Метрология. Лабораторная работа №1-5. Вариант №/13.

Лабораторная работа 1 -5 по метрологии. Вариант 13.


No1 . Упрощенная процедура обработки результатов прямых измерений с многократными наблюдениями.

Цель работы.
Ознакомление с упрощенной процедурой обработки результатов прямых измерений с многократными наблюдениями. Получение, применительно к упрощенной процедуре, навыков обработки результатов наблюдений, оценка погрешностей результатов измерений и планирование количества наблюдений.

Контрольная задача.
В нормальных условиях произведено пятикратное измерение частоты. Класс точности прибора γ. Предельное значение шкалы 150 Гц. Используя результаты наблюдений:


i, No
наблюдения 1 2 3 4 5
f, Гц 114,40 114,34 114,38 114,33 114,29

Р - доверительная вероятность 0,980
Класс точности СИ, γ % 0,05

определить:
1. Результат многократных наблюдений;
2. Оценку СКО случайной составляющей погрешности результата наблюдения;
3. Оценку СКО случайной составляющей погрешности результата измерения;
4. Доверительные границы случайной составляющей погрешности результата измерения с заданной доверительной вероятностью;
5. Предел допускаемой абсолютной погрешности средства измерений;
6. Доверительные границы суммарной погрешности результата измерений с учетом класса точности средства измерений.
7. Записать результат измерения частоты согласно МИ 1317-2004.
8. Результаты вычислений свести в таблицу, аналогичную таблице 4.

No2
Поверка аналогового измерительного прибора

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.

3. Состав лабораторной установки

 При выполнении лабораторной работы используется компьютерная модель лабораторного стенда, которая включает в себя:
3.1. Аналоговый вольтметр.
Основные метрологические характеристики аналогового вольтметра.
Тип вольтметра  Аналоговый электронный вольтметр
Тип преобразователя Пиковый преобразователь
Вид градуировки Среднеквадратических значениях для гармонического сигнала,
UV = 0,707Um , где Um – пиковое значение напряжения сигнала;
Нормальные условия эксплуатации температура +205С; атмосферное давление 75030мм рт. ст., относительная влажность не более 90%.
Диапазон частот  20 Гц - 100 кГц
Пределы измерения напряжения, В 0,1; 0,3; 1;3;10; 30;100; 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 Предел допускаемой приведенной погрешности равен 2.5% .


3.2. Образцовой вольтметр.
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 +205С; атмосферное давление 75030мм рт. ст., относительная влажность не более 90%
Диапазон частот  от 20 Гц до 1 кГц
Пределы измерения напряжения, В 0,3; 1; 3;15
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 предел допускаемой приведенной погрешности равен 0.5%

3.3. Регулируемый источник напряжения.

4. Ход работы:
4.1 Варианты задания для выполнения лабораторной работы No2.2.
точки
для
исследования последняя цифра номера зачетной книжки (пароля)
 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
U1, B 1 2 3 2 1 3 2 3 1 4
U2, B 3 4 5 5 4 6 6 7 5 6
U3, B 7 8 9 7 9 8 9 9 8 8
вероятность
Pдов 0,9 0,98 0,95 0,99 0,95 0,9 0,95 0,98 0,99 0,9
параметр
поверки предпоследняя цифра номера зачетной книжки (пароля)
 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
f, частота Гц 40 60 80 100 200 600 800 1000 400 20
n, число
наблюдений 7 5 6 7 5 6 7 5 6 7

4.2 Схема для исследования погрешности вольтметра.






4.3 Описание лабораторного стенда.
Лабораторный стенд представляет собой LabVIEW компьютерную модель, рас-полагающуюся на экране персонального компьютера. На стенде находятся модели: электромагнитного вольтметра; электронного аналогового вольтметра; генератора сигналов.

No3.Измерение напряжения электрических сигналов

1. Цель работы
1.1. Изучить:
1.1.1 Параметры переменных напряжений и токов;
1.1.2 Методы измерения параметров переменных напряжений и токов;
1.1.3 Принцип действия, устройство и метрологические характеристики электронных вольтметров;
1.1.4 Особенности измерения напряжения электронными вольтметрами переменного тока;
1.1.5 Источники погрешности при измерении электронными вольтметрами.
1.2. Получить навыки работы с измерительными приборами.
1.3.Приобрести умение обрабатывать и оформлять результаты измерений, выполненных с помощью электронных вольтметров.

2. Программа лабораторной работы
2.1. Изучение основных метрологических характеристик электронных
вольтметров.
2.2. Исследование частотных характеристик вольтметров переменного тока
2.3. Измерение параметров напряжения сигнала произвольной формы:
•  среднеквадратическое значение;
•  средневыпрямленное значение;
•  пиковое значение;
2.4. Измерение значений коэффициентов амплитуды, формы и усреднения сигналов различной формы.

