Лабораторный практикум Метрология

3)результаты измерений, представленные в виде таблицы 5.1;

4)результаты вычислений, представленные в виде таблиц 5.2, 5.3, 5.4;

5)расчет интервала случайной погрешности изготовления резисторов;

6)график функции распределения F(x);

7)вывод по работе.

Контрольные вопросы

1.Что называется статистической вероятностью события?

2.Какие имеются способы задания распределения случайной величины?

3.Как выглядит функция плотности вероятности, соответствующая нормальному закону распределения случайной величины?

4.Какие основные особенности нормального закона распределения случайной величины вы знаете?

5.Как зависит форма кривой распределения от дисперсии случайной величины?

6.Как изменяется график нормального закона распределения при увеличении математического ожидания?

7.Чему равна площадь фигуры, ограниченной графиком функции распределения и осью абсцисс?

8.Как изменяется график нормального закона распределения при увеличении среднего квадратичного отклонения?

61

Лабораторная работа 6

ПРОВЕДЕНИЕ КОНТРОЛЯ ПАРТИИ ИЗДЕЛИЙ И ИЗУЧЕНИЕ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОГРЕШНОСТЕЙ НА ПРИМЕРЕ БИПОЛЯРНЫХ ТРАНИЗИСТОРОВ

Цель работы: изучить основные характеристики погрешностей на примере биполярных транзисторов, получить навыки проведения контроля партии изделий по нескольким параметрам и оценки качества изделий.

Теоретические сведения

Погрешности измерений. Погрешностью измерений называет-

ся отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины.

По характеру (закономерности) проявления погрешности изме-

рений подразделяют на три основных класса: систематические,

случайные и грубые (промахи) (см. лаб. раб. №5).

По причинам возникновения (по виду источника) погрешности измерения подразделяются на методические, инструментальные и субъективные (личные).

Методические погрешности возникают из-за несовершенства метода измерений, некорректности алгоритмов или формул, по которым производятся вычисления результатов измерений, отличия принятой модели объекта измерения от той, которая правильно описывает его свойство, определяемое путем измерения, а также из-за влияния выбранного средства измерения на измеряемые параметры сигналов. Методическую погрешность можно уменьшить путем применения более точного метода измерения.

Инструментальные (аппаратурные, приборные) погрешно-

сти возникают из-за несовершенства средств измерения. Источниками инструментальных погрешностей могут быть, например, неточная градуировка прибора и смещение нуля, вариация показаний прибора в процессе эксплуатации и т.п. Уменьшить инструментальные погрешности можно, применяя более точный прибор.

62

Субъективные погрешности вызываются ошибками оператора при отсчете показаний средств измерения (погрешности от небрежности и невнимания оператора, от неправильного направления взгляда при отсчете показаний стрелочного прибора и пр.). Подобные погрешности устраняются применением цифровых приборов или автоматических методов измерения.

По характеру поведения измеряемой величины в процессе изме-

рений различают статические и динамические погрешности.

Статические погрешности возникают при измерении установившегося значения измеряемой физической величины, т.е. когда эта величина перестает изменяться во времени.

Динамические погрешности имеют место при динамических измерениях, когда измеряемая величина изменяется во времени и требуется установить закон ее изменения. Причина появления динамических погрешностей состоит в несоответствии скоростных (временных) характеристик прибора и скорости изменения измеряемой величины.

По условиям эксплуатации средства измерений, различают ос-

новную и дополнительную погрешности.

Основная погрешность средств измерений имеет место при нормальных условиях эксплуатации, оговоренных в регламентирующих документах (паспорте, технических условиях и т.п.).

Дополнительная погрешность средств измерений возникает вследствие выхода какой-либо из влияющих величин (температуры, влажности и др.) за пределы нормальной области значений.

Задание

1.Провести измерения h-параметров партии биполярных транзисторов.

2.Провести статистическую обработку полученных результатов.

3.Оценить качество изготовления биполярных транзисторов.

Ход работы

1.Установить тумблер «СЕТЬ» в нижнее положение и заземлить измеритель с помощью клеммы защитного заземления.

