Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Метрология систем инфокоммуникаций в упражнениях и задачах. Учебное пособие.pdf
22. Градуировка электронных вольтметров, определение параметров
напряжения сигнала по показаниям вольтметра.
23. Особенности измерения импульсных сигналов.
24. Источники погрешностей в аналоговых электронных вольтметрах,
оценка погрешности измерения напряжения вольтметрами.
25. Основные достоинства цифровых вольтметров.
26. Основные метрологические характеристики вольтметров переменного
тока.
27. Как измерить среднеквадратическое значение напряжения
электрических сигналов?
28. Как измерить средневыпрямленное значение напряжения
электрических сигналов?
29. Как измерить среднее значение напряжения сигнала, какое средство
измерений вы выберите?
30. В каком диапазоне частот могут измерять напряжение гармонических
сигналов электронные вольтметры?
31. Как зависит погрешность показаний вольтметров различного типа от
частоты измеряемого сигнала?
32. Структурная схема электронно-лучевого осциллографа и функции ее
основных узлов.
33. Сущность, виды и основные характеристики линейных
осциллографических разверток.
34. Назначение и основные характеристики канала вертикального
отклонения (КВО) осциллографа.
35. Назначение и основные характеристики канала горизонтального
отклонения (КГО) осциллографа, режимы его работы.
36. Области применения режимов внешней и внутренней развёртки КГО
в электронном осциллографе.
37. Основные метрологические характеристики универсального
осциллографа.
38. Методика измерения напряжения сигналов с помощью осциллографа.
От чего зависят погрешности измерения?
39. Методика измерения интервалов времени с помощью осциллографа.
40. Методика измерения периода сигнала с помощью осциллографа при
условии наблюдения на экране нескольких колебаний.
41. Как выбрать размеры изображения на экране ЭЛТ для обеспечения
минимальных погрешностей измерения?
42. Охарактеризуйте преимущества и недостатки известных вам
аналоговых методов измерения частоты.
43. Охарактеризуйте преимущества и недостатки известных вам
цифровых методов измерения частоты.
44. Охарактеризуйте точность и источники погрешностей
(неопределенностей) резонансного метода измерения частоты.
51
45. Охарактеризуйте точность и укажите источники неопределенностей
метода дискретного счета.
46. Охарактеризуйте точность и укажите источники неопределенностей
цифрового частотомера в режиме измерения частоты.
47. Охарактеризуйте точность и укажите источники неопределенностей
цифрового частотомера в режиме измерения периода сигнала.
48. Объясните принцип работы частотомера в режиме измерения частоты.
49. Объясните принцип работы частотомера в режиме измерения периода
сигнала.
50. Обоснуйте выбор режима работы частотомера (измерение частоты
или измерение периода) в зависимости от значения измеряемой частоты.
52
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Номер лабораторной работы
1.4
2.2
3.4
3.5
3.6
3
УСЛОВИЯ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ
ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
1. Для теоретической защиты по каждой лабораторной работе
необходимо решить ДВЕ задачи из сборника «Метрология систем
инфокоммуникаций в упражнениях и задачах» (во внеурочное время).
2. Решение задач необходимо представить преподавателю в часы
занятий по данной лабораторной работе.
3. Решение задач оформляют в отдельной тетради. Каждая задача на
отдельном листе тетради (не путайте лист со страницей).
4. В решении каждой задачи необходимо указать:
- номер лабораторной работы;
- дату выполнения лабораторной работы (первого занятия);
- номер задачи в сборнике задач;
- решение задачи с подробными пояснениями, включая: вывод
необходимых формул; ссылки на формулы из списка литературы, который
необходимо указать на следующей странице после задач;
5. Номера задач определяют по ДВУМ последним цифрам номера
вашей зачетной книжки (MN) и, соответственно, студент решает задачи MN и
MN+1;
- если требуемый номер MN отсутствует в сборнике задач, то новый
номер NEW (MN) полагают равным NEW (MN) = MN – 50. Если ваш номер
варианта равен 50, то решаете задачи 50 и 00.
Защиту теоретических задач проводят после завершения цикла
лабораторных работ на отдельном занятии. Студенты, представившие
решение задач после четырехчасового занятия по данной лабораторной работе,
будут оцениваться по балльной системе исходя из максимального балла - 2.
6. Соответствие разделов сборника задач «Метрология систем
инфокоммуникаций в упражнениях и задачах» и номеров лабораторных работ,
представлено в Таблице 1:
Табл. 1. Соответствие разделов сборника задач и номеров лабораторных работ
Разделы из сборника задач 1 2
Примеры для определения номера задачи из сборника задач
1. Последние две цифры зачетки 12. MN = 12. Выбор задач: 1.12; 1.13.
2. Последние две цифры зачетки 86. MN = 86. Выбор задач: 1.36; 1.37.
