- •Обработка результатов многократных измерений.
- •Электронные цифровые вольтметры.
- •Измерение электрических сопротивлений.
- •Резонансный метод измерения частоты.
- •Гетеродинный метод измерения частоты.
- •Измерительная информация.
- •Цифровой метод измерения частоты.
- •Решение
- •1. Модульный принцип объединения средств измерений в систему.
- •1. Место эвм и микропроцессоров в информационно-измерительных системах.
- •2. Термоэлектрический метод измерения мощности радиосигналов
- •2. Обработка результатов многократных измерений.
Гетеродинный метод измерения частоты.
Гетеродинный метод измерения частоты - это метод, основанный на принципе гетеродинации. Он используется для измерения частоты сложных сигналов, которые не могут быть измерены прямым способом.
Принцип гетеродинации заключается в том, что два сигнала с разными частотами смешиваются в нелинейном элементе, таком как диод или транзистор, и создают новый сигнал с разностью их частот. Этот новый сигнал называется гетеродином.
В гетеродинном методе измерения частоты, исходный сигнал смешивается с опорным сигналом, который имеет известную частоту. Результатом смешивания является гетеродинный сигнал с частотой, равной разности между частотами исходного и опорного сигналов. Затем гетеродинный сигнал проходит через фильтр, который удаляет все частоты, кроме разности между исходным и опорным сигналами. Таким образом, полученный сигнал имеет частоту, которая пропорциональна частоте исходного сигнала.
Преимуществом гетеродинного метода измерения частоты является возможность измерения частоты сложных сигналов, таких как сигналы с широким спектром или несинусоидальные сигналы. Кроме того, этот метод имеет высокую точность и стабильность измерений.
Гетеродинный метод используется в различных областях, включая радиосвязь, радиолокацию, аудио и видео обработку сигналов, анализ спектра сигналов и другие приложения, где требуется измерение частоты сложных сигналов.
Измерительная информация.
Измерительная информация - это данные, полученные в результате измерений физических величин с использованием средств измерения. Эта информация представляет собой количественные или качественные описания измеренных объектов или явлений. Она может включать в себя числовые значения, графики, диаграммы, отчеты, картины или другие типы представления результатов измерений.
Измерительная информация играет важную роль во многих областях, таких как наука, промышленность, медицина и техника. Она используется для контроля процессов производства, проведения научных исследований, мониторинга параметров окружающей среды, диагностики и многих других целей.
Качество измерительной информации зависит от точности, надежности и полноты проведенных измерений, а также от правильной обработки и интерпретации полученных данных. Важно также учитывать контекст измерений и их условия, чтобы правильно толковать измерительные данные и применять их в соответствующих областях.
З адача Решение. Приближенное значение потребляемой мощности. будет равно
Вт
Этот результат будет содержать методическую погрешность, вызванную потреблением мощности вольтметром, абсолютное значение которой будет равно
, где
Следовательно,
Вт.
Относительное значение методической погрешности будет равно
.
Билет 12
Цифровой метод измерения частоты.
Цифровой метод измерения частоты основан на использовании электронных схем и микропроцессоров для измерения количества циклов сигнала за определенный период времени. Этот метод позволяет измерять частоту с высокой точностью и скоростью, а также обеспечивает устойчивость к шумам и помехам.
Для измерения частоты в цифровых системах используется так называемый частотомер, который работает по принципу подсчета количества циклов сигнала за заданный период времени. Частотомер может быть реализован как отдельное устройство или встроен в микропроцессор.
В цифровых системах измерение частоты происходит следующим образом:
1. Сигнал, частоту которого необходимо измерить, поступает на вход частотомера.
2. Частотомер начинает подсчитывать количество циклов сигнала за определенный период времени.
3. По истечении заданного периода времени, частотомер останавливается и результат измерения сохраняется в памяти устройства.
4. Результат измерения может быть выведен на дисплей или передан в другое устройство для дальнейшей обработки.
Цифровой метод измерения частоты имеет ряд преимуществ по сравнению с аналоговыми методами, таких как высокая точность, скорость и устойчивость к шумам и помехам. Он широко используется в различных областях, включая науку, технику и медицину, для измерения частоты в таких приложениях, как контроль частоты генераторов, измерение скорости вращения двигателей, анализ спектра сигналов и других сигналовых процессов.
2. Метрологические характеристики средств измерений.
Метрологические характеристики средств измерений определяют их способность обеспечивать точность и надежность при измерениях. Некоторые из основных метрологических характеристик включают:
1. Точность: Это способность измерительного устройства давать результат близкий к истинному значению измеряемой величины.
2. Разрешение: Минимальное изменение измеряемой величины, которое может быть обнаружено измерительным устройством.
