
- •Содержание
- •Оценка погрешности результата прямого и косвенного измерения
- •1 Подготовка к работе
- •2 Порядок выполнения работы
- •3 Содержание отчета
- •4 Контрольные вопросы
- •5 Краткие теоретические сведения
- •5.1 Источники возникновения погрешности
- •5.2 Оценка составляющих погрешности измерений
- •5.3 Суммирование составляющих погрешности
- •5.4 Запись результата
- •5.5 Оценка погрешности при косвенных измерениях
- •6 Список литературы
- •Приложение а Варианты заданий
- •Приложение б Обозначения условные гpафические в схемах
6 Список литературы
1 Методический материал по применению ГОСТ 8.009−84 "ГСИ. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений". − М.:Стандарты, 1988.
2 РД50−453−84. Методические указания. Характеристики погрешности средств измерений в реальных условиях эксплуатации. Методы расчета. − М. Стандарты, 1985.
3 МИ 1552−86. Методические указания. Измерения прямые однократные. Оценивание погрешностей результатов измерений. −М.: Стандарты , 1987.
Приложение а Варианты заданий
Вариант N1
Измерение длительности импульса на выходе одновибратора выполняют методом непосредственной оценки при помощи осциллографа С1−67 (рис.А.1).
1 − генератор импульсов; 2,4 − радиочастотные кабели РК50−2−11 длиной 0,8 м; 3 − объект измерений; 5 − осциллограф С1−67.
Рисунок А.1 – Схема измерений к варианту N1
Определить абсолютную и относительную погрешности измерний, если размер импульса на экране осциллографа по уровню 0,5Ua составил 6 делений, длительность фронта − 0,5 дел., длительность среза − 1 дел., амплитуда импульса − 5 дел., коэффициент развертки осциллографа − Кр = 100 нс/дел., коэффициент отклонения по вертикали − Кв = 1 В/дел.
Условия выполнения измерений: температура окружающей среды от + 10 до + 30 оС; напряжение питающей сети − от 198 до 242 В; относительная влажность воздуха − 80 %.
Параметр объекта измерений − выходное сопротивление − 150 Ом.
Нормируемые метрологические характеристики осциллографа С1−67:
− основная погрешность измерения напряжения − ≤ ± 10 % при размере изображения от 2 до 4 делений и ≤ ± 5 % при размере изображений от 4 до 7 делений;
− основная погрешность измерения временных интервалов в диапа зоне от 0,4 мкс до 0,2 мкс − не более ± 5 % при размере изображения по горизонтали в пределах от 4 до 10 делений;
− время нарастания перходной характеристики канала вертикального отклонения − ≤ 35 нс;
− входное активное сопротивление канала Y − (1 ± 0,02) МОм, входная емкость ≤ 55 пФ;
− ширина линии луча не превышает 0,6 мм;
− нелинейность развертки в пределах рабочей части ≤ 5 %;
− внутренний источник калибровочного напряжения генерирует П−образные импульсы частотой 2 кГц и амплитудой 0,6 В с погрешностью по амплитуде и частоте не более ± 2 %;
− осциллограф обеспечивает перечисленные метрологические характеристики в рабочих условиях эксплуатации : температура от −30 до +50 С; относительная влажность воздуха до 98 % при температуре +35 оС; питание прибора напряжением (220 ± 22) В, частотой (50 ± 0,5) Гц и содержанием гармоник до 5 %.
Вариант N2
Измерение главного параметра линии задержки − времени задержки − выполняют по схеме рис. А.2.
1−генератор Г5−75; 2,5,7 −радиочастотные кабели; 3,6 −коаксиальные тройники; 4−объект исследования; 8−оконечная нагрузка 50 Ом; 9−осциллограф С1−67.
Рисунок А.2 – Схема измерений к варианту N2
Методика измерений заключается в реализации метода замещения.
На первом этапе на вход Y осциллографа подают сигнал с входа линии задержки (ЛЗ) 4, подключая кабель 7 к тройниковому переходу 3, и запоминают положение импульсного сигнала на экране осциллографа (его точки a на фронте, соответствующей 0,5Ua) − см. рис. А.3.
На втором этапе кабель 5 подключают к выходу линии задержки (тройнику 6,) при этом изображение импульсного сигнала появляется на экране со сдвигом в право.
