Лабораторная работа № 1-5. Метрология, стандартизация и сертификация в инфокоммуникациях. Вариант 03. 3 курс 5 семестр. LR_1_4, LR_2_2, LR_3_4, LR_3_5, LR_3_6. Упрощенная процедура обработки результатов прямых измерений с многократными наблюдениями. Повер

Лабораторная работа No 1 LR_1_4
«Упрощенная процедура обработки результатов прямых измерений с многократными наблюдениями»
1. 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.
2. Задание для подготовки к выполнению лабораторной работы.
2.1. Контрольные вопросы.
 2.1.1. Как обнаружить грубую погрешность при многократных наблюдениях?
При грубой погрешности результат одного или некоторых измерений заметно отличается от остальных измерений и лежит вне доверительного интервала.
2.1.2. Что понимается под исправленным результатом измерений?
Под исправленным результатом измерений понимается результат, полученный после исключения измерения, содержащего грубую погрешность.
2.1.3. Дайте определение абсолютной, относительной и приведённой погрешностей.
Абсолютная погрешность равна = Ах – А0, где A0 - действительное значение,
Ax – результат измерения.
Относительная погрешность:

Приведенная погрешность:

где Ан – нормирующее значение (может быть равным конечному значению шкалы, либо диапазону измерения, либо – произвольным).

2.1.4. Систематическая и случайная составляющие погрешности измерения: причины возникновения, характер проявления, законы распределения случайных погрешностей.
Систематическая составляющая погрешности – погрешность, остающиеся постоянной или закономерно изменяющаяся при повторном измерении одного и того же значения. Систематическая погрешность может быть обусловлена методом измерений или несоответствием характеристик используемых приборов.

Случайная составляющая погрешности изменяющиеся случайным образом при повторном измерении одного и того же значения и обусловлена неконтролируемым случайным изменением параметров, влияющих на результаты измерения.
При измерениях обычно полагают, что случайная составляющая распределена по нормальному закону. Случайные погрешности исследуют и оценивают с помощью теории вероятности.

2.1.5. Назовите способы обнаружения систематических погрешностей в процессе измерения.
Систематические погрешности могут быть выявлены на основе анализа работы измерительной установки.
Самый надёжный способ обнаружения систематической погрешности − проведение тестовых измерений при известном значении измеряемых величин.

2.1.6. Методика оценки систематической погрешности прибора.
Систематическая погрешность прибора оценивается путём поверки. Для этого проводится одновременное измерение одной и той же величины поверяемым прибором и образцовым прибором, погрешность которого заведомо меньше погрешности поверяемого прибора.

2.1.7. Как определить доверительные границы случайной составляющей погрешности результата измерения, если известны оценки СКО (среднего квадратического отклонения) случайной составляющей погрешности?
Нижняя и верхняя доверительные границы случайной составляющей погрешности для измеряемой величины x находятся по формулам

где
 
− оценка среднего квадратического отклонения результата измерения,
t – квантиль распределения Стьюдента, определенный для доверительной вероятности Pд.

2.1.8. Что характеризует оценка СКО ряда наблюдений и оценка СКО результата измерения при многократных наблюдениях?
Оценка СКО ряда наблюдений характеризует разброс результатов, полученных в различных наблюдениях из-за случайных погрешностей. Оценка СКО результата измерения характеризует погрешность определения среднего значения измеряемой величины.

2.1.9. Формы представления результатов измерения.
1. Результат эксперимента представляется с указанием единиц измерения.
2. Должны быть указаны характеристики погрешностей измерения:
1. указываются границы суммарной погрешности и доверительная вероятность, с которой погрешность находится в этих границах;

