М инистерство образования и науки

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«Самарский государственный технический университет»

(ФГБОУ ВПО «СамГТУ»)

Кафедра «Автоматизация производств и управление транспортными системами»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине «Прикладная метрология»

Тема проекта: «Выбор средств измерения для контроля механических и теплофизических величин. Обработка результатов измерений»

СамГТУ 2005001.033.6

Выполнил: студент гр. 2 МиАТ 5

Абдулов Р.

Проверил: зав.кафедрой АПиУТС

Батищева О.М.

Самара 2013 г.

Оглавление

Введение 3

Вопрос 1. Выбор средства измерения для контроля силы постоянного тока в соответствии с заданными условиями 1. Методы измерения силы постоянного тока 4

2. Выбор первоначальной совокупности средств измерений 5

3. Выбор средства измерения по заданной точности и номинальному значению измеряемой величины 9

4. Функциональная схема средства измерения, описание принципа его работы, анализ источников дополнительной погрешности 11

4. Определение поправок к показаниям средства измерения и точности показаний методом ситуационного моделирования 12

Оценка среднего значения и СКО поправок: 14

Оценка точности показаний после внесения поправки: 15

1. Характеристика многократных измерений, цель статистической обработки данных при многократных измерениях 16

1.1 Грубые погрешности, критерии их исключения 17

1.2 Проверка предложенной выборки на наличие промахов по критерию Стьюдента и вариационному критерию, и их исключение 18

2. Понятие закона распределения случайной величины 21

2.1 Построение гистограммы исходных данных 22

2.2 Характеристика точечных оценок параметров закона распределения и их определение 24

3. Формулировка гипотезы о законе распределения гистограммы 25

3.1 Задача проверки статистической гипотезы 26

3.2 Проверка выдвинутой гипотезы о законе распределения исходных данных с доверительной вероятностью 0,95 по критерию Пирсона 27

3.3 Понятие интервальных оценок, оценка доверительных интервалов 29

3.4 Оценка погрешности от смещенности 30

3.5 Определение минимального необходимого количества измерений  30

Список источников: 33

14) Источники погрешности измерений – http://www.kipi.ru/node/40 34

Введение

В данном курсовом проекте будут рассмотрены следующие вопросы:

Выбор средств измерения для контроля силы тока в заданных рабочих условиях. Определение поправок к показания прибора методом ситуационного моделирования. Оценка точности показаний.

Оценка значений некоторой величины по результатам многократных ее измерений. Определение смущённости полученной оценки. Оценка необходимого количества измерений для достижения заданной точности.

Вопрос 1. Выбор средства измерения для контроля силы постоянного тока в соответствии с заданными условиями 1. Методы измерения силы постоянного тока

Измерить силу постоянного тока можно несколькими методами. При прямом измерении постоянного тока амперметр включается последовательно в разрыв исследуемой цепи.

Последовательное включение амперметра с внутренним сопротивлением R_A в цепь с источником ЭДС Е и сопротивлением  R  (сопротивление нагрузки и источника) приводит к возрастанию общего сопротивления и уменьшению протекающего в цепи тока.

Погрешность измерения тем меньше, чем меньше мощность потребления амперметра РA по сравнению с мощностью потребления цепи Р, в которой осуществляется измерение. Поэтому амперметр, включаемый последовательно в цепь измерения, должен обладать малым сопротивлением, т. е. RA → 0. Диапазон значений постоянных токов, с измерением которых приходится встречаться в различных областях техники, чрезвычайно велик (от токов 10^-17 А до десятков и сотен тысяч ампер). Поэтому методы и средства измерения их различны.

Измерение постоянного тока можно выполнить любым измерителем постоянного тока: аналоговым магнитоэлектрическим, электродинамическим, аналоговым и цифровым электронным амперметром. При необходимости измерения весьма малых токов, значительно меньших тока полного отклонения магнитоэлектрического измерителя, его применяют совместно с усилителем постоянного тока. Усиления тока можно добиться при включении биполярных транзисторов по схеме с общим эмиттером, которая обеспечивает малое входное сопротивление усилителя.

Кроме прямого измерения токов амперметрами возможно косвенное измерение токов с помощью резисторов с известным сопротивлением R₀, включаемых в разрыв цепи, и высокочувствительных измерителей напряжения. Измеряемый ток 1_Х = U₀/R₀, где U_o – падение напряжения на резисторе R₀, измеренное вольтметром либо компенсатором постоянного тока.

Для получения минимальных погрешностей измерения тока сопротивление резистора R₀ должно быть много меньше сопротивления цепи, в которой измеряется ток. Косвенный способ реализован в электронных аналоговых и цифровых измерителях тока.

Предельная чувствительность любого измерителя тока зависит от тока тепловых шумов, который тем меньше, чем больше внутреннее сопротивление измерителя. Для снижения этого тока до уровня (10^-17÷10^-16) А в полосе частот (0÷0,01) Гц, необходимо применять приборы с внутренним сопротивлением не менее (10¹¹÷10¹²) Ом, поэтому магнитоэлектрические гальванометры, гальванометрические компенсаторы, усилители на биполярных транзисторах относят к сравнительно низкоомным измерительным устройствам и, следовательно, они не могут использоваться при измерении токов менее (10^-10÷10^-9) А. Для измерения малых постоянных и медленно изменяющихся токов применяют пассивные преобразователи тока в напряжение в сочетании с чувствительным измерителем напряжения, имеющим очень высокое входное сопротивление (до 10¹⁶ Ом) и малый уровень шумов. Максимально должны быть уменьшены также паразитные токи.