III. Типові помилки студентів при написанні курсової роботи

Основні типові помилки, крім орфографічних і стилістичних, які тут не розглядаються, пов’язані з невірним проведенням числових розрахунків, з невірним оформленням результатів експерименту, з невірним проведенням розрахунку і аналізу похибок, а також з переведенням одиниць вимірювання фізичних величин у систему СІ. У зв’язку з цим нижче наводяться короткі відомості про одиниці системи СІ і основні вимоги до оформлення результатів експерименту.

Системи одиниць

Таблиця №3. Одиниці Міжнародної системи одиниць СІ.

№	Величина	Назва	Скорочене українське позначення	Скорочене міжнародне позначення	Розмірність
	ОСНОВНІ
1.	Довжина	метр	м	m	L
2.	Час	секунда	с	s	T
3.	Маса	кілограм	кг	kg	M
4.	Сила струму	ампер	А	A	I
5.	Температура	кельвін	К	K	
6.	Кількість речовини	моль	моль	mol	N
7.	Сила світла	кандела	кд	cd	J
	ДОДАТКОВІ
8.	Кут (додаткова)	радіан	рад	rad	—
9.	Тілесний кут(додаткова)	стерадіан	ср	sr	—

Таблиця №4. Похідні одиниці у Міжнародній системі СІ.

Найменування величини	Одиниця вимірювання	Скорочена назва одиниці вимірювання
		Українська	Міжнародна
Площа	Квадратний метр	м2	m2
Об’єм	Кубічний метр	м3	m3
Частота	Герц	Гц	Hz
Густина	Кілограм на кубічний метр	кг/м3	kg/m3
Швидкість	Метр за секунду	м/с	m/s
Кутова швидкість	Радіан за секунду	рад/с, 1/с	rad/s,1/s
Прискорення	Метр за секунду у квадраті	м/с2	m/s2
Кутове прискорення	Радіан за секунду у квадраті	Рад/с2	rad/s
Сила	Ньютон	Н	N
Тиск	Паскаль	Па	Pa
Робота, енергія, кількість теплоти	Джоуль	Дж	J
Потужність	Ватт	Вт	W
Кількість електрики, заряд	Кулон	Кл	C
Електрична напруга, різниця потенціалів, електрорушійна сила	Вольт	В	V
Напруженість електричного поля	Вольт на метр	В/м	V/m
Електричний опір	Ом	Ом
Електрична ємність	Фарада	Ф	F
Потік магнітної індукції	Вебер	Вб	Wb
Індуктивність	Генрі	Гн	H
Магнітна індукція	Тесла	Т	T
Напруженість магнітного поля	Ампер на метр	А/м	A/m
Світловий потік	Люмен	лм	lm
Яскравість	Кандела на квадратний метр, ніт	кд/м2	cd/m2
Освітленість	Люкс	лк	lx
Динамічна в’язкість	Ньютон-секунда на квадратний метр	Н*с/м2	N*s/m2

Сукупність основних і похідних одиниць певної системи величин утворюють систему одиниць. Одиниці, які не відносяться ані до основних, ані до похідних, називаються додатковими (див. таблицю №3). Одиниці, які не входять до жодної системи, називаються позасистемними (таблиця №4).

Таблиця №5. Позасистемні одиниці вимірювань.

Величина	Одиниця вимірювання	Скорочене українське позначення	Міжнародна назва	Скорочене міжнародне позначення	Зв'язок
Довжина	Ангстрем	А	Ǻngström	Ǻ	1А= м
	Мікрон	мк	Micron	mk	1 мк = 1мкм
	Парсек	п	Parallax Secunda	p	1п=30,8 * 1015м
	Світловий рік	-	Light Year	L.Y.	1 світловий рік~300000000 м
Час	Хвилина	хв	Minute	min	1хв=60с
	Година	год	Hour	h	1год=3600с
Маса	Грам	г	Gram	g	1г=10-3кг
	Унція	ун	Ounce	oz	1ун=28,35г
Температура	Градус Цельсія	С	Centigrade Temperature Degree
	Градуси Фаренгейта		Farenheit Temperature Degree
Площа	Ар	ар	are	a	1ар=100 м2
	Гектар	га	hectare	ha	1 га=100 ар=104м2
Об’єм	літр	л	litre	l	1л = м3 1 м3=1000л
Тиск	мм. рт.ст.				760 мм рт. ст. = 1,01*105 Па
	тор	тор			1тор=1 мм.рт.ст.
	атмосфера	атм			1 атм= 1,01*105 Па
Потужність	Лошадина сила	л.с.	horse-power	h.p.	1 л.с.= 736 Вт

Таблиця №6. Множники та префікси кратних та часткових одиниць.

Множник	Префікс	Позначення префікса		Походження назви
		міжнародне	Українське
1018	екса	Е	Е	Від грецького - шість
1015	пента	P	П	Від грецького - п’ять
1012	тера	T	Т	Від грецького - чудовисько
109	гіга	G	Г	Від грецького - велетень
106	мега	M	М	Від грецького – велетень
103	кіло	k	к	Від грецького - тисяча
102	гекто	h	г	Від грецького - сто
101	дека	da	да	Від грецького - десять
10-1	деци	d	д	Від латинського - десять
10-2	санті	c	с	Від латинського - сто
10-3	мілі	m	м	Від латинського - тисяча
10-6	мікро		мк	Від грецького – малий
10-9	нано	n	н	Від грецького - карлік
10-12	піко	p	п	Від іспанського – мала величина
10-15	фемто	F	ф	Від датського - пятнадцять
10-18	атто	a	а	Від датського – вісімнадцять

Розмірність

Розмірністю (dimension) фізичної величини називають вираз, який при коефіцієнті пропорційності 1 відображає її зв’язок з основними величинами системи. Тому розмірністю основної величини слугує її позначення, наприклад L, M, T (див. таблицю №1), а розмірність похідної величини Х має, наприклад, вигляд

(1)

де – показники розмірності.

Формула (1) називається формулою розмірності одиниці даної величини. Величина, у розмірності якої хоча б один показник відмінний від нуля, називається розмірною, а величина, у розмірності якої усі показники розмірності дорівнюють нулеві – безрозмірною.

При утворенні формул розмірності похідних величин користуються наступними теоремами:

1. Якщо числове значення величини С дорівнює добутку числових значень величин А і В, то розмірність С дорівнює добутку розмінностей А і В:

(2)

або інакше, якщо

(3)

то

(4)

2. Якщо числове значення величини С дорівнює відношенню числових значень величин А і В, то розмірність С дорівнює відношенню розмінностей А і В:

(5)

3. Якщо числове значення величини С дорівнює степеню n числового значення величини А, то розмірність С дорівнює степеню n розмірності А:

(6)

Поняття розмірності дає можливість контролювати правильність математичних операцій над величинами. На будь-якій стадії виконання цих операцій ліва та права частини рівності повинні мати однакові розмірності. Шляхом перевірки розмінностей контролюють правильність математичних виразів, їх відповідність фізичному змісту.

Правила округлення

Числові значення величин, з якими маємо справу при проведенні експерименту, є наближеними. Це треба пам’ятати при проведенні обчислень і оформленні кінцевого результату.

Розглянемо такий приклад. Нехай треба визначити густину речовини. При прямому вимірюванні маси і об’єму тіла отримали наступні результати: г і см³. Без критичного підходу до обчислень можна отримати такий результат:

Але оскільки числа 9,38 і 3,46 є наближеними, то останні цифри є сумнівними. Ці числа при вимірюваннях можуть бути такими: перше – 9,39 або 9,37, друге – 3,45 або 3,47. Таким чином, густина тіла, якщо її обчислювати до п’ятого десяткового знаку, може бути такою

Порівняння усіх трьох результатів показує, що вони відрізняються вже другими десятковими знаками і що достовірним є лише перший десятковий знак, а другий – сумнівним. Цифри, що виражають решту десяткових знаків є абсолютно випадковими. Отже, при проведенні наближених обчислень слід дотримуватися певних правил, які сформулюємо нижче, але спочатку визначимо що таке значуща, незначуща і сумнівна цифри числового результату.

Незначущими цифрами числа називаються нулі на початку десяткових дробів, менших за одиницю, і нулі у кінці числа, які замінюють цифри, відкинуті після округлення. Решта цифр є значущими.

Сумнівною цифрою результату вимірювання називається цифра, яка стоїть у розряді, що відповідає старшому розрядові зі значущою цифрою у значенні похибки. Цифри, які стоять зліва від сумнівної називаються достовірними, а праворуч – недостовірними.

Приклад. Числа 586  6; 0,00234  0,00002; 1,00  0,03 містять по три значущі цифри. При округленні числа 299793  1 до значення 300000 = 310⁵ похибка складає 207, тому у отриманому числі сотні є сумнівною цифрою, отже останні два нулі є незначущі цифри.

Похибка звичайно виражається однією значущою цифрою і лише при особливо відповідальних вимірюваннях – двома. Похибка округлюється до однієї значущої цифри. Ця цифра є сумнівною, оскільки значення похибки немає достовірних цифр.

Дійсне значення округлюється до цифри, розряд якої дорівнює розряду значущої цифри похибки. Остання цифра дійсного значення є сумнівною, решта цифр – достовірні. Таким чином, у розглянутому прикладі з густиною тіла обчислення треба проводити до другого десяткового знаку:

Цей результат містить три значущі цифри, серед яких перші дві є достовірними, остання – сумнівною.

У числовому значенні вимірюваної величини, знятому зі шкали приладу записуються тільки достовірні цифри і сумнівна цифра, розряд якої визначається за інструментальною похибкою приладу.

Зайві цифри у цілих чисел замінюються нулями, а у десяткових дробів – відкидаються. Якщо цифра, яка відкидається або замінюється нулем є меншою 5, то цифри, що лишилися не змінюються. Якщо вказана цифра є більшою 5, остання цифра, яка залишилася, збільшується на 1. Якщо цифра, яку відкидають або замінюють нулем, дорівнює 5, то округлення відбувається наступним чином: остання цифра заокругленого числа не змінюється, якщо вона є парною, і збільшується на 1, якщо вона є непарною. В таблиці №1 наведено деякі приклади округлення значень числових величин.

У запису результатів проміжкових обчислень зберігається одна запасна цифра – цифра, яка стоїть праворуч від сумнівної. При додаванні (відніманні) наближених чисел розряд сумнівної цифри результату співпадає зі старшим з розрядів сумнівних цифр доданків. Результат множення (ділення) містить стільки значущих цифр, скільки їх у вихідному значенні числа з найменшою кількістю значущих цифр. При піднесенні до ступеня (обчисленні кореня) результат повинен мати стільки значущих цифр, скільки їх у основі (підкореневому виразі). При логарифмуванні у мантисі зберігається стільки значущих цифр, скільки їх у вихідному числі. Якщо одним з операндів є точне число, то кількість його цифр не впливає на округлення результату операції. Якщо при обчисленнях використовуються табличні дані, то всі їх цифри є достовірними.

ІV. Тематика курсових робіт.

Кожна курсова робота з дисципліни “Вимірювальні перетворювачі” передбачає експериментальне визначення деякої фізичної величини певним методом, згідно індивідуального завдання і запропонованого лабораторного обладнання. При цьому студент має ретельно теоретично вивчити основні існуючі методи визначення даної фізичної величини, описати переваги та недоліки кожного з них і особливо того методу, що використовується при проведенні експерименту. Студент повинен розробити план і методику проведення експерименту, форму подання проміжних і кінцевих результатів. Згідно розробленої методики студент має провести експериментальне визначення необхідної фізичної величини у лабораторії. Особливу увагу слід приділити аналізу похибок і висновкам по роботі. Рекомендується при проведенні обробки результатів експерименту використовувати сучасні системи комп’ютерної математики.

Орієнтований зміст курсової роботи має бути таким:

Введення

1. Розробка технічного завдання на проектування перетворювача

2. Вибір принципу роботи перетворювача і опис його роботи.

2.1. Вибір принципу роботи перетворювача.

2.2 Принцип дії перетворювачів

2.3. Опис роботи проектованого перетворювача.

3 Підготовка тексту технічного завдання

3.1 Підстави для розробки

3.2 Мета і призначення розробки

3.3 Характеристика об'єкта розробки

3.4 Основні технічні вимоги до приладу:

4 Вибір і обгрунтування метрологічних характеристик НДІ

5 Створення ескізу механічної частини перетворювача НДІ на основі ТЗ.

6 Розробка методики вимірювання відхилень заданого виробу

Висновок

Список використаних джерел

Нижче наведено список завдань і тем курсових робіт у відповідності до програми курсу. До кожного завдання подана коротка пояснювальна інформація і належне лабораторне обладнання.

1. Розробити конструкцію перетворювача тягового зусилля (0-1т) тензометричного типу.

2. Розробити перетворювач для вимірювання відхилення від ціліндрічності ємнісного типу

3. Розробити перетворювач для вимірювання відхилення від площинності індукційного типу

4. Розробити перетворювач для вимірювання торцевого биття відносно осі

5. Розробити конструкцію витратоміра рідини (0,5-12 л / хв)

6. Розробити перетворювач для вимірювання маси (0,1-10 кг) частотного типу.

7. Розробити конструкцію витратоміра газу (5-40л/мін)

8. Розробити конструкцію глибиноміра (0-100 мм ± 0,1 мм) індукційного типу.

9. Розробити перетворювач для вимірювання маси (500-2000 кг) резистивного типу

10. Розробити конструкцію перетворювача тягового зусилля (0,1-0,5 т) резистивного типу.

11. Розробити перетворювач для вимірювання відхилення від ціліндрічності резистивного типу

12. Розробити конструкцію перетворювача положення засувки запірної арматури.

13. Розробити датчик об'єму рідини манометричного типу

14. Розробити перетворювач для вимірювання маси (0-100 кг) тензометричного типу.

15. Розробити перетворювач для вимірювання рівня заповнення ємності рідиною резистивного типу (0-3 м)

16. Розробити витратомір (датчик масової витрати повітря) 0-500 л / хв терморезистивного типу.