ГИА 2024 Ответы УТС (НЕ ВСЕ)

1. Класс точности указывают по относительной погрешности, если полоса погрешностей чисто мультипликативная, тогда

кх, отн кх к const

хх

иотносительную погрешность удобно использовать для указания класса

точности СИ. В этом случае класс точности обозначается на корпусе устройства в виде числа, обведенного вкружок. Например, цифра означает относительную погрешность ±2%.

Так нормируют погрешность счётчиков электрической энергии, делителей напряжения, измерительных трансформаторов (х – значение измеряемой величины).

отн х 100 [%]

2.Класс точности устанавливают по приведённой погрешности, если полоса

погрешностей чисто аддитивная, то есть = const при любых х.

где хN нормирующее значение измеряемой величины.

На шкале обозначается в виде числа, например, 0.5. Нормирующее значение может выбираться по-разному:

а) для средств измерений с равномерной, практически равномерной или степенной шкалой, если нулевое значение лежит на краю шкалы или вне ее, нормирующее значение XN выбирается равным соответствующему пределу измерения. Если 0 - в центре шкалы, то есть -10…0…10, тогда XN = 20.

В приборах с резко неравномерной шкалой (например, омметрах) класс прибора указывается числом над галочкой.

Это означает, что хN и абсолютную погрешность ∆ берут в единицах длины

шкалы, например, в миллиметрах.

3. Если аддитивная и мультипликативная погрешности соизмеримы, то класс точности указывают в виде дроби cd , или к н , где γк приведённая

погрешность в конце шкалы, γн приведённая погрешность в начале шкалы в процентах. Так обозначают класс точности цифровых вольтметров.

Относительную погрешность подсчитывают по формуле

отн c d ххк 1 % .

3. Случайная погрешность измерения. Законы распределения, доверительный интервал.

Это составляющая погрешности измерения, изменяющаяся случайным образомвсерииповторныхизмеренийоднойитойжевеличины, проведённых в одних и тех же условиях. В появлении таких погрешностей не наблюдается какой-либо закономерности, они обнаруживаются при повторных измерениях одной и той же величины в виде некоторого разбросаполучаемых результатов Их причинами могут быть перепады напряжения в сети, вибрация установки, измененияатмосферногодавления, температуры, электрических, магнитныхи радиационных полей, а также ошибки, связанные с действиями самого экспериментатора (неправильное считывание показаний приборов, различная скорость реакции и т. п.). Случайную погрешность нельзя исключить из результатов измерений, однако, пользуясь статистическими методами, можно учесть её влияние на оценку истинного значения измеряемой величины.

Доверительный интервал — это область, внутри которой с заданной вероятностью заключено истинное значение измеряемой величины. Проделаем n измерений какой-либо величины и будем считать, что промахи и систематические ошибки устранены и рассматривать будем только случайные ошибки.

В результате этих измерений мы получим ряд значений x1, x2, x3, . . ., xn. Еслиx0 естьнаивероятнейшеезначениеизмеряемойвеличины, торазность∆xi между измеренным значением xi и x0 называется абсолютной случайной погрешностьюотдельногоизмерения: x1 −x0 = ∆x1, x2 −x0 = ∆x2, .......................

xn − x0 = ∆xn.

За истинное значение x измеряемой величины обычно принимается среднее арифметическое из результатов всех n измерений:

x = (x1 + x2 + x3 + + xn)/ n

Среднее арифметическое x результатов отдельных измерений при очень большом значении n (т.е. n → ∞) равно наивероятнейшему значению измеряемой величины x0. На практике n всегда конечно, и x лишь приближённо равно наивероятнейшему значению измеряемой величины. Чем больше число измерений, темближе среднее значение к наиболее вероятному.

В преобладающем большинстве случаев для оценки случайной погрешности используется нормальный (Гауссов) закон распределения ошибок. Его особое значение связано со многими обстоятельствами и главное из них — это центральная предельная теорема: если суммарная погрешность проявляется в результате совместного действия ряда факторов, каждый из которых вносит малую долю в общую погрешность, то по какому бы закону не были распределены погрешности, вызываемые каждым из факторов, результат их совместного действия приводит к Гауссовому распределению погрешностей.

Математическое ожидание, обозначается «m» - характеризует положение случайной величины на числовой оси (среднее значение), определяющее центр распределения, вокруг которого группируются значения случайной величины.

Среднеквадратическое (среднеквадратичное) отклонение, обозначается

ожидания (аналога среднего арифметического с бесконечным числом исходов). Обычно он означает квадратный корень из дисперсии случайной величины, но иногда может означать тот или иной вариант оценки этого

измерения.

4. Магнитоэлектрические омметры, особенности измерения больших и малых сопротивлений.

Вконструкциях омметров используются измерительные механизмы с механическим противодействующим моментом и логометрические измерительные механизмы.

Взависимости от величины измеряемого сопротивления используются две схемы, представленные на рисунках а и б.

Rим – сопротивление измерительного механизма. Rд – добавочное сопротивление.

E – ЭДС источника питания. Rx – измеряемое сопротивление.

В первом случае (а), ток через измерительный механизм определяется по формуле:

Стрелка отклонится на угол:

При постоянных значениях Rим, Rд и E отклонение указателя прибора будет однозначно определяется измеряемым сопротивлением Rx, т.е. шкала прибора может быть проградуирована в единицах сопротивления. Именно поэтому шкала такого омметра неравномерна, при этом нулевая отметка располагается на правом краю (нулевому значению измеряемого сопротивления Rx соответствует максимальный ток I).