Рисунок А.3 – Осциллограммы к варианту N2
Регулируя временный сдвиг основных импульсов генератора Г5−75 относительно его синхроимпульсов, совмещают точку б фронта выходного сигнала линии задержки, соответствующую 0,5Ua, с точкой а, которая соответствовала фронту входного сигнала линии задержки.
Результат измерений считывают с отсчетного устройства генератора Г5−75.
Определить абсолютную и относительную погрешности измерений, если при коэффициенте развертки осциллографа 0,1 мкс/дел по отсчетному устройству генератора Г5−75 считано значение τзад = 0,64 мкс.
Условия выполнений измерений − нормальные.
Параметры линии задержки:
− входное сопротивление Rвх > 10 кОм;
− входная емкость Свх ≤ 4 пФ;
− выходное сопротивление − 600 Ом ± 10 %.
Метрологические характеристики генератора Г5−75:
− длительность фронта и среза основных импульсов − ≤ 10 нс;
− выходное сопротивление основного выхода Rвых = 50 Ом ± 1 %;
− длительность фронта синхроимпульса − не более 10 нс;
− выходное сопротивление выхода синхроимпульсов Rвыхси = 510 Ом ± 10 %;
− погрешность установки временного сдвига не превышает ± (10−3 D + 20 нс), где D − установленный временной сдвиг.
Метрологические характеристики осциллографа С1−67:
− входное сопротивление канала Y Rвх = (1 ± 0,02) Мом, входная емкость Свх ≤ 44 пФ;
− входное сопротивление по входу "внешн. запуск" − 50 кОм; Свх ≤ 30 пФ;
− задержка начала изображения относительно начала развертки > 30 нс ;
− нелинейность развертки ≤ ± 5 %;
− время нарастания переходной характеристики канала Y ≤ 35 нс;
− толщина линии луча b = 0,6 мм;
− основная погрешность измерений временных интервалов ≤ ± 5 % при размере измеряемого участка от 4 до 10 делений.
Длина соединительного кабеля 7 − 0,8 м; кабеля 5 − 1 м.
Вариант N3
При выпуске из производства антенный усилитель контролируют по коэффиценту усиления. Схема измерений представлена на рис. А.4.
1 − генератор Г4−158; 2 − кабель РК50−2 длиной 0,8 м; 3,6 − тройниковые коаксиальные переходы ; 4,7 − вольтметры ВЗ−52/1; 5−антенный усилитель (объект измерений); 8 − согласованная нагрузка.
Рисунок А.4 – Схема измерений к варианту N3
Определить абсолютную и относительную погрешности измерений выходного напряжения вольтметром РV2 типа ВЗ−52/1, если его показание составило 5 мВ.
Условия выполнения измерений:
− температура окружающей среды изменяется в течении года в пределах от +20 до +35 К;
− напряжение питающей сети −220 В 10%;
− время измерений коэффициента усиления (с учетом обработки и оформления результатов измерений ) − не более 0,5 час.
Параметры антенного усилителя:
− выходное сопротивление и сопротивление нагрузки −75 Ом; частота выходного сигнала − 600 МГц ;
− коэффициент гармоник − не более 3% .
Метрологические характеристики милливольтметра ВЗ−52/1:
− пределы допускаемых значений основной погрешности
%;
− пределы допускаемой погрешности в рабочей области частот в диапазоне от 300 до 600 МГц
%;
− изменение показаний прибора, вызванные отклонением температуры окружающей среды от нормальной до любой в пределах от +10 до +35 К не превышает предела допускаемой основной погрешности на каждые 10 К;
− изменение показаний прибора, вызванное изменением напряжения питания от номинального значения на ± 10% при условии коррекции нуля органами управления не превышает половины предела допускаемой основной погрешности;
− нестабильность электрического нуля не превышает:
1) половины предела допускаемой основной погрешности из−за флуктуаций;
2) предела основной допускаемой погрешности из−за дрейфа нуля за 1 час;
− входная емкость прибора не превышает 2,5 пФ;
− время установления показаний ≤ 3 с;
− изменение показаний прибора при отклонении формы измеряемого напряжения от синусоидальной не превышает
%,
где Uі − напряжения высших гармоник;
U1 − напряжение первой гармоники.
Вариант N4
Измерения фазового сдвига, вносимого усилителем, осуществляют при помощи фазометра Ф2−13 по схеме, изображенной на рис.А.5.
