Метрология, стандартизация и сертификация. Контрольная работа. Вариант №3.

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

M – 0, предпоследняя цифра пароля (Таблица 1.1):
N – 3, последняя цифра пароля (Таблица 1.2):

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 вольтметра UV, B 
7,2
Класс точности вольтметра % 
2,5
Конечное значение шкалы вольтметра или диапазон измерения, В 
0, 10
Rг , Ом 50
Относительная погрешность,
Rг, % 
3,4
Rн, Ом 300
Относительная погрешность,
Rн, % 
4,2
Определить
абсолютный уровень напряжения 
рUv
Определить абсолютный уровень мощности 
р

Необходимо определить в соответствии с таблицей :
1. Абсолютный уровень напряжения на сопротивлении нагрузки рUv
2.Абсолютный уровень суммарной мощности, выделяемой на внутреннем сопротивлении генератора и сопротивлении нагрузки рS .
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
среднеквадратические (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 3
Рис. 3.1 ж
Т, мкс 25
τ, мкс 15
Класс
точности  0,6
Найти показания вольтметров UV1 СВ, З
 UV2 ПВ, О
 UV3 КВ, О
 UV4 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 0
Uк, В 1
Um, В 0,75
k 0,25


Рисунок 3.1



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 4.1 и 4.2.
Таблица 4.1
M 0
Um обр ,
В 3
ƒобр ,
Гц 1400
φ,
рад π/2
d fобр ,
% 0,54

Таблица 4.2
N
 3
Т,
с 9
ψ,
рад π
ƒиссл,
Гц 5600
Um иссл ,
В 2

Работа зачтена.Запасный Игорь Николаевич