2.Установить ключи в среднее положение, ручки установки режимов – в нулевое положение, переключатель «ПРЕДЕЛЫ h» – в

63

положение «300», переключатель «ПРЕДЕЛЫ µА» – в положение

«0,1».

3.Включить кабель питания в сеть напряжением 220 В.

4.Измерить h-параметры в схеме с общей базой.

4.1.Установить ключ «ТОКИ, ОБЩ. БАЗА, ОБЩ. ЭМИТТЕР» в положение «общ. база».

4.2.Установить тумблер p-n-p, n-p-n в положение, соответствующее типу проводимости испытуемого транзистора.

4.3.Установить необходимые режимы измерения по напряжению и току.

4.4.Установить испытуемый транзистор в колодку и закрыть крышку блокировки.

4.5.Установить один из ключей выбора h-параметров в положение, соответствующее измеряемому h-параметру.

4.6.Установить переключатель «ПРЕДЕЛЫ h» в положение, при котором стрелка отсчетного прибора находится в пределах диапазона измерений, и отсчитать значение измеряемого h- параметра, учитывая множитель, указанный в таблице над переключателем «ПРЕДЕЛЫ h». Внимание! Показания стрелки должны находиться во второй половине шкалы, для этого выбираем соответствующий предел. Не забываем учитывать коэффициент кратности и размерность h-параметра! Каждый параметр замерить 5 раз. Результаты измерений занести в табл. 6.1.

Таблица 6.1

5. Измерить h-параметры в схеме с общим эмиттером.

5.1.Установить ключ «ТОКИ, ОБЩ. БАЗА, ОБЩ. ЭМИТТЕР» в положение «общ. эмиттер».

5.2.Провести измерения, руководствуясь пп. 4.2–4.6. Каждый параметр замерить 5 раз. Результаты измерений занести в табл. 6.2.

Таблица 6.2

64

Обработка результатов

1. По каждому измеренному параметру рассчитать: - среднеарифметические значения величин; - абсолютную погрешность; - относительную погрешность;

- вероятность появления погрешностей;

D( A) = ∑ pi ( Ai −m)2 , где т = М(А);

- среднее квадратичноеi=1отклонение по формуле σA = D( A).

Отчет по работе

Отчет по работе должен содержать:

1)название и цель работы;

2)краткие теоретические сведения и расчетные формулы;

3)результаты измерений, представленные в виде таблиц 6.1 и 6.2;

4)результаты вычислений среднеарифметических значений величин, абсолютной и относительной погрешности, вероятности появления погрешностей, математического ожидания искомой величины, дисперсии доверительного интервала, среднего квадратичного отклонения;

5)вывод по работе.

Контрольные вопросы

1.Какие бывают причины и виды погрешностей? Какие вы знаете способы устранения погрешностей?

2.Что такое абсолютная и относительная погрешности? Каково их математическое выражение?

3.Что такое математическое ожидание искомой величины и дисперсия. Каковы их математические выражения и физический смысл.

4.Что понимают под понятием среднего квадратичного отклонения?

65

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Эрастов В.Е. Метрология, стандартизация и сертификация: Учеб. пособие для вузов. М.: Форум, 2008.

2.Метрология, стандартизация и сертификация: Учеб. пособие для вузов / А.А. Гончаров, В.Д. Копылов. – 6-е изд., стер. М.: Академия, 2008.

3.Метрология, стандартизация и сертификация: Учеб. пособие для вузов / Я.М. Радкевич, А.Г. Схиртладзе, Б.И. Лактионов. – 3-е изд., перераб. и доп. М.: Высшая школа, 2007.

4.Метрология и радиоизмерения: Учебник для вузов/В.И. Нефедов, В.И. Хахин, В.К. Битюков и др. / Под ред. профессора В.И. Нефедова. – М.: Высшая шко-

ла, 2003.

5.Шишмарев В.Ю. Электрорадиоизмерения. Практикум. М.: Издательский центр «Академия», 2006.

68