, kapacitní, optické, nejcasteji -problém u merem vibrací rotacmch teles
dr~
rychlosti a zrychleIÚ, pricemž jedna cást je na referencIÚm objektu a
se urcuje zrychlem 'na snímaci
Akcelermntery - indukcní, tenzometrický, je možno zapojit jako kapacitní, piezoelektrický Indukcní snúnace využívají Faradayova zákona - akcelerometry, prutokomery pro vodivé kapaliny
-
Weinuv mustek a mustek Wheatstoneova typu - frekvencne nezávislý mustek Co má vliv na sttibilitu oscilátoru?
Na cem závisí rozlišovací schopnost digitálm7w osciloskopu? \ - je dána vlastnostmi použitého A/C prevodniku, nikoliv kvalitou obrazovky. Je urcena poctem kvantizacních ÚTOVIÚ, které muže prevodní1 rozlišit v mericím rozsahu. Napetová citlivost je dána pomerem maximálIÚhodnoty a poctu kvantizaCIÚchÚTOVIÚ A/C prevodníku. luJ..1z.)(u,...",l.l""t - t""}",uPrtprM,,r
