Контрольная работа Вариант 02 По дисциплине: «Метрология, стандартизация и сертификация»

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 li до места повреждения.
Считая, что случайная составляющая погрешности рефлектометра распределена по нормальному закону, определить:
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 неопределенности случайной составляющей погрешности результата наблюдений .
4. Оценку среднего квадратического отклонения погрешности случайной составляющей результата измерения (стандартную неопределенность результата измерения) S( ).
5. Границы доверительного интервала (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 lд метров. Сравните ее с доверительным интервалом случайной составляющей погрешности результата измерения, и сделайте вывод.
8. Предложить способ уменьшения оценки СКО случайной составляющей погрешности результата измерения в D раз.

Исходные данные
Таблица 1.1
M i lд ,м  D
0 1-5 275,4  2,0
Таблица 1.2
N i  α
2 60-68  0,98

Таблица 1.3
i 1  2  3  4  5    
li, м 274,35 274,57 276,68 276,17 275,81    
i 60  61  62  63 
li, м 274,63 275,30 275,23 275,52 
64  65 66 67  68
276,03 276,56 273,75 274,76 274,24

Задача No 2
При определении вносимого ослабления четырехполюсника необходимо измерить 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 либо вольтметра V, либо амперметра А при нормальных условиях измерения. Показания этих приборов и их метрологические характеристики – условное обозначение класса точности и конечное значение шкалы прибора или диапазона измерения приведены в таблицах 2.1 и 2.2. В таблице 2.3 приведены: метрологические характеристики измерительного генератора – числовое значение сопротивления Rг и его относительная погрешность dRг; сопротивления нагрузки – значения сопротивления Rн и его относительная погрешность dRн.
В таблицах 2.1 и 2.2 указаны значения: показание вольтметра Uv; класс точности вольтметра; конечное значение шкалы или диапазон измерения вольтметра. Для амперметра приведены: показания амперметра IА; класс точности; конечное значение шкалы или диапазон измерения амперметра

Рисунок 2.1
Исходные данные
Таблица 2.1
M  0
Показание вольтметра UV, В  7,2
Класс точности вольтметра %  2,5
Конечное значение шкалы вольтметра или диапазон измерения, В  0÷10

Таблица 2.3
N  2
RГ , Ом  75
Относительная погрешность, dRГ, % 7,2
Rн, Ом  450
Относительная погрешность, δRн, % 3,5
Определить абсолютный уровень напряжения рUv
Определить абсолютный уровень мощности рГ
Необходимо определить:
1. Абсолютный уровень напряжения на сопротивлении нагрузки рUv
2. Абсолютный уровень суммарной мощности, выделяемой на внутреннем сопротивлении генератора и сопротивлении нагрузки рГ
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.

Задача No 3

На рисунке 3.1 показана осциллограмма периодического сигнала, который наблюдали на выходе исследуемого устройства.
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. Коэффициенты амплитуды (Ka, ), формы (Kф, ) и усреднения (Kу, ) всего исследуемого сигнала и 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, указанные в таблицах 3.1 и 3.2.
7. Оформить результаты измерений напряжения вольтметрами в соответствии с нормативными документами, если измерения проведены в нормальных условиях.

Таблица 3.1
N Рис. 3.1 Т, мкс τ, мкс Класс точности
2 д  30  15  2 
Найти показания вольтметров
UV1  UV2  UV3  UV4
СВ, О  ПВ, З КВ, З  КВ, О
Обозначения в таблице:
ПВ – пиковый вольтметр;
СВ – вольтметр с преобразователем средневыпрямленных значений;
КВ – вольтметр с преобразователем среднеквадратических значений;
О – вольтметр с открытым входом;
З – вольтметр с закрытым входом.

Таблица 3.2
M Uк, В Um, В  k
0 1 0,75  0,25

Рисунок 3.1

Задача No4

При измерении частоты генератора методом сравнения (рис. 4.1) к входу канала горизонтального отклонения (канала "X") осциллографа приложен гармонический 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 фазовые углы образцового и исследуемого сигналов соответственно.
Измерения проведены в нормальных условиях, границы относительной погрешности частоты образцового генератора δ f обр определены с вероятностью P = 0,997.


Задание

1. 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.
2. Построить фигуру Лиссажу, которую можно наблюдать на экране осциллографа при заданных значениях Um обр, ƒобр , Um иссл , ƒиссл , ψ и φ , считая коэффициенты отклонения каналов Y (ko.в) и X (ko.г) одинаковыми и равными
1 В/см.
3. Оценить абсолютную Δƒcр и относительную δƒcр погрешности 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 Δƒиссл и относительной δƒиссл погрешности измерения частоты исследуемого генератора, если известны границы относительной погрешности частоты образцового генератора δfобр.
5. Записать результат измерения частоты ƒиссл в соответствии с нормативными документами в двух вариантах: 1) с указанием границ абсолютной погрешности; 2) с указанием границ относительной погрешности.
Исходные данные для решения приведены в таблицах 4.1 и 4.2.
Таблица 4.1
M Um обр , В ƒобр , Гц φ, рад δ fобр , %
0 3  1400  π/2 0,54

Таблица 4.2
N Т, с ψ, рад ƒиссл, Гц Um иссл , В
2 16 π/2  1400 1,5

затчено