2. отдельно указываются характеристики случайной и систематической составляющих погрешности.
3. Погрешность измерения должна выражаться не более чем двумя значащими цифрами. Можно указать одну значащую цифру, если погрешность округления не превышает 5 % (погрешность округляют в большую сторону).
4. Критерий округления результата измерения: последний разряд результата должен быть таким же, как у округленного значения абсолютной погрешности.
5. Результат измерения должен включать в себя условия проведения измерения.
2.2. Контрольная задача.
В нормальных условиях произведено пятикратное измерение частоты. Класс точности прибора γ = 0,05%, доверительная вероятность P = 0,980.
Предельное значение шкалы 150 Гц.
Результаты измерений:
3. Программа лабораторной работы.
3.1.Выполненить многократные независимые наблюдения в автоматическом режиме.
3.2.Произвести автоматизированную упрощенную процедуру обработки результатов многократных независимых наблюдений.
3.3.Оформить полученные результаты в отчете.
3.4.Провести анализ и сделать выводы по работе.


Лабораторная работа No 2 LR_2_2
«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.
3.2. Образцовой вольтметр.
3.3. Регулируемый источник напряжения.

4. МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОСНОВНЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ
Таблица 1 - Основные метрологические характеристики аналогового вольтметра. [1, стр.16-18,раздел 7.4]:
6. РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ

 Абсолютная погрешность каждого наблюдения I , содержащая систематическую и случайную составляющие погрешности измерения:
i = Uj – Uоi , ( ф5.1, с.9 [1] )
Алгебраическая сумма:
7. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Таблица 3 - Результаты наблюдений и расчета составляющих основной погрешности исследуемого вольтметра.
Построим график, характеризующий область значений основной погрешности   (U), полученных экспериментально при напряжениях U1,U2,U3:
cj – дов j ≤ (U) ≤ cj + дов j, (ф.5.6, с.11 [1])


Лабораторная работа No 3 LR_3_4
«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.

Таблица 1. Основные метрологические характеристики аналогового электронного милливольтметра средневыпрямленного значения. ([1], стр.23)
4. Выполнение лабораторной работы
4.1 Лабораторный стенд представляет собой компьютерную модель LabVIEW, отображаемую на экране персонального компьютера.
На стенде находятся модели:
Электромагнитного (1) и электродинамического (2) вольтметров;
электронных милливольтметров средневыпрямленного (4) и среднеквадратического (5) значения;
электронного осциллографа (6);
генератора сигналов специальной формы (7).
4.2. Исследование частотных характеристик вольтметров переменного тока
Зависимость показаний электромагнитного и электродинамического вольтметров от частоты исследуется с использованием осциллографа в качестве индикатора формы сигнала и пикового значения напряжения. Измерения проводятся в диапазоне частот от 20 Гц до 20 кГц.
 4.3. Измерение параметров напряжения сигнала произвольной формы
При выполнении задания используются три электронных вольтметра с различными преобразователями.


Лабораторная работа No4 LR_3_5
«Измерение 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, напряже-ния, 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 элек-тронного 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.
3.2. Модель калибратора фазовых сдвигов используется в качестве источника гармонических сигналов.
4 Основные метрологические характеристики используемых при-боров.

Таблица 1 - Основные метрологические характеристики электронного осциллографа. [2, стр.18]
5 Расчетные формулы.
Размах сигнала соответствует удвоенному пиковому значению сигнала, то есть
Um = (hko)/2, (стр.10, МУ [2]).

При измерении n периодов исследуемого сигнала значение периода сигнала Т в n раз меньше измеренного интервала, то есть
6 Результаты экспериментов
6.1 Ознакомление с органами управления и режимами работы электронного осциллографа.
6.1.1 Изменяя напряжение на «Вых1» калибратора фазовых сдвигов получите на экране изображение вертикальной линии размером 4 деления. Переведите переключатель коэффициента отклонения канала II в положение
5. Установите частоту на выходе калибратора фазового сдвига равной 50 Гц. Переключите КГО в режим внутренней развертки, переведя переключатель режимов работы КГО «X-X/X-Y» в положении «Х-Х». Установите осциллограф
6. Изменяйте порог срабатывания устройства синхронизации вращением регулятора «Уровень» от «+» до «–» и контролируйте изменение осциллограммы на экране, сделайте вывод о роли этого регулятора.
6.1.5. Установите частоту на выходе калибратора фазового сдвига равной 50 Гц. Переключите КГО в режим внутренней развертки, переведя переключатель режимов работы КГО «X-X/X-Y» в положении «Х-Х».
6.1.6. Изменяйте порог срабатывания устройства синхронизации вращением регулятора «Уровень» от «+» до «–» и контролируйте изменение осциллограммы на экране осциллографа. Регулятор «Уровень» ....
6.2 Измерение напряжения гармонического сигнала.
Измерение напряжения гармонического сигнала.
1.Установите частоту выходного сигнала калибратора в соответствии с данными таблицы 2.
6.4 Исследование формы и фазового сдвига сигналов в двухканальном режиме.
1. Переведите осциллограф в двухканальный режим, установив переключатель «I»/«II»/«I+II» в положение «I+II».


