Сдавалось в: << смотреть
Номер записи: 722
Хочешь скидку? Узнай как получить
К этой записи 0 комментария (-ев)

Лабораторная работа №2 (2.2) Поверка аналогового измерительного прибора

Цена: 300.00руб.

Выберите нужный вариант - отобразится его стоимость - нажмите Купить:

Очистить

#СибГУТИ Работы выполнены в 2016 году по новым требованиям!!!!

Государственный комитет Российской Федерации по коммуникациям
Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2.2
ПОВЕРКА АНАЛОГОВОГО

ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПРИБОРА

по дисциплине «Метрология, стандартизация и управление качеством»

Ссылка на методические указания

Вариант 06

Лабораторная 2 вариант 06

Вариант 09

 

Лабораторная 2 вариант 09

Вариант 14

Вариант 14

1. Цель работы.
1.1. Изучить методы поддержания единства измерений.
1.2. Изучить способы нормирования погрешностей средств измерений.
1.3. Изучить методику обработки результатов измерений с многократными наблюдениями.
1.4. Приобрести практические навыки измерения напряжения аналоговыми вольтметрами.
1.5. Освоить методику оценки случайной составляющей погрешности (неопределенности) средств измерений.
1.6. Приобрести навыки оценки погрешности средств измерений по метрологическим характеристикам.

2. Программа лабораторной работы
2.1. Провести многократные наблюдения напряжения аналоговыми вольтметрами для определения зависимости погрешности (неопределенности) вольтметра от его показаний.
2.2. Оценить случайную и систематическую составляющие погрешности единичных измерений аналоговым вольтметром путем обработки полученных результатов наблюдений.
2.3. Найти границы суммарной погрешности единичных измерений аналоговым вольтметром и отобразить их графически в зависимости от показания вольтметра.
2.4. Вычислить пределы основных допускаемых абсолютных погрешностей вольтметра, отобразить их на графике фактических границ суммарной погрешности аналогового вольтметра.
2.5. Произвести сравнение результатов экспериментальных исследований погрешности аналогового вольтметра с метрологическими характеристиками прибора. Сделать вывод о пригодности вольтметра к применению.
Лабораторная работа №2 (2.2) Поверка аналогового измерительного прибора

3. Состав лабораторной установки
При выполнении лабораторной работы используется компьютерная модель лабораторного стенда, которая включает в себя:
3.1. Аналоговый вольтметр.
3.2. Образцовой вольтметр.
3.3. Регулируемый источник напряжения.

4. Домашнее задание.
Задачи для контроля самостоятельной работы.
Задача № 1. Определить пределы допускаемых абсолютной и относительной погрешностей прибора класса точности , если показание прибора Un, конечное значение шкалы Uк, а измерения выполнены в нормальных условиях. Запишите результат измерения в соответствии с нормативными документами в двух формах: с указанием абсолютной и относительной погрешностей. Значение , Uп, Uк приведены в таблицах 4.3 и 4.4.

Класс
точности последняя цифра номера зачетной книжки (пароля)
1
Условное
обозначение класса точности
 (%) 2.5
параметр предпоследняя цифра номера зачетной книжки (пароля)
0
Uп, B 0.25
Uк, B 0.3

Абсолютную погрешность найдем из формулы приведенной погрешности
[1. Тема 3. Классификация погрешностей п.6.]
Нулевая отметка находится на краю шкалы, поэтому нормирующее значение Uнорм=Uк . И для нашего случая:
,
Где Ак – конечное показание шкалы прибора, γ – класс точности прибора
=2,5*0,3/100 = 0,0075 В

Относительную погрешность найдем по формуле
[1. Тема 3. Классификация погрешностей п.6.]

Задача 2. Определить пределы допускаемых абсолютной и относительной погрешностей прибора, обозначение класса точности которого приведено в таблице 4.5, а показание прибора Rп и конечное значение его диапазона измерений Rк приведены в таблице 4.6. Запишите результат измерения сопротивления в двух формах: с указанием абсолютной и относительной погрешностей.
параметр последняя цифра номера зачетной книжки (пароля)
1
условное
обозначение
класса точности
(%)

предпоследняя цифра номера зачетной книжки (пароля)
0
Rп, кОм 0,4358
Rк, кОм 5

В данном случае такое обозначение класса точности означает, что относительная погрешность δ =0,2
Абсолютную погрешность найдём из выражения:
δ = Δ / х

Δ = 0,2*0,4358/100 = 0,00087160,0009

Задача 3. Определить оценки среднего квадратического отклонения результата измерения и результата наблюдения, если результат измерения представлен выражением:
U = 42.86 B  δ, %; P; N; при нормальных условиях измерения,
где N – число наблюдений, P – доверительная вероятность, δ – доверительные границы относительной погрешности.

