Міністерство освіти і науки України

Запорізька державна інженерна академія

______________________________________

Турба М.М.,

Юдачов А.В.

метрологія

Методичні вказівки до самостійної роботи студентів (підготовка до тестування, виконання аудиторних КР та домашніх РГР)

для студентів ЗДІА спеціальності 6.90804

«Фізична та біомедична електроніка»

денної та заочної форм навчання

Запоріжжя

2007

Міністерство освіти та науки України

Запорізька державна інженерна академія

метрологія

Методичні вказівки до самостійної роботи студентів

(підготовка до тестування, виконання аудиторних КР та домашніх РГР)

для студентів спеціальності 6.090804

“Фізична та біомедична електроніка”

Рекомендовано до видання

на засіданні кафедри ФБМЕ,

протокол № 8 від 19.01.2007 р.

Метрологія. Методичні вказівки до виконання контрольних і самостійних робіт для студентів спеціальності 6.0908.04 “Фізична та біомедична електроніка” /Укладачі М.М.Турба.,А.В.Юдачов. – Запоріжжя: Вид-во ЗДІА, 2006р. – 80 с.

Укладачі М.М.Турба, к.ф.м.н., профессор

А.В.Юдачов, ст. викладач

Відповідальний за випуск: зав. кафедрою ФБМЕ

к.т.н., проф. Є.Я.Швець

ЗМІСТ

Вступ 4

1 Програма курсу 5

2 Зміст домашньої контрольної роботи (РГР) 8

2.1 початкові дані для виконання роботи 9

2.2 Пояснення до виконання окремих завдань КР 11

2.2.1 Розгляд принципу дії, схемних рішень, характеристик та методів, на яких заснована робота вимірювального приладу 11

2.2.2 проведення вимірювань для формування масиву даних 11

2.2.3 розрахунок статистичних параметрів результатів вимірів 15

2.3 Приклади розрахунків 15

2.3.1 Формування масиву початкових даних 15

2.3.2 виключення грубих похибок (промахів) 18

2.3.3 Побудова гістограми 21

2.3.4 Перевірка гіпотези нормальності розподілу 22

2.3.5 Довірча оцінка істинного значення вимірюваної величини. 24

3 Контрольні питання для тестування 25

4 Типові задачі для аудиторних контрольних робіт 26

Перелік літератури 27

Додаток А 28

Додаток Б 30

Додаток В 32

Додаток Г 36

Додаток Д 46

Додаток Е 49

Вступ

Термін «метрологія» відбувся від грецьких слів: metrori - міра і logos - учення, слово. У сучасному розумінні - це наука про вимірювання, методи і засоби забезпечення їх єдності і способи досягнення необхідної точності. Метрологія є наукою, в теоретичних і практичних досягненнях якої зацікавлені всі галузі народного господарства і точні науки.

Завдання, що вирішуються метрологією, можна умовно розділити на наукові, практичні, законодавчі.

Наукові завдання полягають в розробці загальній теорії вимірювань, вдосконаленні систем одиниць, розробці еталонів і зразкових засобів вимірювань, дослідженню питань математичної обробки результатів вимірювань і т.п. Вони розв'язуються в наукових метрологічних установах нашої країни: у НВО «Всесоюзний науково-дослідний інститут метрології імені Д. І. Менделєєва» (ВНІІМ), Всесоюзному науково-дослідному інституті фізико-технічних і радіотехнічних вимірювань (ВНІІФТРІ) і їх філіалах.

До практичних завдань метрології відносяться виробництво і випуск в звернення робочих засобів вимірювань, що забезпечують визначення з необхідною точністю характеристик продукції, державні випробування засобів вимірювань, відомчі перевірки засобів вимірювань, ревізії стану вимірювань на підприємствах і в організаціях.

Законодавча метрологія - це розділ метрології, що включає комплекси взаємозв'язаних і взаємообумовлених загальних правил, вимог і норм, а також інші питання, що потребують регламентації і контролю з боку держави, направлену на забезпечення єдність вимірювань і одноманітності засобів вимірювань.

Особливу увагу необхідно приділити вивченню і використанню вимірювальних приладів, що знаходять широке застосування в виробництві і при проведенні наукових досліджень. Методичні вказівки містять коротку програму курсу, матеріали розрахунково - графічних робіт, рекомендації з вивчення основних положень курсу і приклади рішення окремих навчальних задач. Особливістю вказівок є індивідуальне завдання по вимірюванню характеристик реальних електронних приладів, що наближає роботу студента до реальних умов проектування та виробництва. Навчальні завдання націлені на рішення типових задач, що широко використовуються в навчальному процесі та практичній діяльності.

Для вирішення комплексних, наукових і навчальних задач, активізації навчального процесу можлива видача індивідуальних завдань. З метою скорочення обсягу методичних вказівок необхідні теоретичні дані приводяться безпосередньо в прикладах виконання контрольних завдань, детальний розгляд яких існує в різних підручниках, наприклад [1, 2, 3, 9].

1 Програма курсу

Згідно освітньо-професійної програми та навчальної робочої програми дисципліни «Метрологія» студенти напрямку 0908 «Електроніка» спеціальності 6.90804 «Фізична та біомедична електроніка» повинні вивчити ряд тем, наведених нижче.

Тема 1. Основні терміни і визначення в метрології. Поняття про фізичну величину (ФВ). Основні і додаткові ФВ. Одиниця ФВ, кратні і часткові одиниці. Системи фізичних одиниць, їх значення. Міжнародна система одиниць (система СІ). Еталони фізичних одиниць і їх класифікація.

Тема 2. Поняття про вимірювання ФВ. Методи і засоби вимірювання ФВ. Поняття метрологічного забезпечення, його організаційні, наукові і методичні основи. Класифікація вимірювань. Основні характеристики вимірювань. Метрологічні характеристики засобів вимірювань.

Тема 3. Похибки вимірювань. Істинне і дійсне значення ФВ. Поняття погрішності вимірювання. Види похибок: абсолютна, відносна, систематична, випадкова, промах, що виключаються і не виключаються, динамічна і статична. Систематична похибка: математичне визначення, види, методи усунення і обліку. Випадкові похибки: математичне визначення і методи усунення. Методи обробки і представлення результатів вимірювань, поняття про довірчий інтервал. Похибки заходів і вимірювальних приладів: аддитивна і мультиплікативна. Методи їх усунення. Поняття про перевірку засобів вимірювань. Вибір засобів вимірювань.

Тема 4. Вимірювання струму і напруги. Стрілочні електровимірювальні прилади і їх класифікація. Прилади магнітоелектричної системи. Вимірювання в ланцюгах постійного струму. вплив вхідного опору вольтметра на похибку вимірювання напруги. вплив внутрішнього опору амперметра на похибку вимірювання струму. Основні вимоги до вольтметра і амперметра. Багатомежні прилади, правила розрахунку додаткових опорів і шунтів. Цифрові вольтметри. Вольтметра змінного струму.

Тема 5. дослідження форми сигналів. Призначення осцилографа. Принцип побудови зображення на екрані ЕПТ. Структурна схема осцилографа. Види розгорток і їх застосування. Синхронізація, її види і призначення. Вимірювання напруги досліджуваного сигналу за допомогою осцилографа. Основні вимоги вхідним ланцюгам осцилографа. Вимірювання часових характеристик досліджуваного сигналу за допомогою осцилографа. Джерела похибок при вимірюванні напруги за допомогою осцилографа. Джерела похибок при вимірюванні часових характеристик сигналу за допомогою осцилографа. Двоканальні і двопроменеві осцилографи.

Тема 5. Вимірювання частоти і методи її вимірювань. Метод дискретного рахунку, резонансний метод, метод заряду і розряду конденсатора, метод порівняння з частотою іншого джерела. Основні характеристики методу дискретного рахунку. Структурна схема і принцип дії електронно-рахункового частотоміра. Складові основної систематичної похибки електронно-рахункового частотоміра при частоти. Вплив цих складових на точність вимірювання низької і високої частот.

Тема 6. Аналіз спектрів і нелінійних спотворень. Загальні відомості про аналіз спектрів. Методи апаратурного аналізу спектрів. Структурна схема і принцип дії аналізатора спектру. Його основні характеристики. Основні вимоги вхідним ланцюгам аналізатора спектру. Джерела похибок при вимірюванні амплітуди окремих складових спектру за допомогою аналізатора спектру. Джерела похибок при вимірюванні частоти окремих складових спектру за допомогою аналізатора спектру.

Тема 7. Вимірювання параметрів компонентів електричних ланцюгів. Методи вимірювань: метод вольтметра - амперметра, метод заряду - розряду конденсатора, мостовий метод. Структурна схема і принцип дії ручного мостового вимірника RLC. Джерела похибок при вимірюванні індуктивності, місткості, опору при вимірюванні їх мостовим методом. Цифрові вимірники RLC (їх структурна схема, принцип дії).

Тема 8. Вимірювання амплітудно-частотних характеристик. Поняття про амплітудно - частотну характеристику (АЧХ) чотириполюсника. Умови зняття АЧХ чотириполюсника. Структурна схема і принцип дії вимірника АЧХ. Вимоги до вихідного сигналу вимірника АЧХ. Вимоги до детекторних головок вимірника АЧХ. Джерела похибок при вимірюванні коефіцієнта передачі чотириполюсника.

Зазначений матеріал розглядається на лекційних заняттях і на лабораторному практикумі. Значний обсяг матеріалу студент повинний вивчити самостійно та опрацювати з викладачем під час передбачених консультацій. Контроль ефективності самостійної роботи передбачається шляхом підготовки та захисту індивідуального домашнього завдання (контрольної роботи)