Лабораторная работа No5 LR_3_6
«Измерение 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.
На стенде (Рисунок 1) находятся резонансный и цифровой частотомеры, генератор сигналов и коммутационное устройство (КУ), с помощью которого выход генератора сигналов подключается к входу одного из частотомеров.
Электронный аналоговый резонансный частотомер и электронный цифровой частотомер моделируют процессы прямых измерений частоты гармонических электрических сигналов методом непосредственной оценки.
Генератор сигналов моделирует работу источника гармонического сигнала (синусоидальной формы), регулируемого по амплитуде и частоте.
4. МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРИБОРОВ


Таблица 1 - Метрологические характеристики применяемых приборов. ([2], стр.17-19)
5. РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ
5.1 Исследование погрешности (неопределенности) измерения частоты и периода цифровым частотомером

Оцениваем абсолютную и относительную погрешности (неопределенности) дискретизации (квантования) измерения частоты
;
и пределы допускаемой (границы) абсолютной и относительной погрешностей (неопределенностей) измерения частоты
....
5.4. Исследование погрешности (неопределенности) измерения периода и частоты цифровым периодомером.

Оцениваем абсолютную и относительную погрешности (неопределенности) дискретизации (квантования) измерения периода
5.5 Измерение частоты и периода гармонических сигналов резонансным частотомером.

По метрологическим характеристикам резонансного частотомера рассчитываем пределы допускаемых (границы) относительной и абсолютной погрешностей измерения частоты. Рассчитываем по измеренной частоте период колебаний и вычисляем пределы допускаемых относительной и абсолютной погрешностей.

Лабораторные работы № 1-5. Метрология, стандартизация и сертификация в инфокоммуникациях. Вариант 03. 3 курс 5 семестр. LR_1_4, LR_2_2, LR_3_4, LR_3_5, LR_3_6.
отправлял работы 1-3 (LR_1_4, LR_2_2, LR_3_4) , получен зачёт по всем трём
4-5 не отправлял т.к. в моём задании их не было!

Уважаемый студент дистанционного обучения,
Оценена Ваша работа по предмету: Метрология, стандартизация и сертификация в инфокоммуникациях
Вид работы: Лабораторная работа 1
Оценка:Зачет
Дата оценки: хх.01.2020
Рецензия:Уважаемый ххх хххх хххх,
ЗАЧЕТ
Работа выполнена, верно.

Запасный Игорь Николаевич

Уважаемый студент дистанционного обучения,
Оценена Ваша работа по предмету: Метрология, стандартизация и сертификация в инфокоммуникациях
Вид работы: Лабораторная работа 2
Оценка:Зачет
Дата оценки: хх.01.2020
Рецензия:Уважаемый хххх хххх хххх,
ЗАЧЕТ
Работа выполнена, верно.

Запасный Игорь Николаевич

Уважаемый студент дистанционного обучения,
Оценена Ваша работа по предмету: Метрология, стандартизация и сертификация в инфокоммуникациях
Вид работы: Лабораторная работа 3
Оценка:Зачет
Дата оценки: хх.01.2020
Рецензия:Уважаемый хххх хххх ххххх,
ЗАЧЕТ
Работа выполнена, верно.

Запасный Игорь Николаевич