параметр последняя цифра номера зачетной книжки (пароля)
1
δ , % 0.56
параметр предпоследняя цифра номера зачетной книжки (пароля)
0
P 0.9
N 12

Итак задано:
U = 42.86 B  0.56, %; 0.9; 12; при нормальных условиях измерения
В этой записи 42.86 B это среднее арифметическое ряда из 12 измерений – обозначается . Значение 0.56 это выраженное в процентах значение относительной погрешности δ. Зная доверительную вероятность P и количество измерений N, можно определить табличное значение коэффициента Стьюдента t=1,796. Границы доверительного интервала случайной составляющей погрешности результата измерений .

4. СОСТАВ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ

При выполнении лабораторной работы используется компьютерная модель лабораторного стенда, который представляет собой LabVIEW компьютерную модель, рас¬полагающуюся на экране персонального компьютера. На стенде находят¬ся модели: электромагнитного вольтметра; электронного аналогового вольтметра; генератора сигналов (рис.4.1).

Модель электромагнитного вольтметра используется при моделировании процесса прямых измерений среднеквадратического значения на¬пряжения сигнала синусоидальной формы методом непосредственной оценки. При вы¬полнении работы модель электромагнитного вольтметра служит образцовым средством измерений, с помощью которого методом сличения определяют (контролируют) погрешность рабочего средства измерений.
Модель электронного аналогового вольтметра используется при моделирова¬нии процесса прямых измерений среднеквадратического значения напряжения сигнала синусоидальной формы. При выполнении работы модель выполняет роль рабочего (поверяемого) средства измерений, погрешность которого подлежит опреде¬лению.
Модель генератора сигналов используется в качестве источника электрического сигнала синусоидальной формы с плавной регулировкой амплитуды и частоты генерируемого сигнала.

Основные метрологические характеристики приборов, применяемых в лабораторной работе

Основные метрологические характеристики аналогового вольтметра.

Тип вольтметра Аналоговый электронный вольтметр
Тип преобразователя пиковый преобразователь
Вид градуировки вольтметр проградуирован в среднеквадратических значениях для гармонического сигнала, следовательно, его показания UV равны: UV = 0,707Um , где Um – пиковое значение напряжения сигнала
Нормальные условия эксплуатации температура +205С; атмосферное давление 75030мм рт. ст., относительная влажность не более 90%
Диапазон частот от 20 Гц до 100 кГц
Пределы измерения напряжения, В 0,1; 0,3; 1; 3; 10; 30; 100 и 300 В
Входное сопротивление, Ом более 1 МОм
Входная емкость, пФ менее 10 пФ
Пределы допускаемой основной погрешности
измерения либо класс точности 2.5%
Пределы допускаемых дополнительных
погрешностей

Таблица 4.2
Основные метрологические характеристики образцового вольтметра.
Тип вольтметра Электромагнитный вольтметр
Тип преобразователя преобразователь среднеквадратических значений
Вид градуировки шкала отсчетного устройства проградуирована в среднеквадратических значениях
Нормальные условия эксплуатации температура +205С; атмосферное давление 75030мм рт. ст., относительная влажность не более 90%
Диапазон частот от 20 Гц до 1 кГц
Пределы измерения напряжения, В 0,3, 1, 3 или 15 В
Входное сопротивление, Ом на пределе 15 В более 10 кОм
Входная емкость, пФ менее 100 пФ
Пределы допускаемой основной погрешности
измерения либо класс точности 0.5%
Пределы допускаемых дополнительных
погрешностей

5. Выполнение лабораторной работы

. Проведение многократных наблюдений аналоговым вольтметром для определения зависимости погрешности (неопределенности) вольтметра от его показаний
Варианты задания

точки
для
исследования

U1, B 2
U2, B 4
U3, B 8

параметр
поверки
f, частота Гц 40
n, число
наблюдений 11

i U1 =2B U2 = 4B U3 =8B
U0j В i
В
В
В2 U0i
В i
В
В В2
U0i
В i
В
В В2

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
1. 1,9 0,1 0,091 0,008264 3,8 0,2 0,164 0,026777 7,8 0,2 0,155 0,023884
2. 2,1 -0,1 -0,109 0,011901 4,1 -0,1 -0,136 0,018595 8,1 -0,1 -0,145 0,021157
3. 2,2 -0,2 -0,209 0,043719 4 0 -0,036 0,001322 8,1 -0,1 -0,145 0,021157
4. 2 0 -0,009 0,000083 3,9 0,1 0,064 0,004050 8 0 -0,045 0,002066
5. 1,7 0,3 0,291 0,084628 3,7 0,3 0,264 0,069504 7,7 0,3 0,255 0,064793
6. 1,9 0,1 0,091 0,008264 3,9 0,1 0,064 0,004050 7,9 0,1 0,055 0,002975
7. 2 0 -0,009 0,000083 4,2 -0,2 -0,236 0,055868 8,2 -0,2 -0,245 0,060248
8. 2,2 -0,2 -0,209 0,043719 4,2 -0,2 -0,236 0,055868 8,3 -0,3 -0,345 0,119339
9. 2,1 -0,1 -0,109 0,011901 3,9 0,1 0,064 0,004050 7,7 0,3 0,255 0,064793
10. 2,1 -0,1 -0,109 0,011901 3,9 0,1 0,064 0,004050 7,7 0,3 0,255 0,064793
11. 1,7 0,3 0,291 0,084628 4 0 -0,036 0,001322 8 0 -0,045 0,002066
 =0,1
 =0,309091
 =0,4  =0,245455
 =0,5  =0,447273

c1 =0,009 В c2 = 0,036 В c3 = 0,045 В
S1 = 0,18 В S2 = 0,16В S3 = 0,21 В
Рдов = 0,95 n=11 t=2,201

