Голубятникова Н.О., А.И. Чередов. Лаб.раб. Метрология электрорадиоизмерений

7. Определить абсолютные U, f и относительные δU, δf погрешности измерения напряжения и частоты, принимая за действительные значения показания вольтметра U, встроенного в генератор, и значения частоты fГ, устанавливаемые на генераторе по нижеприведенным формулам:

U UД U ,

f f fГ ,

U U 100 % ,

U

f f 100 % . fГ

8. Построить зависимости абсолютной погрешности f от частоты fГ и абсолютной погрешности U от амплитуды измеряемого напряжения U.

9.Проанализировать полученные погрешности. Результаты анализа отразить в выводе по работе.

10.Оформить отчет по работе. Содержание отчета: цель работы; задание

кработе; приборы и оборудование; заполненные табл. 6.2, 6.3; формулы (выражения), используемые при расчетах, с примером вычисления для опыта № 1; вывод.

Контрольные вопросы

1.Принцип работы осциллографа.

2.Принцип работы измерительного генератора.

3.Как определить параметры электрического сигнала по осциллограмме?

4.Выполните синхронизацию исследуемого сигнала осциллографа.

81

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Эти вопросы не кажутся практически важными, а между тем в них вся суть, в них вся надежда к тому, чтобы мы не увлеклись ложным камнем, приняв его за чистой воды бриллиант.

В. И. Вернадский

Метрология как область практической деятельности зародилась в древности. На всем пути развития человеческого общества измерения были основой отношений людей между собой, с окружающими предметами, природой. Вырабатывались единые представления о размерах, формах, свойствах предметов и явлений, а также правила и способы их сопоставления. Чем больше развивалась измерительная техника, тем большее значение приобретала метрология.

Сегодня метрология глубоко проникла во все области науки, техники, производства и жизни человека, обеспечивая точный контроль, достоверные измерения, лежащие в основе безопасности и качества продукции, услуг, работ. Основная задача метрологии – создание необходимых условий для обеспечения единства и достоверности измерений на национальном и международном уровнях, защиты общества и государства от результатов недостоверных измерений.

К сожалению, ограниченный объем практикума не позволил в должной мере рассмотреть ряд тем. Степень их важности различна. Среди них особое внимание заслуживали бы следующие вопросы: калибровка измерительных приборов через интернет (например, дистанционная калибровка или поверка с прямым доступом); измерения в виртуальных компаниях – телеметрические измерения и контроль; измерения в интерактивном режиме и т. д.

82

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.ГОСТ 22261–94. Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические условия. – Введ. 1996–01–01. – М. : Стандартинформ,

2007. – 35 с.

2.ГОСТ 23217–78. Приборы электроизмерительные аналоговые с непосредственным отсчетом. Наносимые условные обозначения. – Введ. 1980–01–01. – М. : Стандартинформ, 1992. – 20 с.

3.ГОСТ 8.401–80. Государственная система обеспечения единства измерений. Классы точности средств измерений. Общие требования. – Введ. 1981–07–01. – М. : Стандартинформ, 2010. – 12 с.

4.ГОСТ 8.417–2002. Государственная система обеспечения единства измерений. Единицы величин. – Введ. 2003–09–01. – М. : Стандартинформ,

2018. – 32 с.

5.ГОСТ Р 50779.10–2000 (ИСО 3524.1-93). Статистические методы. Вероятность и основы статистики. Термины и определения. – Введ. 2001–07–01. – М. : Стандартинформ, 2008. – 46 с.

6.ГОСТ Р 8.736–2011. Государственная система обеспечения единства измерений. Измерения прямые многократные. Методы обработки результатов измерений. Основные положения. – Введ. 2013–01–01. –М. : Стандартинформ,

2013. – 24 с.

7.Метрология и электрорадиоизмерения : учебник для вузов / [В. И. Нефе-

дов и др.]. – М. : Высш. шк., 2003. – 526 с.

8.ПМГ 96–2009. Государственная система обеспечения единства измерений. Результаты и характеристики качества измерений. Формы представления. – Введ. 2011–01–01. – М. : Стандартинформ, 2010. – 16 с.

9.РМГ 29–2013. Государственная система обеспечения единства измерений. Метрология. Основные термины и определения. – Введ. 2015–01–01. – М. : Стандартинформ, 2014. – 60 с.

10.Руководство по эксплуатации вольтамперметра М2044. – 12 с.

11. Руководство по эксплуатации цифрового мультиметра Mastech MY64. – 2 c.

83

12. Руководство по эксплуатации цифрового мультиметра Sanwa PC500. –

46 c.

13.Техническое описание и инструкция по эксплуатации осциллографа

С1-55. – 153 с.

14.Шкуратник, В. Л. Измерения в физическом эксперименте : учебник для вузов / В. Л. Шкуратник. – 2-е изд., доп. и испр. – М. : Горная книга, 2006. – 335 с.

15.The International System of Units (SI). Draft of the SI Brochure – 9th ed. – BIPM, 2019 [Электронный ресурс]. – URL: https://www.bipm.org/en/measurement- units/rev-si/#communication (дата обращения: 01.02.2019).

84

ПРИЛОЖЕНИЯ

85

Приложение 1 (справочное)

МЕЖДУНАРОДНАЯ СИСТЕМА ЕДИНИЦ СИ

Международная система единиц СИ принята XI Генеральной конференцией по мерам и весам в 1960 г. СИ является наиболее широко используемой системой единиц в мире, как в повседневной жизни, так и в науке и технике. На территории нашей страны система единиц СИ узаконена соответствующим стандартом – ГОСТ 8.417–2002.

В рамках СИ основные единицы физических величин имеют независимую размерность, то есть ни одна единица не может быть получена из других.