3. Чувствительность: Способность измерительного устройства обнаруживать и реагировать на малые изменения измеряемой величины.
4. Линейность: Это свойство измерительного устройства давать результат, который пропорционален измеряемой величине в определенном диапазоне.
5. Устойчивость: Способность измерительного устройства сохранять стабильность и надежность измерений в течение времени.
6. Воспроизводимость: Возможность получить одинаковые результаты при повторном измерении тех же величин с использованием того же измерительного устройства.
7. Временные задержки: время, за которое измерительное устройство выполняет измерение и отображает результат.
Эти метрологические характеристики важны для оценки и выбора средств измерений, поскольку они определяют их пригодность для конкретных задач измерения. Точные и надежные измерения имеют решающее значение в различных областях, таких как производство, научные исследования, медицина и технические приложения.
Задача
Решение аналогичное задачи в билете 11
Ответ: ; Вт.
Билет 13
Цифровой метод измерения интервалов времени.
Цифровой метод измерения интервалов времени основан на использова-нии электронных схем и микропроцессоров для измерения временных ин-тервалов с высокой точностью и скоростью.
Для измерения интервала времени в цифровых системах используется так называемый счетчик, который работает по принципу подсчета импульсов. Счетчик может быть реализован как отдельный устройство или встроен в микропроцессор.
В цифровых системах измерение интервала времени происходит следую-щим образом:
1. Сигнал, который необходимо измерить, поступает на вход счетчика.
2. Счетчик начинает считать импульсы, которые поступают на его вход.
3. Когда сигнал заканчивается, счетчик останавливается и результат изме-рения сохраняется в памяти устройства.
4. Результат измерения может быть выведен на дисплей или передан в другое устройство для дальнейшей обработки.
Цифровой метод измерения интервалов времени имеет ряд преимуществ по сравнению с аналоговыми методами, таких как высокая точность, ско-рость и устойчивость к шумам и помехам. Он широко используется в раз-личных областях, включая науку, технику и медицину, для измерения вре-менных интервалов в таких приложениях, как синхронизация систем, изме-рение скорости и длительности сигналов, а также для контроля времени в медицинских устройствах.
Классификация методов измерений
Методы измерений могут быть классифицированы по различным критериям, включая тип измеряемой величины, применяемые техники и технологии. Ниже приведены основные категории классификации методов измерений:
1. Прямые и Косвенные методы измерений:
- Прямые методы основаны на измерении и регистрации искомой величины непосредственно.
- Косвенные методы измерений позволяют определить значение искомой величины через измерение других величин и использование математических зависимостей.
2. Точные и неточные методы измерений:
- Точные методы характеризуются высокой точностью и надежностью, в то время как неточные методы имеют большую погрешность измерений.
3. Непрерывные и дискретные методы измерений:
- Непрерывные методы выполняют измерения в течение непрерывного периода времени или изменения величины.
- Дискретные методы проводят измерения в определенные моменты времени или при определенных значениях величины.
4. Неразрушающие и разрушающие методы измерений:
- Неразрушающие методы позволяют проводить измерения без воздействия на объект измерения.
- Разрушающие методы могут привести к изменению или повреждению объекта измерения.
5. Оптические, электрические, механические и другие методы:
- Указанные выше методы измерения исходят из используемых для измерения технологий и принципов.
Классификация методов измерений может варьироваться в зависимости от конкретного контекста и области применения.
Задача
Для аналогового вольтметра с классом точности р = 1,5 максимальная абсолютная погрешность равна (рис. 5.1):
,
Г де р – класс точности;
XN – нормирующее значение измеряемой величины, равное пределу измерения
=0,015 В.
Приведённая погрешность:
Относительная погрешность:
В соответствии с правилами округления результат измерения имеет вид
0,870 0,015 В
Билет 14
1. Низкочастотные генераторы.
Низкочастотные генераторы - это электронные приборы, которые генерируют электрические сигналы с частотой в диапазоне от нескольких герц до нескольких килогерц. Они используются в различных областях, включая тестирование и настройку электронных устройств, аудио- и видео-технику, медицинские прибо-ры, научные исследования и т.д.
Основные характеристики низкочастотных генераторов:
1. Диапазон частот: диапазон частот, в котором генерируется сигнал.
2. Форма сигнала: форма волны, которую генерирует прибор (синусоидальная, прямоугольная, треугольная и т.д.).
3. Уровень сигнала: максимальный уровень сигнала, который может выдавать генератор.
4. Выходная мощность: максимальная мощность, которую может выдавать ге-нератор.
5. Интерфейсы: наличие интерфейсов для управления прибором и передачи данных.
6. Размеры и вес: размеры и вес прибора, которые могут иметь значение при его использовании.
