10.Содержание отчета
1.Формулы статистической обработки результатов прямых многократных измерений.
2.Построение гистограммы и проверка распределения результатов измерений на соответствие нормальному распределению.
11.Контрольные вопросы
С какой целью, и в каких случаях выполняют многократные измерения?
Как исключить грубые погрешности?
Для чего необходимо построение гистограммы?
Какие существуют критерии для проверки принадлежности результатов многократных измерений нормальному распределению?
Как оценить доверительные границы случайных погрешностей?
Какие погрешности определяют как "неисключенные систематические погрешности" (НСП) и примеры этой погрешности.
Правила суммирования НСП.
Правила суммирования НСП и случайных погрешностей.
Лабораторная работа № 13 поверка газоанализатора
1. Задачи работы
Изучение принципа работы и устройства газоанализатора, на примере оптико-акустического газоанализатора.
Проведение поверки прибора с помощью приготовленных эталонных смесей.
Оценивание погрешностей поверяемого газоанализатора, построение градуировочной характеристики, оценивание браков поверки 1-го и 2-го рода, оценивание аддитивной и мультипликативной погрешностей газоанализатора.
2. Описание экспериментальной установки
В данной лабораторной работе предлагается измерить концентрацию одного из парниковых газов – метана на лабораторной установке, содержащей макет инфракрасного (ИК) газоанализатора. Принцип действия ИК газоанализатора основан на измерении поглощения инфракрасного излучения газовой смесью, содержащей метан.
Лабораторная установка состоит из макета ИК-газоанализатора, вольтметра и баллонов с поверочными газовыми смесями. Структурная схема макета газоанализатора представлена на рис. 13.1.
Рис. 13.1. Блок-схема макета ИК газоанализатора.
Для формирования инфракрасного потока используется излучатель (И), который представляет собой нихромовую спираль. Нагреваясь, она излучает в инфракрасном диапазоне спектра. Для снижения помех в макете газоанализатора используется переменный сигнал. Для этого поток от излучателя (И) периодически перекрывается с помощью обтюратора (2), который открывает или закрывает кювету с частотой 40 Гц (частота работы двигателя ).
Инфрасное излучение попадает в кювету, имеющую прозрачные для ИК-излучения окна. В кювету подаются из баллонов газовые смеси (Г) азота и метана с различной концентрацией. Если кювета заполнена чистым азотом, не поглощающим ИК излучение, то изменений в величине инфракрасного потока не происходит. Такой газ называется нулевым. Если кювета заполнена смесью метана и азота, то происходит поглощение потока инфракрасного излучения. Чем больше концентрация метана в газовой смеси, тем больше происходит ослабление инфракрасного потока на выходе из кюветы.
После кюветы излучение проходит через выбранный с помощью ручки один из интерференционных фильтров (1). Один фильтр является рабочим, пропускающим в полосе поглощения метана на длине волны 3,3 мкм с полосой пропускания Δλ ≈ 0.1 мкм и с пропусканием около 40 %, а другой - эталонным, пропускающим излучение в окне прозрачности на длине волны λ=3,79 мкм (вне полосы поглощения метана).
Затем выделенная фильтром часть светового потока регистрируется пироэлектрическим фотоприемником (ФП), периодический электрический сигнал усиливается и через выпрямитель (ВП) поступает в стрелочный индикатор и цифровой вольтметр. Во время выполнения лабораторной работы экспериментальные данные, полученные при измерении, с цифрового вольтметра заносят в протокол, подготовленный предварительно.
Блок питания (БП) формирует питающие напряжения для всех узлов макета, в схеме БП присутствует генератор Роэра, который предназначен для получения питающего излучатель напряжения.
Величина сигнала пропорциональна концентрации метана в газовой смеси. В соответствии с включенным в данный момент фильтром на приемнике формируется одно из напряжений:
(13.2)
(13.3)
где: к1 и к2 – коэффициенты передачи оптического электронного блоков газоанализатора на эталонной и рабочей длинах волн соответственно.