Описание лабораторного стенда
Федеральное Агентство Связи РФ
Государственное Образовательное Учреждение
Высшего Профессионального Образования
Сибирский государственный университет
Телекоммуникаций и информатики
Кафедра ПДС и М
Лабораторная работа №2.2
Проверка аналогового измерительного прибора
Вариант № 64
Выполнил: студент гр. РТ-94
Скавитин С.С.
Проверил:
Сметанин В.И.
Новосибирск
Цели 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.
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.
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.
Таблица 3.1
Основные метрологические характеристики аналогового вольтметра
| Тип вольтметра | Аналоговый электронный |
| Тип преобразователя | Пиковый преобразователь |
| Вид градуировки | В среднеквадратических значениях для гармонического сигнала |
| Нормальные условия эксплуатации | Температура +20°±5°С; атмосферное давление 750±30мм рт. ст., относительная влажность не более 90%. |
| Диапазон частот | От 20 Гц до 100 кГц. |
| Пределы измерения напряжения, В | Могут быть выбраны равными: 0,1; 0,3; 1; 3; 10; 30; 100 и 300 В |
| Входное сопротивление, Ом | Более 1 МОм |
| Входная емкость, пФ | Менее 10 пФ |
| Пределы допускаемой основной погрешности измерения либо класс точности | Предел допускаемой приведенной погрешности равен 2.5% |
| Пределы допускаемых дополнительных погрешностей | 2,5% |
Таблица 3.2
Основные метрологические характеристики образцового вольтметра
| Тип вольтметра | Электромагнитный |
| Тип преобразователя | Среднеквадратических значений |
| Вид градуировки | В среднеквадратических значениях, градуировка справедлива для произвольной формы сигнала |
| Нормальные условия эксплуатации | Температура +20°±5°С; атмосферное давление 750±30мм рт. ст., относительная влажность не более 90% |
| Диапазон частот | От 20 Гц до 1 кГц. |
| Пределы измерения напряжения, В | Могут быть выбраны равными 0.3, 1, 3 или 15 В |
| Входное сопротивление, Ом | На пределе 15 В более 10 кОм |
| Входная емкость, пФ | 100 пФ; |
| Пределы допускаемой основной погрешности измерения либо класс точности | Предел допускаемой приведенной погрешности равен 0.5% |
| Пределы допускаемых дополнительных погрешностей | 0,5% |
Измерительные задачи
Задача № 1. Определить пределы допускаемых абсолютной и относительной погрешностей прибора класса точности g, если показание прибора Un, конечное значение шкалы Uк, а измерения выполнены в нормальных условиях. Запишите результат измерения в соответствии с нормативными документами в двух формах: с указанием абсолютной и относительной погрешностей. Значения g, Uп, Uк приведены в таблице.
Исходные данные для варианта №64
| Величина | g, % | Uп, В | Uк, В |
| Значение | 0,5 |
Решение задачи
1. Предел допускаемой абсолютной погрешности вычисляется по формуле:
где 
- нормирующее значение напряжения.
В
2. Предел допускаемой относительной погрешности определяется по формуле:
где Uп– показание прибора.
Таким образом, имеем:
3. Запишем результат измерения в соответствии с МИ 1317-2004:
U=170.0 ± 1.5 В; условия измерения нормальные.
U=170.0 В ± 0.9%; условия измерения нормальные.
Задача № 2. Определить пределы допускаемых абсолютной и относительной погрешностей прибора, обозначение класса точности которого приведено в таблице, показание прибора Rп и конечное значение его диапазона измерений Rк так же приведены в таблице. Запишите результат измерения сопротивления в двух формах: с указанием абсолютной и относительной погрешностей.
Исходные данные для варианта №64
| Величина | Условное обозначение класса точности, % | Rп, кОм | Rк, кОм |
| Значение |  1.5 0.2 | 22,224 | 99,999 |
Решение задачи
1. Предел допускаемой относительной погрешности, выраженный в процентах:
2. Определим предел допускаемой абсолютной погрешности:
где Rп– показание прибора.
кОм
4. Запишем результат измерения в соответствии с МИ 1317-2004:
R=22,23 ± 0,49 кОм; условия измерения нормальные.
R=22,23 кОм ± 0,22%; условия измерения нормальные.
Задача № 3. Определить оценки среднего квадратического отклонения результата измерения и результата наблюдения, если результат измерения представлен выражением:
U = 42.86 B ±δ, %; P; N; при нормальных условиях измерения,
где N – число наблюдений, P – доверительная вероятность, δ – доверительные границы относительной погрешности.
Исходные данные для варианта №64
| Величина | δ, % | P | N |
| Значение | 0.52 | 0.9 |
Решение задачи
1. Для определения оценки среднего квадратического отклонения (СКО) результата измерения необходимо определить доверительные границы случайной погрешности результата измерения. По условию задачи доверительные границы относительной погрешности составляют 0,52 % . Определим предел допускаемой абсолютной погрешности:
где 
- показание прибора.
Таким образом, имеем:
В
2. Определим коэффициент Стьюдента для данных Р и N: tα=1,7.
3. Определим оценку СКО результата измерения:
4. Оценку среднего квадратического отклонения результата наблюдения найдем, используя формулу:
Ответ: 
Описание лабораторного стенда
 |
Рис. 1. Вид модели лабораторного стенда
1 - электромагнитный вольтметр; 2 - электронный аналоговый вольтметр;
3 - генератор сигналов; 4 - ползунковый переключатель.