Основные единицы СИ

В 2017 г. Комитет по численным данным для науки и техники (CODATA – Committee On Data for Science & Technology) опубликовал согласованные чис-

ленные значения семи констант, которые будут использоваться для определения основных единиц СИ [15]:

–частота перехода между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия – 133 ΔνСs = 9 192 631 770 Гц,

–скорость света в вакууме с0 = 299 792 458 м/с,

86

–постоянная Планка h = 6,626 070 15·10–34 Дж·с,

–элементарный заряд е = 1,602 176 634 ·10–19 Кл,

–постоянная Больцмана k = 1,380 649·10–23 Дж/К,

–постоянная Авогадро NA = 6,022 140 76·1023 моль–1,

–световая эффективность монохроматического излучения частоты

540·1012 Гц – Ккд = 683 лм/Вт.

Современные установки, которые использовались для измерений опреде-

ляющих констант, являются основой реализации и передачи соответствующих единиц.

Секунда (с) – единица времени в СИ. Она определяется заданием фиксированного численного значения частоты ΔνСs перехода между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия – 133, равного 9 192 631 770 Гц, равной с–1.

Метр (м) – единица длины в СИ. Он определяется заданием фиксированного численного значения скорости света в вакууме с, равного 299 792 458 м/с, где секунда определяется через частоту ΔνСs.

Килограмм (кг) – единица массы в СИ. Он определяется заданием фиксированного численного значения постоянной Планка h, равного 6,626 070 15·10–34 Дж·с, которая равна кг·м2/с, где м и с определяются через с и ΔνСs.

Ампер (А) – единица электрического тока в СИ. Он определяется заданием численного значения элементарного заряда е, равного 1,602 176 634·10–19 Кл, равной А·с, где секунда определяется через частоту ΔνСs.

Кельвин (К) – единица термодинамической температуры в СИ. Он определяется заданием численного значения постоянной Больцмана k, равного 1,380 649·10–23 Дж/К, которая равна кг·м2/(с2· К), где килограмм, метр и секунда определяются через h, c и ΔνСs.

Моль (моль) – единица количества вещества определенной элементарной составляющей, которой может быть атом, молекула, ион, электрон, любая другая частица или определенная группа таких частиц. Он определяется заданием численного значения постоянной Авогадро NA, равного 6,022 140 76·1023 моль–1.

Кандела (Кд) – единица силы света в данном направлении в СИ. Она определяется заданием численного значения световой эффективности монохрома-

87

тического излучения частоты 540·1012 Гц, Ккд, равного 683 лм/Вт, которая равна кд·ср·с3/(кг·м2), где килограмм, метр и секунда определяются через h, c и ΔνСs.

Производные единицы физических величин, входящие в систему, получают из определяющих уравнений в основных единицах данной системы.

Стерадиан (ср) – телесный угол с вершиной в центре сферы, вырезающий из поверхности сферы площадь, равную площади квадрата со стороной, длина которой равна радиусу сферы.

Радиан (рад) – центральный угол между двумя радиусами окружности, дуга между которыми по длине равна радиусу.

Ватт (Вт) – мощность, при которой работа 1 Дж совершается за время 1 с. Вебер (Вб) – магнитный поток, создаваемый однородным магнитным по-

лем при индукции 1 Тл через нормальное сечение площадью 1 м2.

Вольт (В) – электрическое напряжение, вызывающее в электрической цепи постоянный ток силой 1 А при затрачиваемой мощности 1 Вт.

Генри (Гн) – индуктивность электрического контура, возбуждающего магнитный поток 1 Вб при силе постоянного тока в нем 1 А.

Герц (Гц) – частота периодического процесса, при которой за время 1 с происходит один цикл периодического процесса.

Джоуль (Дж) равен работе, совершаемой при перемещении точки приложения силы 1 Н на расстояние 1 м в направлении действия силы.

Кулон (Кл) – количество электричества, проходящего через поперечное сечение проводника при токе 1 А за время 1 с.

Люкс (лк) – освещенность поверхности площадью 1 м2 при световом потоке падающего на него излучения, равном 1 лм.

Люмен (лм) – световой поток, испускаемый точечным источником в телесном угле 1 ср при силе света 1 кд.

Ньютон (Н) – сила, сообщающая телу массой 1 кг ускорение 1 м/с2 в направлении действия силы.

Ом (Ом) – единица измерения электрического сопротивления, равная электрическому сопротивлению проводника, между концами которого возникает напряжение 1 В при силе тока 1 А.

Паскаль (Па) – давление, вызываемое силой 1 Н, равномерно распределенной по поверхности площадью 1 м2 и нормальной к ней.

88

Сименс (См) – электрическая проводимость проводника сопротивлением

1 Ом.

Тесла (Тл) – индукция однородного магнитного поля, в котором на отрезок прямого проводника длиной 1 м с током силой 1 А действует максимальная сила 1 Н.

Фарад (Ф) – емкость конденсатора, между обкладками которого при заряде 1 Кл возникает электрическое напряжение 1 В.

Допускается использовать внесистемные единицы, оговоренные ГОСТ 8.417–2002, такие как минута, час, киловатт-час, ампер-час, градус Цельсия и другие.

89

Приложение 2 (справочное)

ПРИСТАВКИ ДЛЯ ОБОЗНАЧЕНИЯ ДОЛЬНЫХ И КРАТНЫХ ЕДИНИЦ

Приставки можно использовать перед названиями единиц; они означают, что единицу нужно умножить или разделить на определенное целое число, степень числа 10. Например, приставка «кило» означает умножение на 1 000 (1 километр = 1 000 метров). Приставки СИ называют также десятичными приставками [15].

90