KWALIFIKACJA ELM4 - CZERWIEC 2023

PYTANIE NR 8.
Którego przyrządu pomiarowego należy użyć do pomiaru sygnału wyjściowego mostka tensometrycznego przedstawionego na rysunku?
Ilustracja przedstawia schemat mostka tensometrycznego, który jest używany w kontekście pomiarów w automatyce, co jest
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Sygnał wyjściowy mostka tensometrycznego jest napięciem (zwykle małym, różnicowym), które powstaje wskutek niezrównoważenia mostka.
Aby zmierzyć napięcie, stosuje się woltomierz. Watomierz mierzy moc, omomierz rezystancję, a amperomierz prąd, więc nie odpowiadają one wielkości wyjściowej mostka.

Pełne wyjaśnienie:

Mostek tensometryczny jest układem rezystancyjnym (odmiana mostka Wheatstone’a), w którym zmiana rezystancji tensometru(ów) powoduje niezrównoważenie mostka. Skutkiem tego na jego wyjściu pojawia się napięcie wyjściowe (często mierzone jako napięcie różnicowe między dwoma węzłami wyjściowymi). To napięcie jest sygnałem, który następnie bywa wzmacniany i przetwarzany w torze pomiarowym automatyki.

Dlatego właściwym przyrządem do pomiaru sygnału wyjściowego mostka jest "Woltomierza.", ponieważ woltomierz służy do pomiaru napięcia elektrycznego. W praktyce, ze względu na małą amplitudę sygnału, często używa się mierników o dużej impedancji wejściowej lub specjalizowanych przyrządów/torów pomiarowych, ale mierzona wielkość pozostaje napięciem.

Pozostałe odpowiedzi są typowymi "pułapkami" wynikającymi z pomylenia wielkości:

  • "Watomierza." – watomierz mierzy moc (zależną od napięcia i prądu), a nie bezpośredni sygnał wyjściowy mostka. Do oceny działania mostka nie mierzy się w pierwszej kolejności mocy.
  • "Omomierza." – omomierz mierzy rezystancję. Tensometr jest elementem rezystancyjnym, więc rezystancję można mierzyć przy diagnostyce, ale pytanie dotyczy sygnału wyjściowego mostka, którym jest napięcie, a nie rezystancja.
  • "Amperomierza." – amperomierz służy do pomiaru prądu. W moście płyną prądy gałęziowe, jednak sygnał informacyjny "na wyjściu" jest standardowo traktowany jako napięcie niezrównoważenia.

Wskazówka egzaminacyjna: jeśli w pytaniu pojawia się "wyjście" układu pomiarowego, najpierw ustal, jaka wielkość jest wyjściem (U, I, R, P), a dopiero potem dobierz przyrząd. W mostku Wheatstone’a/tensometrycznym wyjściem jest napięcie różnicowe.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Mostek tensometryczny to układ (zwykle mostek Wheatstone’a) z tensometrem lub kilkoma tensometrami jako rezystorami. Służy do zamiany małej zmiany rezystancji tensometru (od odkształcenia) na mierzalny sygnał napięciowy, wykorzystywany np. w pomiarze siły, masy i ugięcia.
W samym tensometrze zmienia się rezystancja, ale w moście te zmiany powodują niezrównoważenie układu. Efektem niezrównoważenia jest różnica potencjałów między węzłami wyjściowymi, czyli napięcie. To napięcie jest wygodne do wzmacniania i dalszego przetwarzania w automatyce.
Do pomiaru sygnału wyjściowego mostka stosuje się woltomierz, bo mierzona wielkość to napięcie (często napięcie różnicowe). W praktyce ważna jest też wysoka impedancja wejściowa miernika, aby nie obciążać mostka i nie zafałszować wyniku.
Omomierz może być przydatny przy diagnostyce (np. sprawdzeniu rezystancji tensometru lub przerw w przewodach), ale nie jest właściwy do pomiaru sygnału wyjściowego mostka podczas pracy. Sygnałem informacyjnym mostka jest napięcie niezrównoważenia, więc do tego służy woltomierz.
Gdy napięcie wyjściowe mostka jest bardzo małe (typowo w zakresie mV) i wymaga wzmocnienia, filtracji lub pomiaru różnicowego o dużej czułości. Wzmacniacz tensometryczny kondycjonuje sygnał do poziomu akceptowanego przez wejście analogowe PLC lub moduł pomiarowy, ale mierzona wielkość nadal jest napięciem.
Amperomierz mierzy prąd i włącza się go w szereg, co zmienia warunki pracy obwodu. Wyjście mostka tensometrycznego ocenia się przez napięcie między punktami wyjściowymi; włączanie amperomierza w tor wyjściowy zwykle nie odpowiada temu, co chcemy zmierzyć, i może zniekształcić pomiar.
Watomierz służy do pomiaru mocy elektrycznej (związanej jednocześnie z napięciem i prądem). W moście tensometrycznym interesuje nas sygnał pomiarowy odpowiadający odkształceniu, czyli napięcie niezrównoważenia. Pomiar mocy nie daje bezpośredniej informacji o ugięciu/naprężeniu i nie jest typowym pomiarem wyjścia mostka.
Najczęstsze błędy to: mylenie rezystancji tensometru z wielkością na wyjściu mostka, wybór omomierza "bo tensometr jest rezystorem", oraz nieuwzględnienie, że mostek podaje sygnał napięciowy (często różnicowy). Inny błąd to wybór amperomierza bez analizy, co jest mierzone.
W typowym schemacie mostka zasilanie jest podawane na jedną przekątną, a wyjście pomiarowe jest na drugiej przekątnej. Wyjście to dwa węzły, między którymi mierzy się różnicę potencjałów. Jeśli na rysunku są oznaczenia typu Uwy+, Uwy− albo "OUT", zwykle wskazują punkty pomiaru napięcia.
Najczęściej tak, ponieważ wyjście mostka jest napięciem między dwoma punktami, a nie względem masy. Zwykły woltomierz nadal mierzy napięcie między dwoma zaciskami, ale przy bardzo małych sygnałach istotne są: czułość, stabilność oraz wysoka impedancja wejściowa. W zastosowaniach przemysłowych rolę tę często pełni tor pomiarowy/wzmacniacz.
info

To pytanie poprawnie rozwiązuje 61% zdających egzamin. średnie

Eksperci podkreślają: "Sygnał wyjściowy mostka tensometrycznego jest napięciem (zwykle małym, różnicowym), które powstaje wskutek niezrównoważenia mostka.Aby zmierzyć napięcie, stosuje się woltomierz."

Źródła:

  • Wikipedia: Wheatstone bridge — https://en.wikipedia.org/wiki/Wheatstone_bridge (dostęp: 2026-03-01)
  • Wikipedia: Strain gauge — https://en.wikipedia.org/wiki/Strain_gauge (dostęp: 2026-03-01)
  • National Instruments: Strain Gage Measurements (podstawy mostków i napięcia wyjściowego) — https://www.ni.com/en/support/documentation/supplemental/06/strain-gage-measurements--a-tutorial.html (dostęp: 2026-03-01)

Materiały:

  • Podręcznik z metrologii elektrycznej (działy: przyrządy pomiarowe, pomiar napięcia i prądu)
  • Materiały o czujnikach tensometrycznych i mostku Wheatstone’a (notatki do automatyki/pomiarów)
  • Dokumentacje wzmacniaczy tensometrycznych i modułów wejść analogowych (opis sygnałów różnicowych)

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego