Лабораторная работа №2 по дисциплине: Метрология, стандартизация и сертификация. Вариант №14. 2021 год

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 многократны-ми наблюдениями.
1.4. Приобрести практические навыки измерения напряжения аналоговы-ми вольтметрами.
1.5. Освоить методику оценки случайной составляющей погрешности (не-определенности) средств измерений.
1.6. Приобрести навыки оценки погрешности средств измерений по мет-рологическим характеристикам.

5. Методические указания по выполнению лабораторной работы.

5.1. Описание лабораторного стенда
.....................................................................................

5.2. Подготовка стенда к работе.
.....................................................................................
5.3. Проведение многократных наблюдений аналоговым вольтметром для определения зависимости погрешности (неопределенности) вольтметра от его показаний
Приготовьте таблицу 5.3 для записи результатов наблюдений. Исследование провести для трех значений напряжения (в трех точках шкалы: U1 - в начале, U2 - в середине и U3 - в конце одного предела измерения) в соответствии с Вашим вариантом задания в таблице 5.1.

Таблица 5.1
Варианты задания для выполнения лабораторной работы No2.2.
последняя цифра номера зачетной книжки (пароля) = 4
точки для исследования
U1, B = 1
U2, B = 4
U3, B = 9
вероятность Pдов = 0,95

Таблица 5.2
Варианты задания для выполнения лабораторной работы No2.2.
предпоследняя цифра номера зачетной книжки
(пароля) = 1
f, частота Гц = 60
n, число наблюдений = 5

5.3.1. Убедитесь, что схема соединения приборов на стенде соответствует схеме измерения на рис. 5.2.
Обратите внимание! Предел допускаемой погрешности образцового вольтметра должен быть, по крайней мере, в три раза меньше предела до-пускаемой погрешности исследуемого вольтметра.
 
5.3.2. Выбрать и установить пределы измерения Uк обоих вольтметров, близкими к наибольшему значению напряжения из трех значений, заданных в таблице 5.1. Установить на источнике заданную частоту сигнала (таблица 5.2).
5.3.3. Регулируя напряжение источника, установить стрелку на отметку (оцифрованную риску) U1 на шкале исследуемого вольтметра в соответствии с заданием (см.таблицу 5.3). Записать показание UО1 образцового вольтметра в таблицу 5.3. (столбец 2). Выполнить n наблюдений, каждый раз расстраи-вая и тщательно устанавливая указатель как можно точнее на отметку U1 шкалы исследуемого вольтметра.
5.3.4. Повторить наблюдения по п. 5.3.3 для значений U2 и U3 . Пока-зания образцового вольтметра UОi занести в 6-й и 10-й столбцы табл. 5.3 соответственно.

5.4. Оценка случайной и систематической составляющих погрешности единичных измерений (результатов наблюдений) аналоговым вольтметром.
Обработать результаты наблюдений напряжений U1, U2, U3 следующим образом.
5.4.1. Вычислить абсолютную погрешность каждого наблюдения I , со-держащую систематическую и случайную составляющие погрешности из-мерения
иi = Uj – Uоi  ( 5.1. )
и записать их значения в 3-й, 7-й и 11-й столбцы; внизу каждого столбца по-местить алгебраическую сумму

где Uj принимает значения U1 , U2 и U3 соответственно.

5.4.2. Оценить систематическую составляющую погрешности
         ,       (5.2)
которая постоянна для каждого значения напряжения U1, U2,U3.

У к а з а н и е. Абсолютная погрешность отдельного наблюдения i является суммой систематической cj и случайной погрешности i
5.4.3. Вычислить случайные составляющие погрешности каждого наблюде-ния и записать их значения в 4-й, 8-й, 12-й столбцы. Если вычисления верны, сумма .

Таблица 5.3.Результаты наблюдений и расчета составляющих основной погрешности исследуемого вольтметра

Пределы допускаемой абсолютной погрешности вольтметра пред: ± В

5.4.4. Найти квадраты случайных составляющих погрешности и полученные значе6ния занести в 5-й, 9-й и 13-й столбцы, а внизу каждого из них поместить суммы этих квадратов
5.4.5. Определить оценку среднего квадратического отклонения случай-ной составляющей погрешности вольтметра по формуле

( 5.4.).

Найденные значения S1, S2, S3 округлите в соответствии с нормативны-ми документами (см. раздел 7.2.3 данной работы и COURSE88, контрольные работы, тема5, п.8) и поместите в табл.5.3. Перед округленным значением укажите неокругленное значение, чтобы можно было оценить верность округления.

5.4.6. Вычислить доверительный интервал случайной составляющей погрешности вольтметра.
=SJ*t (5.5)

где t – коэффициент, значение которого зависит от заданной доверительной вероятности Рдов и числа наблюдений n.
Округлите вычисленный доверительный интервал в соответствии с нор-мативными документами (см. раздел 7.2.3 данной работы и COURSE88, кон-трольные работы, тема5, п.8) и поместите в табл.5.3. Перед округленным значением укажите неокругленное значение, чтобы можно было оценить верность округления.

У к а з а н и е. Предполагая, что закон распределения случайной составляю-щей погрешности нормальный, коэффициент t, при малом числе наблюдений, определяется распределением Стьюдента. Значение коэффициентов t можно определить по таблицам в учебниках [1] (стр.413 ) и [2] ( стр.418 ).

П р и м е ч а н и е. Полученные значения составляющих основной по-грешности вольтметра являются лишь приближенными оценками. Если необходимо улучшить точность этих оценок, то нужно при низменных усло-виях измерений увеличить число наблюдений n вплоть до нескольких сотен, сделать заключение о характере закона распределения случайной составля-ющей погрешности с помощью процедуры проверки согласия опытного и теоретического распределений.
5.5. Определение границ суммарной погрешности единичных измерений аналоговым вольтметром
5.5.1.Оценку суммарной основной абсолютной погрешности вольтметра выполняют на основании формулы (5.3) вычисляя как (UJ) = cJ довJ .
5.5.2. Построить график, характеризующий область значений основной погрешности   (U), полученных экспериментально при напряжениях U1,U2,U3:  


Значения cJ и возьмите из табл.5.3. Примерный вид графика приведен на рис.5.3.
5.6. Определение пределов допускаемых погрешностей аналогового воль-тметра.
5.6.1. По метрологическим характеристикам исследуемого вольтметра вычислить пределы основной допускаемой абсолютной погрешности. Если класс точности прибора нормирован приведенной погрешностью , область допускаемой абсолютной суммарной погрешности определяется с помощью формулы:
пред = ± · Uk /100 , В    (5.7)

Если пределы основной допускаемой абсолютной погрешности прибора ха-рактеризуется двучленной формулой вида

пред = ± (с + d ( | Uk / U | -1 ) ) , % (5.8 )

то область допускаемой основной абсолютной погрешности вычисляется по формуле

пред. = ± ( с / 100) ∙U + ( d / 100) ∙ ( │Uk│- U ), В (5.9 )

В формулах (5.7.), (5.8.) и (5.9.) Uk – конечное значение установленного предела измерения, в формулах (5.8 ), ( 5.9 ) U – показание прибора.
5.6.2. Нанести область границ (пределов) допускаемых погрешностей ис-следуемого вольтметра на рисунок, на котором уже отображен график, ха-рактеризующий область значений основной погрешности  (U), получен-ный экспериментально.

5.7. Сравнение результатов экспериментальных исследований погрешно-сти аналогового вольтметра с метрологическими характеристиками при-бора.  Используя построенный график, сравните результаты эксперимен-тальных исследований погрешности аналогового вольтметра с метрологиче-скими характеристиками прибора. Если область экспериментальных значе-ний не выходит за границы допускаемых погрешностей прибора, то он при-годен к измерениям. Сделайте вывод о пригодности вольтметра к примене-нию по результатам Вашего эксперимента.

Уважаемый студент дистанционного обучения,
Оценена Ваша работа по предмету: Метрология, стандартизация и сертификация
Вид работы: Лабораторная работа 2
Оценка: Зачет
Дата оценки: 23.10.2021
Рецензия: Уважаемый ...................................................,

Запасный Игорь Николаевич