4 5
53
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
ФОТО ПЕРЕДНЕЙ ПАНЕЛИ ВОЛЬТМЕТРА В-3-38
54
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
ТАБЛИЦА ЗНАЧЕНИЙ КОЭФФИЦИЕНТОВ СТЬЮДЕНТА
f = n-1 - число степеней свободы, где n – количество наблюдений, Р –
доверительная вероятность
55
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
№
п/п
Тип
преобразователя
Наиболее часто
встречающаяся градуировка
Градуировочный
коэффициент C
гр i
Средневыпрямленных
значений
11.122≈
π
707.0
2
1
≈
UVi = C
гр i ·Ux
ТАБЛИЦА ГРАДУИРОВОЧНЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ
Среднеквадратических
1
значений
2
3
Пиковых
значений
4
В среднеквадратических
1
значениях
гармонического
(синусоидального)
сигнала
В пиковых
значениях
1
где U
– показание вольтметра; C
Vi
этого вольтметра; U
– градуировочный коэффициент
гр i
– параметр напряжения, на который реагирует вольтметр.
x
56
ПРИЛОЖЕНИЕ 5
ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ
Пример:
U = (21.720 ± 0.091) В;
U = 21.720 В ± 0.42 %;
Р = 0.997, условия измерения нормальные
57
ПРИЛОЖЕНИЕ 6
∑
=
=
n
i
i
x
n
x
1
1
x
σ
≈
−
−
=
∑
=
1
)(
1
2
n
xx
S
n
i
i
)x(S
()
S
Sxn=
ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ ПО РАЗДЕЛАМ КУРСА
6.1 Упрощенная процедура обработки результатов прямых
измерений с многократными наблюдениями
Упрощенная процедура обработки результатов прямых измерений с
многократными наблюдениями применяется, если число наблюдений n ≤ 30.
При использовании этой процедуры за результат измерения так же, как и
всегда, принимают среднее арифметическое значение результатов
исправленного ряда наблюдений, которое вычисляют по формуле:
(6.1.1)
где
наблюдений,
x
– i-й исправленный результат наблюдения,
i
- среднее арифметическое значение исправленного ряда
n – количество результатов наблюдений.
Затем вычисляют оценку СКО результата наблюдений S по формуле:
(6.1.2)
Эта величина является приближенной оценкой среднего квадратического
отклонения σ – параметра нормального закона распределения. Чем больше
наблюдений проведено, тем точнее эта оценка.
Для расчета оценки среднего квадратического отклонения результата
измерения
используют формулу:
(6.1.3)
58
Оценка среднего квадратического отклонения
()Sx
дов
∆
()
дов
tSx∆ =±⋅
СИ
∆
дов
∆
22
дов СИΣ
∆ = ∆ +∆
Σ
∆
дов
∆
СИ
∆
P;x
∑
±
∆
Σ
∆
является основной
характеристикой случайной составляющей погрешности результата измерений.
Для нахождения границ доверительного интервала случайной
составляющей погрешности результата измерений
в рассматриваемом
случае необходимо проанализировать априорную информацию об объекте
измерений и условиях проведения измерений. Если явно выраженных причин,
способных привести к отклонению закона распределения результатов
наблюдений от нормального, не выявлено, то доверительные границы
случайной составляющей погрешности результата измерения находят с
помощью квантилей распределения Стьюдента по формуле:
, (6.1.4)
где t – квантиль распределения Стьюдента, определенный для
доверительной вероятности
P.
Часто имеет место ситуация, когда на результат измерений оказывают
влияние две составляющие, а именно: погрешность средства измерений
(инструментальная погрешность) и случайная составляющая погрешности
вызванная внешними факторами. Погрешность средства измерений оценивают
по его классу точности, а случайную составляющую погрешности, вызванную
внешними факторами, оценивают с помощью приведенной выше методики. В
этом случае при определении результирующей границы погрешности
результата измерений возникает задача суммирования погрешностей. В теории
измерений показано, если составляющие погрешности независимы, то
справедливо следующее соотношение:
,
где
погрешностей, причем, если модуль одной из составляющих превышает модуль
другой составляющей более чем в 8 раз, то влиянием меньшей составляющей
на результирующую погрешность можно пренебречь.
Если доверительная вероятность для границ погрешности средства
измерений не указана, то при расчетах ее можно принимать равной P = 0.95
(МИ 1552-86). Результат измерений представляют в виде:
измерений; при этом числовое значение результата измерений должно
оканчиваться цифрой того же разряда, что и округлённое значение границы
абсолютной погрешности
, (6.1.5)
– граница результирующей абсолютной погрешности,
и
– границы отдельных составляющих абсолютных
.
59
, условия
Из формулы 3 видно, что по мере того, как количество наблюдений растет,
1
n
i
i=
∆
∑
1
1
n
cj i
i
n
=
∆= ∆
∑
0
i
∆
вклад случайной составляющей погрешности в окончательный результат
постепенно уменьшается и может настать момент, когда вклад случайной
погрешности в общую погрешность измерений станет пренебрежимо мал.
Ясно, что в этом случае дальнейшее увеличение количества наблюдений
бессмысленно. Таким образом, измерения с многократными наблюдениями
оправданы не всегда, а при их планировании полезно заранее оценить
требуемый объем выборки. В противном случае трудоемкость измерений
может оказаться неоправданно высокой, а увеличение точности –
незначительным.
6.2. Поверка аналогового измерительного прибора
Оценка случайной и систематической составляющих погрешности
единичных измерений (результатов наблюдений) аналоговым вольтметром
проводится так, как приведено ниже.
Обработать результаты наблюдений напряжений U
, U2, U3 следующим
1
образом.
1. Вычислить абсолютную погрешность каждого наблюдения
∆
,
i
содержащую систематическую и случайную составляющие погрешности
измерения
∆
= U
i
– Uоi (6.2.1)
j
и записать их значения в 3-й, 7-й и 11-й столбцы; внизу каждого столбца
поместить алгебраическую сумму
где U
принимает значения U
j
, U
и U3 соответственно.
1
2
2. Оценить систематическую составляющую погрешности
которая постоянна для каждого значения напряжения U
суммой систематической ∆
, (6.2.2)
, U2 , U3.
1
Указание. Абсолютная погрешность отдельного наблюдения ∆i является
и случайной погрешности
cj
60