Для второй схемы (б) уравнение преобразования имеет вид:

Шкала такого прибора также неравномерна, но нулевая отметка находится на «привычном» месте, т.е. слева. Первая схема чаще используется для измерения средних и больших сопротивления, вторая - малых.

Общий недостаток данных приборов - зависимость показаний от напряженияисточникапитания, чтотребуетподстройки«нуля» передкаждым измерением при помощи Rд.

5. Мосты постоянного и переменного тока, области применения, схема, условие баланса.

Мостовые схемы обладают большой точностью, высокой чувствительностью, широким диапазоном измеряемых величин. На основе мостовых методов измерения создают как средства измерений, предназначенные для измерения какой-либо одной величины, гак и универсальные аналоговые и цифровые приборы.

Наиболее точные измерения сопротивления постоянному току выполняют с помощью мостов постоянного тока.

Такой мост содержит четыре резистора, соединённых в кольцевой замкнутый контур. Резисторы R1, R2, R3 и R4 этого контура называют плечами моста, а точки соединения соседних плеч - вершинами моста. Цепи, соединяющие противоположные вершины, называют диагоналями.

Диагональ ab содержит источник питания и называется диагональю питания. Диагональ cd, в которую включён индикатор Г, называют измерительной диагональю. Вмостах постоянного токавкачестве индикатора обычно используют гальванометр. Мосты постоянного тока предназначены для измерения активного сопротивления. Для того, чтобы мост был уравновешен, произведения сопротивлений противолежащих плеч моста должны быть равны. Если сопротивление одного из плеч моста (например, R4) неизвестно, то, уравновесив мост путём подбора сопротивлений плеч R1, R2 и R3, находим R4.

Из условия R1 R3 = R2 R4 получаем, что R4 = R1 R3/R2.

При измерении сопротивлений необходимо один из резисторов R1, R2 или R3, сделать переменным.

В состоянии равновесия моста ток через гальванометр равен нулю и, следовательно, колебания напряжения питания и сопротивления гальванометра влияния на результат измерения не оказывают (важно лишь, чтобы чувствительность гальванометра была достаточной для надёжной фиксации состояния равновесия). Поэтому основная погрешность уравновешенного моста определяется чувствительностью гальванометра, чувствительностью схемы, погрешностью сопротивлений плеч, а также сопротивлениями монтажных проводов и контактов.

Мост переменного тока запитывается переменным током высокой частоты, применяется для измерения индуктивностей и емкостей.

Равенства, определяющие условия равновесия моста показывают, что мост переменного тока нужно уравновешивать регулировкой активной и реактивной составляющих плеч, т.е. равновесие осуществляется по модулям и фазам. При этом уравнения баланса равносильны и оба обязательны для достижения равновесия моста. Если смежные плечи, например третье и четвертое имеют чисто активные сопротивления R3 и R4, т.е. φ3 = φ4 = 0, то два других смежных плеча могут иметь или индуктивный, или емкостный характер. Если противоположные плечи чисто активные, то одно из двух других сопротивлений должно быть индуктивным, а другое – емкостным.

Мост уравновешен, когда в измерительной диагонали напряжение равно 0. При изменении величины измеряемого параметра напряжение будет возрастать.

Цифровые устройства автоматики и вычислительной техники

1. Логические элементы. Параметры логических элементов.

Логические элементы строятся на базе ключа. Под логическими элементами понимаются схемы малой интеграции. Можно реализовать на следующих элементах: электромагнитные реле, диоды, транзисторные интегральные микросхемы.

Различают статические и динамические параметры логических

элементов: Статические параметры:

1) Помехоустойчивость.

U п -это максимальное напряжение,

которое можно добавить к Umax без переключения инвертора из 1 в 0.

Uп - это напряжение, которое можно

отнять от Umin без переключения инвертора из 0 в 1.

2) Коэффициент разветвления по выходу (нагрузочная способность) – это максимальное количество входов элементов той же серии на которую можно нагрузить выход логического элемента.

3) Коэффициент объединения по выходу – это наибольшее количество входов логического элемента.

4) Быстродействие.

t3 0.5(t3(0,1) t3(1,0) )

Разновидности цифровых интегральных схем:

ДЛдиодная логика; ДТЛ – диодно-транзисторная логика; ТТЛ – транзисторно-транзисторная логика; ТТЛШ, ЭСЛ, МОП, КМОП. Самый быстродейственный – ТТЛШ.

Гонки: Связаны с разновидностью срабатывания элементов схемы, при одновременной подаче на входы узла сигнала. Если в схеме имеются элементы памяти, то гонки могут привести к неправильной работе схемы. Методы борьбы – синхронизация.

этом надо выполнить следующее условие. Из n объединенных выходов n-1 в ТС и только один в активном состоянии 0 или 1. Выходы используются для организации информационных шин, согласования с линиями связи.

VT1 VT2 Uвых

О З 1 З О 0 З З ТС

4)Выход с открытым эммитером (ОЭ) или с открытым истоком (ОИ). Эти выходы имеются у интегр. Схем выполненных по технологии Эммитерно-связанной логики. Эти элементы используют внутри серии и не имеют широкого применения.