Метрология, стандартизация и сертификация инфокоммуникациях. 3-й семестр. Контрольная работа. Вариант 04

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 l_i 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 l ̅.
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(l ̅).
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 q , если после обнаружения места повреждения было установлено. что действительное расстояние до него составляло l_∂ 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.
MN = 04

Таблица.1.1 Исходные данные
M 0
i 1-5
,м 275.4
D 2,0

Таблица 1.2 Исходные данные
N 4
i 70-77
 0,99

Таблица 1.3 Результаты однократных измерений.
i  ,м i  ,м
1 274.35 70 274.56
2 274.57 71 277.37
3 276.68 72 275.25
4 276.17 73 276.89
5 275.81 74 274.90
  75 275.89
  76 276.40
  77 276.08

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 вольтметра V при нормальных условиях измерения. Показания прибора и его метрологические характеристики – условное обозначение класса точности и конечное значение шкалы прибора или диапазона измерения приведены в таблице 2.1. В таблице 2.2 приведены: метрологические характеристики измерительного генератора – числовое значение сопротивления Rг и его относительная погрешность δ Rг; сопротивления нагрузки – значения сопротивления Rн и его относительная погрешность δ Rн.
MN = 04
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 2.2
N 1
Rг , Ом 600
Относительная погрешность, δ Rг, % 6,3
Rн, Ом 1 500
Относительная погрешность, δ Rн, % 1,5
Определить абсолютный уровень напряжения рUг
Определить абсолютный уровень мощности Рг

Необходимо определить:
1. Абсолютный уровень падения напряжения на внутреннем сопротивлении генератора рUг
2. Абсолютный уровень мощности, выделяемой на внутреннем сопротивлении генератора 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 3.1показана осциллограмма периодического сигнала, который 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_cp^~), средневыпрямленное (U_(cp.в)^~) и среднеквадратическое (U^~) значения напряжения переменной составляющей заданного выходного сигнала.
 Коэффициенты амплитуды (〖K_a,K〗_a^~), формы (〖K_ф,K〗_ф^~) и усреднения (〖K_y,K〗_y^~) всего исследуемого сигнала и 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 γ и конечное значение шкалы (предел измерения) Uк указанные в таблицах 3.1 и 3.2.
 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 γ Найти показания вольтметров
4 г 10 5 0,15 UV1 UV2 UV3 UV4
     КВ, 0  СВ, З СВ, О ПВ, З

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 No 4
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 δfобр 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 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.
MN = 04


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
4 7 π/2 4200 3,5

Сдана в октябре 2017 г. Без замечаний. Сметанин В.И.