3. Перечень лабораторного оборудования
3.1. Основное оборудование.
Аналоговые электронные вольтметры переменного тока:
3.1.1 средневыпрямленного значения;
3.1.2 пикового значения;
3.1.3 среднеквадратического значения;
3.2. Вспомогательные приборы.
3.2.1 Генератор сигналов специальной формы (функциональный генератор).
3.2.2 Электронно-лучевой осциллограф.

4. Описание лабораторного стенда
Лабораторный стенд, представляет собой LabVIEW компьютерную модель, отображаемую на экране персонального компьютера.
На стенде находятся модели:
1-электромагнитный вольтметр;
2-электродинамический вольтметр;
3-электронный вольтметр с пиковым детектором;
4-электронный вольтметр средневыпрямленного значения;
5-электронный вольтметр среднеквадратического значения;
6-электронный осциллограф;
7-генератор сигналов специальной формы.

No4Измерение параметров сигналов электронно-лучевым осциллографом.
1. Цель работы
1.1. Изучить принцип работы и структурную схему универсального электронно-лучевого осциллографа.
1.2. Получить практические навыки работы с электронно-лучевым осциллографом и измерительными генераторами.
1.3. Приобрести навыки измерения временных интервалов, напряжения, периода и частоты различных электрических сигналов с помощью электронного осциллографа.
1.4. Освоить методику оценки погрешности измерений, выполняемых с помощью осциллографа и получить навыки оформления результатов измерения в соответствии с нормативными документами.

2. Программа лабораторной работы
2.1. Ознакомление с органами управления и режимами работы электронного осциллографа.
2.2. Наблюдение формы периодических сигналов в режиме внутренней синхронизации при различных значениях коэффициента развёртки.
2.3. Измерение напряжения гармонического сигнала.
2.4. Измерение периода и частоты гармонического сигнала.
2.5. Исследование формы и фазового сдвига сигналов в двухканальном режиме.
 3. Состав лабораторной установки.
3.1. Модель электронного осциллографа используется для наблюдения формы и измерения параметров гармонических сигналов.
Основные метрологические характеристики электронного осциллографа. 
Параметр электронного осциллографа Значения параметра
Диапазон частот измеряемого сигнала от 0 до 1 МГц;
Диапазон амплитуд измеряемого сигнала от 0,05 до 2 В;
Диапазон коэффициента отклонения от 0.1 В/дел до 0.5 В/дел;
Диапазон коэффициента развертки от 0.1 мкс/дел до 20 мс/дел;

Неравномерность переходной характеристики  =2%;

Предел допускаемой основной относительной погрешности коэффициента отклонения 4%;
Предел допускаемой основной относительной погрешности коэффициента развертки 4%;
 


3.2. Модель калибратора фазовых сдвигов используется в качестве источника гармонических сигналов

No5Измерение частоты и периода электрических сигналов

1.Цель работы
1.1. Освоить методы измерения частоты и периода электрических сигналов специализированными средствами измерений.
1.2. Приобрести практические навыки работы с цифровыми и резонансными частотомерами, измерительными генераторами.
1.3. Получить практические навыки обработки результатов измерения частоты и периода сигналов, оценки погрешности (неопределенности) результатов измерений и их оформление.

2. Программа лабораторной работы
2.1. Измерение частоты и периода источника гармонических колебаний с помощью цифрового частотомера.
2.2. Измерение периода и частоты гармонических колебаний с помощью цифрового периодомера.
2.3 Измерение частоты и периода гармонических сигналов резонансным частотомером.
3. Состав лабораторной установки
При выполнении лабораторной работы используется компьютерная модель лабораторного стенда, которая включает в себя:
3.1. Цифровой частотомер-периодомер.
3.2. Резонансный частотомер.
3.3. Генератор сигналов.
3.4. Коммутационное устройство.
4. Подготовка к выполнению лабораторной работы
Метрологические характеристики применяемых приборов
Наименование
прибора Метрологическая
характеристика Значение характеристики
Цифровой частотомер (периодомер):
 диапазон рабочих частот от 10 Гц до 10 МГц
 предел допускаемой относительной погрешности измерения частоты гармонических сигналов 

 предел допускаемой относительной погрешности измерения периода гармонических сигналов  

 относительная нестабильность частоты внутреннего опорного генератора ±1,510-6
 относительная погрешность уровня запуска (формирования), 310-3
 входное сопротивление не менее 1 МОм.
 диапазон входных напряжений не менее 3 В не более 10 В
Резонансный частотомер диапазон рабочих частот  от 1 Гц до 100 кГц
 предел допускаемой
приведенной погрешности измерения частоты 1%
 входное сопротивление 1 МОм
 диапазон входных напряжений не менее 20 мВ и не более 10 В
Генератор сигналов диапазон рабочих частот от 1 Гц до 100 кГц
 диапазон выходных напряжений  от 0 В до 5 В
 погрешность установки частоты выходного сигнала 
не более 1 %.

Семестр: 4
Вариант: 13
Год сдачи: 2016
Оценка: зачтено
Проверил: Запасных И.Н.
Некоторые лабораторные с исправлениями