Контрольная работа Метрология, стандартизация и сертификация, Вариант №75

Для определения расстояния до места повреждения кабельной линии связи был использован импульсный рефлектометр. С его помощью получено n (результа-тов единичных измерений) расстояния li до места повреждения.
Считая, что случайная составляющая погрешности рефлектометра распределена по нормальному закону, выполнить следующие задания:
1.  Результат измерения с многократными наблюдениями расстояния до ме-ста повреждения кабеля .
2.  Оценку среднего квадратического отклонения (СКО) погрешности резуль-тата наблюдений (стандартную неопределенность единичного измерения) S.
3.  Границы максимальной погрешности (неопределенности) случайной со-ставляющей погрешности результата наблюдений Δмакс.
4.  Оценку среднего квадратического отклонения погрешности случайной со-ставляющей результата измерения (стандартную неопределенность результата измерения) .
5.  Границы доверительного интервала (расширенную неопределенность) для результата измерения расстояния до места повреждения ε при заданной довери-тельной вероятности α.
6.  Записать результат измерения расстояния до места повреждения в соот-ветствии с нормативными документами.
7.  Систематическую составляющую погрешности измерения рефлектометра θ, если после обнаружения места повреждения было установлено, что действи-тельное расстояние до него составляло метров. Сравните ее с доверительным интервалом случайной составляющей погрешности результата измерения, и сделать вывод.
8.  Предложить способ уменьшения оценки СКО случайной составляющей погрешности результата измерения в D раз.
Исходные данные указаны в табл. 1 и в табл. 2.

Таблица 1 – Исходные данные
i lд D i α
35-40 271,5 2,7 75-84 0,90

Задача №2
При определении вносимого ослабления четырехполюсника абсолютный уровень мощности рн, отдаваемой генератором с внутренним сопротивлением RГ и ЭДС E в сопротивление нагрузки RН (рисунок 2.1). Мощность в нагрузке измеряют с помощью вольтметра V при нормальных условиях измерения. В таблице 4 приведены: метрологические характеристики измерительного генератора (числовое значение сопротивления RГ и его относительная погрешность RГ); сопротивления нагрузки (значения сопротивления RН и его относительная погрешность RН). Для вольтметра приведены: показания вольтметра UV; класс точности; конечное значение шкалы или диапазон измерения вольтметра.
Необходимо определить:
1.  Абсолютный уровень ЭДС генератора pЕ.
2.  Абсолютный уровень мощности pН, выделяемой на сопротивлении нагрузки.
3.  Оценить границы абсолютной погрешности измерения абсолютных уровней напряжения и мощности, определенных в п.1 и п.2.
4.  Оформить результаты измерения абсолютных уровней напряжения и мощности в соответствии с нормативными документами.


Рисунок 1 – Четырехполюсник



Таблица 4 – Исходные данные
Показание амперметра I_A, мА Класс точности амперметра, % Конечное значение шкалы амперметра или диапазон измерения, мА Rr, Ом Относительная погрешность,
RН, Ом Относительная погрешность,

11 1,5 030 135 7,4 900 5,0

Задача №3
На рисунке 2 показаны осциллограммы периодических сигналов, которые наблюдали на выходе исследуемого устройства.
Требуется найти:
 Аналитическое описание исследуемого сигнала.
 Пиковое Um, среднее Uср , средневыпрямленное Uср.в и среднеквадратическое U значения напряжения выходного сигнала заданной формы.
 Пиковое U_m^~, среднее U_ср^~ , средневыпрямленное U_(ср.в.)^~ и среднеквадратическое U^~значения напряжения переменной составляющей заданного выходного сигнала.
 Коэффициент амплитуды Ka, , формы Kф и усреднения Kу всего исследуемого сигнала и его переменной составляющей и коэффициент амплитуды К_а^~, , формы К_ф^~ и усреднения К_у^~ его переменной составляющей.
 Показания вольтметров с различными типами преобразователей с закрытым (З) или открытым (О) входом в соответствии с заданием, если вольтметры проградуированы в среднеквадратических значениях для гармонического сигнала.
 Оценить предел допускаемой относительной погрешности (расширенной неопределенности) показаний вольтметров, определенных в 5 пункте задания, если используемые измерительные приборы имеют класс точности и конечное значение шкалы (предел измерения) Uk указанные в таблице 5.
 Оформить результаты измерений напряжения вольтметрами в соответствии с нормативными документами, если измерения проведены в нормальных условиях.

Рисунок 2 – Осциллограмма периодического сигнала
Таблица 5 – Исходные данные
T, мкс  , мкс Класс точности
Uk, В Um, В k Найти показания вольтметров
      UV1 UV2 UV3 UV4
60 20 2,5 2 1,2 0,28 КВ, З СВ, О ПВ, З КВ, О

Задача №4

При измерении частоты генератора методом сравнения (рис. 5) к входу канала горизонтального отклонения (канала "X") осциллографа приложен гармониче-ский сигнал от генератора образцовой частоты:
,
а к входу канала вертикального отклонения (канала "Y") – гармонический сигнал исследуемого генератора:
,
где ω = 2πƒ – круговая частота, ƒ – циклическая частота, ψ и φ – начальные фа-зовые углы образцового и исследуемого сигналов соответственно.
Измерения проведены в нормальных условиях, границы относительной погреш-ности частоты образцового генератора δfобр определены с вероятностью P = 0,997.


Рисунок 5 – Измерение частоты генератора методом сравнения

Задание.
1. Построить фигуру Лиссажу, которую можно наблюдать на экране осцилло-графа при заданных значениях Um обр , fобр , ψ и Um иссл, fиссл , φ , считая коэффи-циенты отклонения каналов Y (kО.В..) и Х (kО.Г.) одинаковыми и равными 1 В/см.
2. Определить по заданным значениям частот сигналов ожидаемое отношение числа точек пересечений фигуры Лиссажу с горизонтальной секущей nГ к числу точек пересечений фигуры Лиссажу с вертикальной секущей nВ. Убедиться, что отношение nГ/ nВ, определенное по фигуре, соответствует ожидаемому.
3. Оценить абсолютную Δfcр и относительную δfcр погрешности (неопределенно-сти) сравнения частот исследуемого и образцового генераторов, вызванную из-менением фигуры Лиссажу, если за время, равное Т секунд, она повторно вос-производилась 5 раз.
4. Оценить границы абсолютной Δƒиссл и относительной δƒиссл погрешности (рас-ширенной неопределенности) измерения частоты исследуемого генератора, если известны границы относительной погрешности (расширенной неопределенно-сти) частоты образцового генератора δfобр.
5. Записать результат измерения частоты ƒиссл в соответствии с нормативными документами в двух вариантах: 1) с указанием границ абсолютной погрешности (расширенной неопределенности); 2) с указанием границ относительной по-грешности.
Исходные данные для решения приведены в таблице 6.

Таблица 6 – Исходные данные
Um обр, В fобр, Гц φ, рад δfобр% Т, с ψ, рад fиссл, Гц Um иссл, В
3 1400 /2 0,54 10 0 5600 1,7