2.2 Пояснення до виконання окремих завдань кр
2.2.1 Розгляд принципу дії, схемних рішень, характеристик та методів, на яких заснована робота вимірювального приладу
Для виконання завдання №1 треба проаналізувавши структурну схему вимірювального приладу, за допомогою котрого, згідно завдання, проводитимуться вимірювання. визначити на підставі якого методу вимірювання заснований принцип його дії. Для цього одержати у завідувача лабораторії технічний опис (інструкцію по експлуатації) вказаного засобу вимірювання. Перерахувати складові основної систематичної похибки вимірювального приладу при вимірюванні заданого параметра. Привести переваги і недоліки даного методу і яким чином вони впливають на точність вимірювань.
2.2.2 Проведення вимірювань для формування масиву даних
Для проведення вимірювань згідно завданню № 2 необхідно підготувати засіб вимірювання і джерело вимірюваної величини (вказане в таблиці 2.1) згідно їх інструкцій з експлуатації. Встановити за допомогою викладача необхідні параметри джерела сигналу. після чого подати на його вхід досліджуваний сигнал. Перевести засіб вимірювання в режим ручного запуску процесу вимірювання. і провести (натисненням кнопки «Пуск» на передній панелі) необхідні для коректної статистичної обробки 100 (сто) вимірювань заданого параметра. Результати вимірювань занести до заздалегідь підготованої таблиці 2.2.
Примітка: при вимірюванні напруги і опору за допомогою універсального вольтметра В7-34 слід використовувати сполучні шнури тільки з комплекту приладу. Цей захід дає можливість провести вимірювання з максимальною точністю і до мінімуму понизити вплив перешкод.
При вимірюванні частоти, періоду, тривалості імпульсу за допомогою частотоміра Ч3-35 необхідно виконати попередній прогрів приладу за 30 - 40 хвилин до вимірювань, для стабілізації температури внутрішнього кварцового генератора. Досягши температури кварцового генератора номінального значення лампа індикації включення термостата спалахуватиме періодично, з інтервалом приблизно 5 секунд. При такому режимі роботи термостата складова погрішності за рахунок кварцового генератора буде мінімальною.
Перед вимірюванням ємності конденсаторів слід визначити власну поправочну ємність моста Сп. Для цього, встановити перемикач роду робіт «Вимірювання» в положення «С», перемикач режиму запуску процесу вимірювання в положенні «Однокр.», переконається в тому, що клеми вимірювального ланцюга розімкнені, натиснути клавішу «пуск». Провести відлік ємності конденсатора з цифрових табло вимірювального приладу. Набутого значення ємності прийняти це значення за Сп. При подальших вимірюваннях значення ємності прийняти це значення за Сх. Реальна зміряна величина вимірюваної ємності Сі визначається виразом
Си = Сх – Сп; (2.1)
Таблиця 2.2 – результати вимірів згідно завдання № 2
№ з/п |
Досліджуваний параметр |
Розрахункові параметри |
Висновок |
|
А (В, Гц, С, Ом) |
ΔА (В, Гц, С, Ом) |
δU скв % |
||
1 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
8 |
|
|
|
|
9 |
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
11 |
|
|
|
|
12 |
|
|
|
|
13 |
|
|
|
|
14 |
|
|
|
|
15 |
|
|
|
|
16 |
|
|
|
|
17 |
|
|
|
|
18 |
|
|
|
|
19 |
|
|
|
|
20 |
|
|
|
|
21 |
|
|
|
|
22 |
|
|
|
|
23 |
|
|
|
|
24 |
|
|
|
|
25 |
|
|
|
|
26 |
|
|
|
|
27 |
|
|
|
|
28 |
|
|
|
|
29 |
|
|
|
|
30 |
|
|
|
|
31 |
|
|
|
|
32 |
|
|
|
|
33 |
|
|
|
|
34 |
|
|
|
|
35 |
|
|
|
|
36 |
|
|
|
|
37 |
|
|
|
|
38 |
|
|
|
|
39 |
|
|
|
|
40 |
|
|
|
|
41 |
|
|
|
|
42 |
|
|
|
|
43 |
|
|
|
|
44 |
|
|
|
|
45 |
|
|
|
|
46 |
|
|
|
|
47 |
|
|
|
|
48 |
|
|
|
|
49 |
|
|
|
|
50 |
|
|
|
|
21 |
|
|
|
|
52 |
|
|
|
|
53 |
|
|
|
|
54 |
|
|
|
|
55 |
|
|
|
|
56 |
|
|
|
|
57 |
|
|
|
|
58 |
|
|
|
|
59 |
|
|
|
|
60 |
|
|
|
|
61 |
|
|
|
|
62 |
|
|
|
|
63 |
|
|
|
|
64 |
|
|
|
|
65 |
|
|
|
|
66 |
|
|
|
|
67 |
|
|
|
|
68 |
|
|
|
|
69 |
|
|
|
|
70 |
|
|
|
|
71 |
|
|
|
|
72 |
|
|
|
|
73 |
|
|
|
|
74 |
|
|
|
|
75 |
|
|
|
|
76 |
|
|
|
|
77 |
|
|
|
|
78 |
|
|
|
|
79 |
|
|
|
|
80 |
|
|
|
|
81 |
|
|
|
|
82 |
|
|
|
|
83 |
|
|
|
|
84 |
|
|
|
|
85 |
|
|
|
|
86 |
|
|
|
|
87 |
|
|
|
|
88 |
|
|
|
|
89 |
|
|
|
|
90 |
|
|
|
|
91 |
|
|
|
|
92 |
|
|
|
|
93 |
|
|
|
|
94 |
|
|
|
|
95 |
|
|
|
|
96 |
|
|
|
|
97 |
|
|
|
|
98 |
|
|
|
|
99 |
|
|
|
|
100 |
|
|
|
|
Аср вим |
|
|
|
|
СКО(σ) |
|
|
|
|
Аср бп |
|
|
|
|
2.2.3 розрахунок статистичних параметрів результатів вимірів
розрахунок статистичних параметрів, які одержані в результаті виконання завдання 2, проводиться відповідно до додатків А, Б, В, Г та Д.
