Компенсационный метод измерения на постоянном токе: функциональная схема, особенности метода, область применения.

Компенсационный метод измерений, метод измерений, основанный на компенсации (уравнивании) измеряемого напряжения или эдс напряжением, создаваемым на известном сопротивлении током от вспомогательного источника. Компенсационный метод измерений применяют не только для измерений электрических величин (эдс, напряжений, токов, сопротивления); он широко применяется и для измерения др. физических величин (механических, световых, температуры и т.д.), которые обычно предварительно преобразуют в электрические величины.

К омпенсационный метод измерений электрического напряжения в цепи постоянного тока состоит в следующем. Измеряемое напряжение Ux (см. рис.) компенсируется падением напряжения, создаваемым на известном сопротивлении r током от вспомогательного источника Uвсп (рабочим током lp). Гальванометр Г (нулевой прибор) включается в цепь сравниваемых напряжений перемещением переключателя (П на рис.) в правое положение. Когда напряжения скомпенсированы, ток в гальванометре, а следовательно, и в цепи измеряемого напряжения Ux отсутствует. Это является большим преимуществом Компенсационный метод измерений перед другими методами, так как он позволяет измерять полную эдс источника Ux и, кроме того, на результаты измерений этим методом не влияет сопротивление соединительных проводов и гальванометра. С помощью переключателя нуль – индикатор вначале включается в цепь установочного сопротивления Ry. При этом регулировочным сопротивлением добиваются отсутствия тока в НИ.Это означает, что Ip*Ry=Eнэ, откуда значение рабочего тока Ip=Eнэ/Ry./;34/

Относительная погрешность вольтметра на диапазоне 100В в точке шкалы 20В оказалась максимальной и составила 7.5%. Определить диапазон измеряемых величин, для которых погрешность не превысит 5%.

14)

Погрешности косвенных измерений: основные формулы для коррелированных и не коррелированных погрешностей.

При косвенных измерениях физическая величина А, значение которой надо измерить, является известной функцией f ряда других величин – аргументов x1, x2, …,xn. Данные аргументы подвергаются прямым измерениям, а величина А вычисляется по формуле:

A=f(x1,x2,…,xn). В качестве результата косвенного измерения рассматривают оценку величины А, определяемую подстановкой в эту формулу оценок аргументов этой функции. Каждый из аргументов измеряется с некоторой погрешностью, вносящей определенный вклад в результат косвенного измерения. Косвенные измерения бывают линейные(функция вида ax1+bx2…) и не линейные(любой другой вид функции).

S(A) – оценка СКО

- СКО

- коэффициент корреляции(статистическая взаимосвязь нескольких случайных величин), при ее отсутствии он равен 0.

Основные методы измерения частоты и их краткая характеристика. Осциллографические методы измерения частоты и интервалов времени. Решение этих задач с помощью цифрового осциллографа.

Частота f и период T относятся к основным параметрам любого гармонического или периодического процесса. В общем случае под частотой понимают число идентичных событий, происходящих за единицу времени.

Резонансный метод измерения частоты, этот принцип основан на сравнении измеряемой частоты fx с собственной резонансной частотой fp градуированного колебательного контура или резонатора.

Гетеродинный метод, этот метод является одной из разновидностей методов сравнения измеряемой частоты с частотой эталонного генератора – гетеродина.

Метод измерения частоты зарядкой и разрядкой конденсатора, использование этого метода позволяет создавать простые в эксплуатации и недорогие частотомеры, но имеющие невысокую точность.

Показания измерительного прибора пропорциональны частоте: Iср=f*Imax*t

где t время разряда емкости.

Цифровой(осциллографический) метод, принцип этого метода основан на измерении частоты в соответствии с ее определением, т.е. на счете числа импульсов за интервал времени. Пусть период исследуемого сигнала занимает два деления, а длительность развертки установлена 10 мс/дел. Тогда период исследуемого сигнала будет равен: 2 дел × 10 мс/дел = 20 мс. Затем из формулы связи периода и частоты исследуемого сигнала ( f = 1/ T ) определим его частоту: f = 1/ 20 мс = 50 Гц

Электронным вольтметром с детектором действующего значения измерялись поочередно следующие сигналы с одинаковой амплитудой 280мВ: синусоидальный, однополярные импульсы со скважностью 100, меандр. Определить показания прибора во всех трех случаях.

15)

Определение понятий: «ИСТИННОЕ» значение физической величины, ее измеренное и действительное значения.

Истинным значением физической величины называется значение физической величины, которое идеальным образом отражало бы в качественном и количественном отношениях соответствующее свойство объекта. Определить экспериментально его невозможно вследствие неизбежных погрешностей измерения.

Действительным значением физической величины называется значение найденное экспериментальным путем и настолько приближающееся к истинному значению, что для данной цели может быть использовано вместо него.

Измеренное значение – значение отсчитанное по отсчетному устройству средства измерения.

Цифровые методы измерения частоты: временные диаграммы, упрощенная структурная схема частотомера, показатели точности.

Цифровой(дискретного счета) метод измерения частоты реализован в цифровых частотомерах. Принцип действия цифрового частотомера основан на измерении частоты в соответствии с ее определением, т.е. на счете числа импульсов за интервал времени.

ВУ-входное устройство, ФИ – формирователь импульсов, ВС – временной селектор, УФУ – устройство формирования и управления, СЧ – счетчик, ДДЧ – декадный делитель частоты, КГ – кварцевый генератор, ЦОУ – цифровое отсчетное устройство.

По Y идет U, по Х идет t

Погрешность измерения частоты этим методом имеет систематическую(вызывается долговременной нестабильностью частоты КГ) и случайную(определяется погрешностью дискретизации, из за взаимной не синхронизации импульсов.) составляющие погрешности.

Погрешность распределена по треугольному закону, СКО которого составило 0.5В. Определить границы симметричного интервала, в пределах которого погрешность появляется с той же вероятностью, что и в интервале от 0 до 1.3В.

16)

Нормальный закон распределения случайных величин и его применение при определении доверительного интервала, в котором заключено истинное значение физической величины.

Нормальный закон распределения погрешностей применяется при следующих предположениях:

- погрешность может принимать непрерывный ряд значений в интервале от

- при выполнении значительного числа наблюдений большие погрешности появляются реже, чем малые, а частота появления погрешностей, идентичных по абсолютной величине и противоположных по знаку, одинакова.

Для нормального закона распределения плотность вероятности:

где - среднее квадратическое отклонение погрешности характеризуют точность выполненных измерений., чем меньше отклонение тем выше точность.

При нормальном законе формула для расчета вероятности выглядит так: