«Метрология, стандартизация и сертификация». Вариант №04

Задача 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 Δмакс;
4. Оценку среднего квадратического отклонения погрешности случайной составляющей результата измерения (стандартную неопределенность результата измерения) ;
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 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 i  ,м
D
0 1-5 275,4 2,0

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

Таблица 1.3 Результаты однократных измерений.
i 
1 274,35
2 274,57
3 276,68
4 276,17
5 275,81
70 274,56
71 277,37
72 275,25
73 276,89
74 274,90
75 275,89
76 276,40
77 276,08

Задача 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, либо амперметра А при нормальных условиях измерения. Показания приборов и их 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 δRг; сопротивления нагрузки – значения сопротивления Rн и его относительная погрешность δRн.
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 4
Rг , Ом 600
Относительная погрешность, δRг, % 6,3
Rн, Ом 1500
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 3.1 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 формы.
3. Пиковое ( ), среднее ( ), средневыпрямленное ( ) и среднеквадратическое (U~) значения напряжения переменной составляющей заданного выходного сигнала.
4. Коэффициенты амплитуды (Ka, Ka~), формы (Kф, Kф~) и усреднения (Kу, 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 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.
MN = 04
Таблица 3.1
N Рис. 3.1 Т, мкс τ, мкс Класс точности
Найти показания вольтметров
4 г 10 5 0,15 UV1 UV2 UV3 UV4
     КВ, О  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, г

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 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

30.05.2020 Зачет Уважаемый, Сметанин Владимир Иванович