Лаба3_а

_{МИНОБРНАУКИ РОССИИ}

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра ИИСТ

отчет

по лабораторной работе №3

по дисциплине «Метрология»

Тема: ЦИФРОВЫЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ

Студент гр. 4209		Хабибулин А.Р.
Преподаватель		Рзиева М.А..

Санкт-Петербург

2016

Цель работы.

Изучение методов экспериментального определения метрологических характеристик цифровых приборов, а также их применение для измерения физических величин и оценка погрешностей результатов измерений

Основные теоретические положения.

В ЦИП результата измерений представлены в цифровом виде; при этом в отличие от аналоговых приборов показания ЦИП меняются дискретно на единицу младшего разряда. Это приводит к ряду особенностей определения и представления метрологических характеристик цифровых измерительных приборов.

К основным метрологическими характеристиками ЦИП относятся: статическая характеристика преобразования, шаг квантования (квант) по уровню или единица младшего разряда показаний, основная инструментальная погрешность.

Статическая характеристика преобразования. Эта характеристика устанавливает связь между преобразуемой (входной) величиной X и результатом преобразования Хп (показаниями ЦИП), за который принимается значение Хп = Nq, где N – десятичное целое число, q - квант по уровню. Отличие ЦИП от аналоговых средств измерений – дискретный характер изменения показаний. Из этого следует ступенчатая форма представления статической характеристики преобразования.

При отсутствии инструментальных погрешностей статическая характеристика идеального ЦИП определяется значением единицы младшего разряда показаний (используется также термин разрешение), равной кванту по уровню q.

Значение кванта q определяется пределом измерений Х_max и максимальным числом N_max уровней квантования:

q = Х_max / N_max.

Например, для ЦИП GDM-8135 q = X_макс /(2 10ⁿ), где X_макс – предел измерения, n – число разрядов отсчетного устройства.

Идеальная статическая характеристика, представленная на на рис.3.1, получается при квантовании измеряемой величины путем отождествления ее с ближайшем уровнем квантования. Изменение показаний идеального ЦИП Xп=Nq на единицу младшего разряда q происходят при фиксированных значениях входной величины равных (N – 0,5)q, где N = 1, 2,3 …. (целое число).

Характеристика реального ЦИП отличается от идеальной. Причина этого – наличие инструментальных погрешностей ЦИП. Различие проявляется в том, что смена показаний ЦИП происходит при значениях входной величины ХN, отличных от значений (N – 0,5)q.

Абсолютная основная погрешность ЦИП равна

X = Хп – Х ,

где Хп – показание ЦИП, Х – действительное значение измеряемой величины.

Абсолютная инструментальная погрешность определяется для определенного показания ЦИП Хп = Nq (см. рис.1) по отличию реальной характеристики ЦИП от идеальной

XиN = Хп – 0,5q – ХN , (3.1)

где ХN – значение входной величины, при котором происходит смена показаний Хп ЦИП (показания меняются на единицу младшего разряда).

q/2 3q/2 . . . . (N-0.5)q

Рис. 3.1. Статическая характеристика преобразования ЦИУ