Метрология, стандартизация и сертификация. Контрольная работа. Вариант №14. 2021 год

Контрольное задание

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.

Методические указания к решению задачи
1. Исходные данные контрольного задания определяют в соответствии с табл. 1.1, 1.2 и 1.3 по номеру варианта MN. Во второй строке табл. 1.1 и 1.2, обозначенной буквой i , указаны номера результатов однократных измерений (наблюдений), которые входят в качестве исходных данных в соответствующий вариант контрольного задания. Таким образом, число единичных измерений и их числовые значения определяются обеими цифрами пароля (MN).

Таблица 1.1
M=1
i = 5-10
,м = 272,3
D = 2,1

Таблица 1.2
N = 4
i = 70-77
a = 0,99

Таблица 1.3
5 = 275.81
6 = 273.50
7 = 276.65
8 = 275.81
9 = 273.28
10 = 275.30

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 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 dRг; сопротивления нагрузки – значения сопротивления Rн и его относительная погрешность dRн.

В таблицах 2.1 и 2.2 указаны значения: показание вольтметра Uv; класс точности вольтметра; конечное значение шкалы или диапазон измерения вольтметра. Для амперметра приведены: показания амперметра IА; класс точности; конечное значение шкалы или диапазон измерения амперметра.

Таблица 2.1
М=1
Показание амперметра, IА, мА = 19
Класс точности амперметра, % = 2
Конечное значение шкалы амперметра или диапазон измерения, мА = -50÷50

Таблица 2.3
N = 4
Rг, Ом = 600
Относительная погрешность δRг, % = 6,3
Rн, Ом = 1500
Относительная погрешность δRн, % = 1,5
Определить абсолютный уровень напряжения = рUг
Определить абсолютный уровень мощности = рг


В зависимости от пароля, определяемого последними двумя цифрами M и N, необходимо определить в соответствии с таблицей 2.2:

1. Абсолютный уровень напряжения на сопротивлении нагрузки рUv или абсолютный уровень падения напряжения на внутреннем сопротивлении генератора рUг, или абсолютный уровень ЭДС генератора рЕ.
2. Абсолютный уровень мощности, выделяемой на внутреннем сопротивлении генератора рг, или абсолютный уровень мощности, выделяемой на сопротивлении нагрузки рн, или 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 среднеквадратическое (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 = 4
Рис. 3.1 = г
Т, мкс = 10
τ, мкс = 5
Класс точности γ = 0,15
Найти показания вольтметров
UV1 = КВ, О
UV2 = СВ, З
UV3 = СВ, О
UV4 = ПВ, З

Таблица 3.2
M = 1
Uк, В = 3
Um, В = 1,5
k = 0,3

.....................................................................................

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:

UXoбр= Um обр sin(ωобр t + ψ),

а к входу канала вертикального отклонения (канала "Y") – гармонический сигнал исследуемого генератора:

UYиссл= Um иссл sin(ωиссл t + φ), 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 dfобр определены с вероятностью P = 0.997.

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 Δƒср и относительную δƒср 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 dfобр .
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 = 1
Um обр ,В = 1,5
ƒобр ,Гц = 2800
φ, рад = 0
d fобр , % = 0,25

Таблица 4.2
N = 4
Т, с = 7
ψ, рад = п/2;
ƒиссл, Гц = 4200
Um иссл ,В = 3,5

Уважаемый студент дистанционного обучения,
Оценена Ваша работа по предмету: Метрология, стандартизация и сертификация
Вид работы: Контрольная работа 1
Оценка: Зачет
Дата оценки: 03.11.2021
Рецензия: Уважаемый ...................................................,

Запасный Игорь Николаевич