дов.1 = 0,04 В  дов.2 =  0,03 В  дов.3 =  0,05 В

Оценка случайной и систематической составляющих погрешности единичных измерений (результатов наблюдений) аналоговым вольтметром.
Обрабатываем результаты наблюдений напряжений U1, U2, U3 следующим образом.
5.1. Вычисляем абсолютную погрешность каждого наблюдения DI , содержащую систематическую и случайную составляющие погрешности измерения
Di = Uj – Uоi [4 с.11 ф. 5.1.]
и записываем их значения в 3-й, 7-й и 11-й столбцы; внизу каждого столбца помещаем алгебраическую сумму

где Uj принимает значения U1 , U2 и U3 соответственно.

5.2. Оцениваем систематическую составляющую погрешности , [4 с.11 ф. 5.2.]

Вычислим погрешность округления:
(0,009-0,009009)*100/0,009009=0,1%
Погрешность округления не превышает 5%, значит округление верное.

Вычислим погрешность округления:
(0,036-0,036363)*100/0,036363=1,00%
Погрешность округления не превышает 5%, значит округление верное.

Вычислим погрешность округления:
(0,045-0,045454)*100/0,045454=1,00%
Погрешность округления не превышает 5%, значит округление верное.
5.3. Абсолютная погрешность отдельного наблюдения Di является суммой систематической Dcj и случайной погрешности Di
[4 с.12 ф. 5.3.]
Отсюда вычисляем случайные составляющие погрешности и записываем их значения в столбцы 4-й, 8-й и 12-й.

5.4. Находим квадраты случайных составляющих и полученные значения заносим в 5-й, 9-й и 13-й столбцы, а внизу каждого из них помещаем суммы этих квадратов
5.5. Определяем оценку среднего квадратического отклонения случайной составляющей погрешности вольтметра по формуле

[4 с.12 ф. 5.4.]

Вычислим погрешность округления:
(0,18-0,175778)*100/0,175778=2,4%
Погрешность округления не превышает 5%, значит округление верное.

Вычислим погрешность округления:
(0,16-0,156670)*100/0,156670=2,1%
Погрешность округления не превышает 5%, значит округление верное.

рис.5.3. Графики областей основной погрешности :
а – область экспериментальных значений; б – область нормированных значений погрешности исследуемого прибора, предел допускаемой абсолютной погрешности которого представлен выражением D пред = ±g • Uk /100 , В

Определение пределов допускаемых погрешностей аналогового вольтметра.
По метрологическим характеристикам исследуемого вольтметра вычислим пределы основной допускаемой абсолютной погрешности. Если класс точности прибора нормирован приведенной погрешностью g=2,5% [табл. 4.1], область допускаемой абсолютной суммарной погрешности определяется с помощью формулы
D пред = ±g • Uk /100 , В [4. с.14 ф.5.7]
где Uk – конечное значение установленного предела измерения, для исследуемого прибора из табл.4.1 и для данных измерений было установлено Uk =10 В.
D пред = ±2,5 • 10 /100=±0,25, В
Наносим область границ (пределов) допускаемых погрешностей исследуемого вольтметра на рисунок 5.3, на котором уже отображен график, характеризующий область значений основной погрешности D(U), полученный экспериментально.

Вывод: Сравнение результатов ……….

Список литературы
1. Конспект лекций по курсу метрология стандартизация и сертификация – Новосибирск: СибГУТИ, 2004. Электронный конспект.
2. Методические указания к лабораторной работе 1-4 по курсу «Метрология, стандартизация и сертификация»// СибГУТИ. – Новосибирск 2009 г. – 17с.
3. Метрология, стандартизация и измерения в технике связи/ Под ред. Б. П. Хромого. – М.: Радио и связь, 1986. – 418 с.
4. Гребцова Л.В., Запасный И.Н., Папэ В.Б., Сметанин В.И. Поверка аналогового измерительного прибора: Методические указания к лабораторной работе по курсам «Метрология, стандартизация и сертификация», «Метрология и радиоизмерения», «Метрология, стандартизация и технические измерения»// СибГУТИ. –Новосибирск 2009 г. – 20 с.

Отзывы

Отзывов пока нет.

Будьте первым кто оставил отзыв;

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *