11.2.Призначення і принцип дії короткозамкнутого рухомого навантаження нкп-8

Короткозамкнуте навантаження призначене для визначення величини власного КСХ лінії і непостійності зв'язку зонда з полем лінії. Необхідний коефіцієнт відбиття забезпечує круглий поршень, що має секції великого і малого діаметрів. Довжина кожної секції складає приблизно одну чверть довжини хвилі. Таким чином, дросель з секції великого і малого діаметрів, що чергуються, робить неможливим поширення хвиль основного типу далі початку секції великого діаметра, чим і забезпечує великий коефіцієнт відбиття. Короткозамкнуте навантаження (рис. 11.4) являє собою хвилевід, виготовлений методом гальванопластичного нарощування i вклеєний в латунний корпус.

Рис. 11.4. Конструкція НКР-8: 1 – хвилевід; 2 – поршень; 3 – пружина; 4 – кулька; 5 – лімб; 6 – латунний корпус

Відлік переміщень поршня вздовж осі хвилеводу проводиться по шкалі, нанесеній на корпус, і поділках лімба. Ціна поділки лімба – 0,01 мм.

11.3. Основні джерела похибок I задачі градуювання вимірювальної лінії

При роботі з вимірювальними лініями похибки вимірювань спричиняються:

1. Наявністю зонда, який вносить в лінію неоднорідність, а тому й спричиняє появу відбиттів. Зазначений вплив зонда залежить від ступеня занурення його у хвилевід і симетричності розташування його відносно щілини.

2. Наявністю щілини, яка: по-перше, викликає деякі зміни хвильового опору і хвилеводної довжини хвилі порівняно з розрахунковою; по-друге, через неї випромінюється частина енергії хвилеводу; по-третє, на кікцях щілини внаслідок одержаної геометричної неоднорідності виникають відбиття. Ці відбиття та відбиття від інших неоднорідностей у вимірювальній лінії приводять до того, що навіть при добре узгодженому навантаженні лінїї. спостерігатиметься стояча хвиля; КСХ, що одержується при цьому називають залишковим. Одна із задач градуювання вимірювальної лінії полягає у з'ясуванні її залишкового КСХ.

3. Наявністю детектора, від характеристики якого залежить закон, що зв'язує показання вихідного індикатора зі значенням напруженості поля в лінії. 3'ясування питання про характеристику детектора – друга основна задача градуювання вимірювальної лінії.

4. Наявністю суб’ективних помилок, пов’язаних з визначенням місцеположення мінімумів напруженості електричного поля, зі зніманням відліків по лінійці вимірювальної лінії та по шкалі індикатора.

11.4. Розрахунок випадкових похибок при прямих вимірюваннях

Значення шуканої величини при вимірюваннях визначається з деякою похибкою. Похибка є наслідком впливу на вимірювальну установку одного або цілого ряду факторів: зміна температури навколишнього середовища, наявність зовнішніх електричних полів, нестабільність джерел живлення, власні шуми вимірювальної схеми та ін.

Похибка може бути зумовлена частіше за все яким-небудь одним діючим фактором. У цьому випадку причину похибки можна виявити і врахувати при вимірюваннях. Такі похибки, зумовлені в основному однією причиною, називаються систематичними. Систематична похибка завжди одного знаку, вона або завищує, або занижуе значення вимірюваної величини.

Випадкова похибка є результатом одночасного впливу на вимірювальну установку великої кількості різних факторів. Beличина та знак випадкової похибки різні при кожному окремому вимірюванні, і усунути її при вимірюваннях неможливо, проте можна розрахувати і зменшити.

Для випадкових похибок, як правило, справедливий нормальний закон розподілу. Параметр нормального розподілу характеризує точність вимірювань і називається середньою квадратичною похибкою.

Для розрахунку випадкової похибки слід провести багатократні вимірювання досліджуваної величини, а потім розрахувати середньоквадратичну похибку. Цього достатньо для визначення випадкової похибки, якщо кількість повторних вимірювань більше 30. Якщо відліків менше 30, то необхідно ввести поправку, користуючись розподілом Стьюдента.

1. Кількість відліків велика (N > 30). Нехай X – дійсне значення величини, яка вимірюється за допомогою приладу. Розрахунок здійснюється так. Проводиться N вимірювань невідомої величини X. Одержують відліки А₁, А₂ , ..., Α_Ν . Дійсне значення x_∂ вимірюваної величини визначається як середнє арифметичне з результатів окремих вимірювань:

. (11.14)

Величина А, суворо кажучи, не дорівнює X, але наближається до неї. Для кожного окремого вимірювання можна визначити абсолютну похибку:

. Середньоквадратична похибка в розглядуваному випадку визначається таким співвідношенням:

. (11.15)

Величина показує, яка похибка в середньому була при кожному окремому вимірюванні, і характеризує точність вимірювального методу.

При вимірюваннях також важливо знати, з якою точністю знайдене значення величини, що нас цікавить, тобто А, наближається до дійсного X:

. (11.16)

Величина σ_a – похибка середнього арифметичного і визначається таким чином:

. (11.17)

Величина σ_a залежить від кількості вимірювань N. Чим більше зроблено окремих вимірювань, тим вона менша, тобто тим точніше буде знайдено значення вимірювальної величини.

2. Кількість відліків мала (2 < N < 31). При малій кількості відліків розрахунок випадкових похибок доцільно проводити за допомогою розподілу Стьюдента. Можна показати: ймовірності того, що середнє арифметичне з результатів вимірювання відрізняється від дійсного значення вимірювальної величини на ±|ξ|·σ_α визначається за таким виразом:

. (11.18)

Тут ρ{...} – шукана ймовірність;

σ_а – визначається за формулою (1.17);

|ξ| – шукане додатне число;

S(t,k) – розподіл Стьюдента, в якому ; – кількість відліків без одного.

Величина |ξ|σ_а являє собою випадкову помилку при вимірюваннях. Однак співвідношення (11.18) визначає тільки ймовірність того,і що помилка лежить у потрібних межах. Якщо ймовірність Ρ {...} = α близька до одиниці, то можна вважати, що величина являє собою випадкову похибку при вимірюваннях.

Для визначення множника необхідно розв’язати рівняння (11.18), яке при заданій величині ймовірності α = 0,8 – 0,9 має такий вигляд:

. (11.19)

Для зручності обчислень розв'язки рівняння (11.19) зведені в табл. 11.1 (таблиця Стьюдента – Фішера). При заданих α і k = n – 1 з цієї таблиці визначають множник |ξ|.