1 − генератор Г3−112; 2,5,6 − радиочастотные кабели РК50−4 длиной 1 м; 3 − тройниковый коаксиальный переход; 4 − объект измерений (усилитель); 7 − фазометр Ф2−13.
Рисунок А.5 – Схема измерений к варианту N4
Определить абсолютную и относительную погрешность измерений фазового сдвига , вносимого усилителем на частоте 50 кГц, если на поддиапазоне измерений 100 показание фазометра составило 60 о.
Условия выполнения измерений: температура −300С; напряжение питающей сети U = 220 В ± 10%.
Параметры усилителя:
− коэффициент усиления по напряжению К =10;
− коэффициент нелинейных искажений 3%;
− входное сопротивление 100 кОм;
− входная емкость 100 пФ;
− выходное сопротивление = 600 Ом ± 10%;
− уровень выходного напряжения −5 В.
Метрологические характеристики генератора Г3−112:
− номинальное значение выходного сопротивления − 50 ± 0,5 Ом;
− коэффициент гармоник не превышает 0,3% на частотах от 100 Гц до 100 кГц;
− нестабильность частоты не превышает 4x10-4 за 15 мин. работы.
Метрологические характеристики фазометра Ф2−13:
− основная погрешность фазометра при равных условиях сигнала и нестабильности частоты не более 10-3 не превышает значения
(0,015φизм +0,50), при неравных − (0,015φизм +0,50+ 0,075А), где А(дБ); − отношение уровней входных напряжений в диапазоне от 0,1 В до 10 В;
− дополнительная погрешность за счет нелинейных искажений
Δφдоп = 1,6 arctg Kни /100,
где Kни − значение коэффициента нелинейных искажений;
− дополнительная погрешность при изменении температуры не превышает половины основной погрешности на каждые 10 0С;
− входное сопротивление Rвх ≥ 1 МОм;
− входная емкость Свх ≤ 100 пФ.
Фазометр обеспечивает перечисленные характеристики при напряжении питания 220 В ± 10 % , частотой 50 Гц ± 1 %.
Вариант N5
Измерение коэффициента передачи СВЧ делителя мощности выполняли косвенно по схеме , представленной на рис. А.6.
1 − генератор ГЧ−80; 2,4 − радиочастотные кабели РК50−4−11;
3 −объект измерений; 5 − ваттметр МЗ−51.
Рисунок А.6 – Схема измерений к варианту N5
Методика измерений заключалась в подаче опорного уровня мощности, равно 10 Вт, от генератора на делитель мощности, измерении мощности на выходе делителя при помощи ваттметра и вычислении коэффициента передачи по выражению:
КР = φМ3-51/Роп,
где φМ3-51 − показание ваттметра МЗ−51, Роп − опорный уровень мощности, установленнный на выходе генератора.
Определить абсолютную и относительную погрешность измерений коэффициента передачи, если показание ваттметра на поддиапазоне 10 мкВт составило 5 мкВт.
Объект измерений характеризуется следующими параметрами:
− рабочее значение частоты входных сигналов (3 ± 0,2) ГГц.
− КСВН входа и выхода делителя не превышает 1,5 при номинальном сопротивлении входа и выхода 50 Ом.
Генератор Г4−80 характеризуется следующими метрологическими характеристиками:
− пределы регулирования выходной мощности − 10−4 − 10−15 Вт;
− основная погрешность установки опорного уровня мощности 10−4 Вт не более ± 0,8 дБ;
− дополнительная погрешность установки опорного уровня мощности при изменениии температуры на каждые 10 0С не превышает ± 0,3 дБ;
− нестабильность опорного уровня мощности за 15 мин. не превышает ± 0,1 дБ;
− сопротивление выхода генератора 50 Ом при КСВН выхода не более 1,75.
Ваттметр поглощаемой мощности МЗ−51 характеризуется следующими метрологическими характеристиками :
− основная погрешность измерений мощности
%;
− коэффициент эффективности входного измерительного преобразователя Кэфф = 0,98 ± 0,03;
− КСВН входа измерительного преобразователя ≤ 1,3;
− время установления показаний ≤ 6 с.
Условия выполнения измерений коэффициента передачи: температура окружающей среды − (25 ± 5) 0С.