Контрольная работа по дисциплине: "Метрология, стандартизация и сертификация". Вариант №11.

Задача No 1 .
Для определения расстояния до места повреждения кабельной линии связи был использован импульсный рефлектометр. С его помощью получено n результатов однократных измерений (результатов наблюдений) расстояния 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 неопределенность случайной составляющей погрешности результата наблюдений Δ макс;
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 e при заданной доверительной вероятности a ;
6. Записать результат измерения расстояния до места повреждения в соответствии с нормативными документами.
7. Систематическую составляющую погрешности измерения рефлектометра q , 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 сделать вывод;
8.Предложить способ уменьшения оценки СКО случайной составляющей погрешности результата измерения в D раз.

Исходные данные и промежуточные результаты расчетов сведены в таблицу

Noп/п No
измерений i Значения
li, м  , м
1 5 275,81 0,657143 0,431837
2 6 273,50 -1,652857 2,731937
3 7 276,65 1,497143 2,241437
4 8 275,81 0,657143 0,431837
5 9 273,28 -1,872857 3,507594
6 10 275,30 0,147143 0,021651
7 55 273,86 -1,292857 1,671480
8 56 275,66 0,507143 0,257194
9 57 273,83 -1,322857 1,749951
10 58 277,08 1,927143 3,713880
11 59 276,2 1,047143 1,096508
12 60 274,63 -0,522857 0,273380
13 61 275,3 0,147143 0,021651
14 62 275,23 0,077143 0,005951

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 1 и 2. В таблице 3 приведены: метрологические характеристики измерительного генератора – числовое значение сопротивления Rг и его относительная погрешность d Rг; сопротивления нагрузки – значения сопротивления Rн и его относительная погрешность d Rн.

Показание амперметра IА, мА 
19
Класс точности амперметра % 
2
Конечное значение шкалы амперметра или диапазон измерения, мА 
-50 50
Rг , Ом 135
Относительная погрешность,
Rг, % 
4,8
Rн, Ом 700
Относительная погрешность,
Rн, % 
2,0
Определить
абсолютный уровень напряжения 
рUг
Определить абсолютный уровень мощности 
рн

Необходимо определить в соответствии с таблицей :
1. Абсолютный уровень падения напряжения на внутреннем сопротивлении генератора рUг.
2. Абсолютный уровень мощности, выделяемой на сопротивлении нагрузки рн.
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 показаны осциллограммы периодических сигналов, которые 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 g 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 1
Рис. 3.1 в
Т, мкс 75
τ, мкс 30
Класс
точности  0,2
Найти показания вольтметров UV1 ПВ, З
 UV2 СВ, О
 UV3 КВ, З
 UV4 ПВ, 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 1
Uк, В 3
Um, В 1,5
k 0,3

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 d fобр определены с вероятностью P = 0.997.


Рисунок 4.1

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 d fобр .
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 2.4 и 2.5.

Список литературы.

Работа сдавалась в 2016 году. Проверил Сметанин В.И.