Низкочастотные генераторы используются для создания точных и контролиру-емых сигналов в низкочастотной области. Они могут быть использованы для те-стирования и настройки аудио- и видео-техники, передачи данных по кабельным каналам, создания медицинских приборов, научных исследований и т.д.
Некоторые низкочастотные генераторы также могут быть использованы для мо-дуляции сигналов или для создания специальных форм волн, таких как шумы или импульсы
2. Методы измерений.
Методы измерения представляют собой процессы и техники, используемые для получения количественных значений величин или параметров. Существует множество методов измерений, которые могут быть использованы в различных областях, таких как наука, техника, медицина, производство и другие. Ниже приведены некоторые примеры методов измерения:
1. Визуальное измерение: Используется для определения размеров и формы объектов с помощью визуальной оценки или использования оптических инструментов, таких как микроскопы, телескопы, лупы и камеры.
2. Электрические измерения: Измерение электрических параметров, таких как напряжение, ток, сопротивление, емкость и др., с использованием различных измерительных приборов, включая мультиметры, осциллографы, резисторы, конденсаторы и другие.
3. Механические измерения: Определение физических размеров объектов с помощью механических инструментов, таких как линейки, штангенциркули, микрометры, измерители углов, датчики деформации и другие.
4. Тепловые измерения: Измерение температуры и тепловых процессов с использованием термометров, пирометров, термопар и других тепловых приборов.
5. Объемные измерения: Определение объема жидкостей, газов или твердых материалов с помощью градуированных пробирок, цилиндров, колб и др.
Это только небольшой набор из многочисленных методов измерений, которые используются в практике. Каждый метод измерения имеет свои особенности, преимущества и ограничения, поэтому выбор подходящего метода зависит от конкретной задачи и требований измерения.
Задача
Для цифрового вольтметра относительная погрешность равна (рис.5.1):
Здесь XK = 10 В предел измерений;
c/d = 0,1/0,05 – класс точности;
Х =7,93 В – показание цифрового вольтметра.
По относительной погрешности определяется абсолютная:
= 0,009 В
В соответствии с правилами округления результат измерения имеет вид
7,930 0,009 В
Билет 15
1. Генераторы высоких и сверхвысоких частот.
Генераторы высоких и сверхвысоких частот (ВЧ и СВЧ генераторы) - это элек-тронные приборы, которые генерируют электрические сигналы с частотой в диа-пазоне от нескольких мегагерц до нескольких гигагерц. Они используются в раз-личных областях, включая телекоммуникации, радиовещание, радиолокацию, ме-дицинскую диагностику, научные исследования и т.д.
Основные характеристики ВЧ и СВЧ генераторов:
1. Диапазон частот: диапазон частот, в котором генерируется сигнал.
2. Форма сигнала: форма волны, которую генерирует прибор.
3. Уровень сигнала: максимальный уровень сигнала, который может выдавать генератор.
4. Выходная мощность: максимальная мощность, которую может выдавать ге-нератор.
5. Интерфейсы: наличие интерфейсов для управления прибором и передачи данных.
6. Размеры и вес: размеры и вес прибора, которые могут иметь значение при его использовании.
ВЧ и СВЧ генераторы используются для создания точных и контролируемых сигналов в высокочастотной области. Они могут быть использованы для тестиро-вания и настройки радиоэлектронных устройств, передачи данных по радиокана-лам, создания радиолокационных систем, медицинской диагностики и т.д.
СВЧ генераторы имеют более высокую частоту, чем ВЧ генераторы, и исполь-зуются в более сложных системах, таких как радиолокационные системы и теле-коммуникационные сети. Они также используются в научных исследованиях, например, для исследования свойств материалов при высоких частотах.
2. Прямые однократные измерения.
Прямые однократные измерения - это метод получения значения измеряемой величины путем прямого сравнения с эталоном или непосредственного считыва-ния показаний прибора. Этот метод является наиболее простым и быстрым, но имеет некоторые ограничения.
Преимущества прямых однократных измерений:
Простота и быстрота выполнения измерения;
Минимальное количество оборудования и процедур;
Возможность проведения измерений в полевых условиях или в труднодоступ-ных местах.
Недостатки прямых однократных измерений:
Ограниченная точность измерения из-за влияния различных факторов, таких как шум, дрейф, нестабильность аппаратуры;
Отсутствие возможности проверки повторяемости результатов;
Невозможность обнаружения и устранения грубых ошибок (промахов).
В некоторых случаях прямые однократные измерения могут быть достаточны-ми, например, для быстрого получения приблизительного значения измеряемой величины. Однако для более точных и ответственных измерений рекомендуется использовать другие методы, такие как многократные измерения или статистиче-ская обработка результатов.
Задача