Контрольная работа по дисциплине "Метрология". Вариант №8

Задача No 1

Для определения расстояния до места повреждения кабельной линии связи был использован импульсный рефлектометр. С его помощью получено n (результатов единичных измерений) расстояния до места повреждения.
Считая, что случайная составляющая погрешности рефлектометра распределена по нормальному закону, выполнить следующие задания.
1.Результат измерения с многократными наблюдениями расстояния до места повреждения кабеля .
2. Оценку среднего квадратического отклонения (СКО) погрешности результата наблюдений (стандартную неопределенность единичного измерения) S.
3. Границы максимальной погрешности (неопределенности) случайной составляющей погрешности результата наблюдений .
4. Оценку среднего квадратического отклонения погрешности случайной составляющей результата измерения (стандартную неопределенность результата измерения) .
5. Границы доверительного интервала погрешности (расширенную неопределенность) для результата измерения расстояния до места повреждения ε при заданной доверительной вероятности α.
6. Записать результат измерения расстояния до места повреждения в соответствии с нормативными документами.
7. Систематическую составляющую погрешности измерения рефлектометра θ, если после обнаружения места повреждения было установлено, что действительное расстояние до него составляло метров. Сравните ее с доверительным интервалом случайной составляющей погрешности результата измерения, и сделайте вывод.
8. Предложите способ уменьшения оценки СКО случайной составляющей погрешности результата измерения в D раз.

Исходные данные
Согласно таблицы 1.1 [3.С.18] i=1-5, =275,4 м, D=2,0.
Согласно таблицы 1.2 [3.С.18] i=90-96, =0,99.
Согласно таблицы 1.3 [3.С.19]

Таблица No1
i 1 2 3 4 5
,м
274.35 274.57 276.68 276.17 275.81

Продолжение таблицы No1
i 90 91 92 93 94 95 96
,м
275.28 274.31 271.99 274.09 273.24 276.75 274.73
Задача No 2

При определении вносимого ослабления четырехполюсника абсолютный уровень мощности рн, отдаваемой генератором с внутренним сопротивлением Rг, и ЭДС Е в сопротивление нагрузки Rн (рисунок 2.1). Мощность в нагрузке измеряют с помощью либо вольтметра V, либо амперметра А при нормальных условиях измерения.

Рисунок 2.1
В зависимости от варианта, определяемого последними двумя цифрами М и N, необходимо определить: М=0, N=8
1. Абсолютный уровень напряжения рЕ.
2. Абсолютный уровень мощности рг, выделяемой на внутреннем сопротивлении генератора.
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.

Исходные данные:
Согласно таблицы 2.1 [3.С.22]
Показание вольтметра UV=7.2, В
Класс точности вольтметра γ=2,5 %
Конечное значение шкалы вольтметра или диапазон измерения 0÷10, В
Rг=600, Ом
Относительная погрешность, δRг=2,5 %
Rн=1700, Ом
Относительная погрешность, δRн=2,0 %

Задача No 3

На рисунке 3.1 показана осциллограмма периодического сигнала, который наблюдали на выходе исследуемого устройства.

Рисунок 3.1
Требуется найти:
1. Аналитическое описание исследуемого сигнала.
2. Пиковое Um, среднее Uср, средневыпрямленное Uср.в и среднеквадратическое U значения напряжения выходного сигнала заданной Вам формы.
3. Пиковое , среднее , средневыпрямленное и среднеквадратическое значения напряжения переменной составляющей заданного выходного сигнала.
4. Коэффициент амплитуды Ка, формы Кф и усреднения Ку всего исследуемого сигнала и коэффициент амплитуды , формы и усреднения его переменной составляющей.
5. 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.
6. Оценить предел допускаемой относительной погрешности (расширенной неопределенности) показаний вольтметров, определенных в 5 пункте задания, если используемые измерительные приборы имеют класс точности γ и конечное значение шкалы (предел измерения) Uк.
7. Оформить результаты измерений напряжения вольтметрами в соответствии с нормативными документами, если измерения проводились в нормальных условиях.

Исходные данные:
Согласно таблицы 3.1 [3.С.26]
Т=90, мкс
τ=60, мкс
Класс точности γ=0,4 %
Найти
показания
вольтметров: UV1: вольтметр с преобразователем средневыпрямленных
значений с открытым входом;
UV2: пиковый вольтметр с закрытым входом
UV3: вольтметр с преобразователем среднеквадратических
значений с закрытым входом;
UV4: вольтметр с преобразователем среднеквадратических
значений с открытым входом
Согласно таблицы 3.2 [3.С.27]
Uк=1, В
Um=0.75, В
k=0,25
Задача No 4

При измерении частоты генератора методом сравнения (рисунок 4.1) к входу горизонтального отклонения (канала «Х») осциллографа приложен гармонический сигнал от генератора образцовой частоты:
UXобр=Umобрsin(wобрt+ψ),
а к входу канала вертикального отклонения (канала «Y» - гармонический сигнал исследуемого генератора:
UY иссл=Um исслsin(w исслt +φ),где
w=2πf – круговая частота,
f – циклическая частота,
ψ и φ – начальные фазовые углы образцового и исследуемого сигналов соответственно. Измерения проведены в нормальных условиях, границы относительной погрешности частоты образцового генератора δfобр определены с вероятностью Р=0,997.

Рисунок 4.1
Задание.
1. Построить фигуру Лиссажу, которую можно наблюдать на экране осциллографа при заданных значениях Umобр , fобр , ψ и Um иссл , fиссл , φ, считая коэффициенты 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 вертикальной 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 Δfср и относительную δfср погрешности (неопределенности) сравнения частот исследуемого и образцового генераторов, вызванную изменением фигуры Лиссажу, если за время, равное Т секунд, она повторно воспроизводилась 5 раз.
4. Оценить границы абсолютной Δfиссл и относительной δfиссл погрешности (расширенной неопределенности) измерения частоты исследуемого генератора, если известны границы относительной погрешности (расширенной неопределенности) частоты образцового генератора δfобр.
5. Записать результат измерения частоты fиссл в соответствии с нормативными документами в двух вариантах: 1) с указанием границ абсолютной погрешности (расширенной неопределенности); 2) с указанием границ относительной погрешности.

Исходные данные:

Согласно таблицы 4.1 [3.С.31]
Umобр=3,0 В
fобр=1400 Гц
φ=π/2 рад
δfобр=0,54 %
Согласно таблицы 4.2 [3.С.32]
Т=5 с
ψ= π рад
fиссл=2800 Гц
Um иссл=2,5 В

Год сдачи 2013. Проверил Сметанин,все замечания на момент сдачи были исправлены.