2.3 Приклади розрахунків
Нижче наводяться приклади розрахунків за деякими завданнями контрольної роботи, виконані у загальному вигляді.
2.3.1 Формування масиву початкових даних
Припустимо, що згідно початкових даних виконувались вимірювання місткості конденсатора величиною С (1µF) і обробка результатів вимірювання при рівні довірчої вірогідності ρ (0,95). В результаті вимірювань був сформований відповідний масив даних (табл. 2.3).
Таблиця 2.3 – результати вимірів ємності конденсатора С (1µF) згідно завдання №2
№ п.п |
Результат вимірювань |
Розрахункові параметри |
Висновок |
|
С (µF) |
ΔС (µF) |
δС скв % |
||
1 |
0,972825 |
-0,01076 |
-1,09% |
|
2 |
0,991165 |
0,007575 |
0,77% |
|
3 |
0,957753 |
-0,02584 |
-2,63% |
Промах |
4 |
0,995972 |
0,012382 |
1,26% |
|
5 |
0,982685 |
-0,0009 |
-0,09% |
|
6 |
0,998986 |
0,015396 |
-0,93% |
|
7 |
0,974434 |
-0,00916 |
-0,93% |
|
8 |
0,993341 |
0,009751 |
0,99% |
|
9 |
0,999265 |
0,015675 |
1,59% |
|
10 |
0,992971 |
0,009381 |
0,95% |
|
11 |
0,993243 |
0,009653 |
0,98% |
|
12 |
0,984965 |
0,001375 |
0,14% |
|
13 |
0,980201 |
-0,00339 |
-0,34% |
|
14 |
0,997624 |
0,014034 |
1,43% |
|
15 |
0,996735 |
0,013145 |
1,34% |
|
16 |
0,985286 |
0,001696 |
0,17% |
|
17 |
0,974221 |
-0,00937 |
-0,95% |
|
18 |
0,974789 |
-0,0088 |
-0,89% |
|
19 |
0,970108 |
-0,01348 |
-1,37% |
|
20 |
0,99422 |
0,01063 |
1,08% |
|
21 |
0,965824 |
-0,01777 |
-1,81% |
|
22 |
0,986668 |
0,003078 |
0,31% |
|
23 |
0,999653 |
0,016063 |
1,63% |
|
24 |
0,974896 |
-0,00869 |
-0,88% |
|
25 |
0,993553 |
0,009963 |
1,01% |
|
26 |
0,974818 |
-0,00877 |
-0,89% |
|
27 |
0,957464 |
-0,02613 |
-2,66% |
Промах |
28 |
0,998189 |
0,014599 |
1,48% |
|
29 |
0,996699 |
0,013109 |
0,00% |
|
30 |
0,999987 |
0,016397 |
1,67% |
|
31 |
0,999951 |
0,016361 |
1,66% |
|
32 |
0,994066 |
0,010476 |
1,07% |
|
33 |
0,999862 |
0,016272 |
1,65% |
|
34 |
0,955607 |
-0,02798 |
-2,84% |
Промах |
35 |
0,987862 |
0,004272 |
0,43% |
|
36 |
0,965769 |
-0,01782 |
-1,81% |
|
37 |
0,989878 |
0,006288 |
0,64% |
|
38 |
0,99052 |
0,00693 |
0,70% |
|
39 |
0,999665 |
0,016075 |
1,63% |
|
40 |
0,973289 |
-0,0103 |
-1,05% |
|
41 |
0,989373 |
0,005783 |
0,59% |
|
42 |
0,993272 |
0,009682 |
0,98% |
|
43 |
0,968601 |
-0,01499 |
-1,52% |
|
44 |
0,990773 |
0,007183 |
0,73% |
|
45 |
0,964494 |
-0,0191 |
-1,94% |
|
46 |
0,98732 |
0,00373 |
0,38% |
|
47 |
0,967105 |
-0,01648 |
-1,68% |
|
48 |
0,992386 |
0,008796 |
0,89% |
|
49 |
0,95426 |
-0,02933 |
-2,98% |
Промах |
50 |
0,956322 |
-0,02727 |
-2,77% |
Промах |
21 |
0,9871 |
0,00351 |
0,36% |
|
52 |
0,99406 |
0,01047 |
1,06% |
|
53 |
0,98249 |
-0,0011 |
-0,11% |
|
54 |
0,969612 |
-0,01398 |
-1,42% |
|
55 |
0,961982 |
-0,02161 |
-2,20% |
|
56 |
0,969326 |
-0,01426 |
-1,45% |
|
57 |
0,978121 |
-0,00547 |
-0,56% |
|
58 |
0,997628 |
0,014038 |
1,43% |
|
59 |
0,989123 |
0,005533 |
0,56% |
|
60 |
0,996136 |
0,012546 |
1,28% |
|
61 |
0,983455 |
-0,00013 |
-0,01% |
|
62 |
0,995739 |
0,012149 |
1,24% |
|
63 |
0,992052 |
0,008462 |
0,86% |
|
64 |
0,99939 |
0,0158 |
1,61% |
|
65 |
0,954752 |
-0,02884 |
-2,93% |
Промах |
66 |
0,988104 |
0,004514 |
0,46% |
|
67 |
0,999635 |
0,016045 |
1,63% |
|
68 |
0,995514 |
0,011924 |
1,21% |
|
69 |
0,995803 |
0,012213 |
1,24% |
|
70 |
0,992664 |
0,009074 |
0,92% |
|
71 |
0,975516 |
-0,00807 |
-0,82% |
|
72 |
0,971626 |
-0,01196 |
-1,22% |
|
73 |
0,998933 |
0,015343 |
1,56% |
|
74 |
0,991528 |
0,007938 |
0,81% |
|
75 |
0,992625 |
0,009035 |
0,92% |
|
76 |
0,985645 |
0,002055 |
0,21% |
|
77 |
0,99062 |
0,00703 |
0,71% |
|
78 |
0,987992 |
0,004402 |
0,45% |
|
79 |
0,955908 |
-0,02768 |
-2,81% |
Промах |
80 |
0,99553 |
0,01194 |
1,21% |
|
81 |
0,993386 |
0,009796 |
1,00% |
|
82 |
0,986215 |
0,002625 |
0,27% |
|
83 |
0,960439 |
-0,02315 |
-2,35% |
Промах |
84 |
0,984205 |
0,000615 |
0,06% |
|
85 |
0,985673 |
0,002083 |
0,21% |
|
86 |
0,961727 |
-0,02186 |
-2,22% |
|
87 |
0,99174 |
0,00815 |
0,83% |
|
88 |
0,971693 |
-0,0119 |
-1,21% |
|
89 |
0,972883 |
-0,01071 |
-1,09% |
|
90 |
0,952222 |
-0,03137 |
-3,19% |
Промах |
91 |
0,997347 |
0,013757 |
1,40% |
|
92 |
0,975114 |
-0,00848 |
-0,86% |
|
93 |
0,999591 |
0,016001 |
1,63% |
|
94 |
0,975503 |
-0,00809 |
-0,82% |
|
95 |
0,998953 |
0,015363 |
1,56% |
|
96 |
0,993046 |
0,009456 |
0,96% |
|
97 |
0,996759 |
0,013169 |
1,34% |
|
98 |
0,952564 |
-0,03103 |
-3,15% |
Промах |
99 |
0,981439 |
-0,00215 |
-0,22% |
|
100 |
0,980929 |
-0,00266 |
-0,27% |
Промах |
Сср вим |
0,98359 µF |
|
|
|
СКО(σ) |
0,013931 µF |
|
|
|
Обчислимо:
- середнє арифметичне значення (математичне очікування першого роду) зміряних величин x1, x2,...xn
(2.2)
- дисперсію (математичне очікування другого роду) або характеристику розсіяння результатів зміряних величин x1, x2,...xn
(2.3)
-
середнє квадратичне відхилення s
(СКВ)
результатів виміру величин x1,
x2,...
xn
від середнього арифметичного значення
.
СКВ дорівнює
квадратному кореню з дисперсії результату
вимірювань:
(2.4)
Для кожного результату вимірювань обчислимо абсолютну похибку
(2.5)
та відносну похибку
.
(2.6)
Результати цих розрахунків заносять до таблиці 2.3.