Загрузил milaya.elizaveta

Метрология КР

реклама
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО СВЯЗИ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ
им. проф. М. А. БОНЧ-БРУЕВИЧА»
Факультет ИНО
ДИСЦИПЛИНА
Метрология, стандартизация и сертификация
Контрольная работа
Выполнил:
студент группы АБ-94з
Титюшин В.А.
Санкт-Петербург
2022
ОГЛАВЛЕНИЕ
Задача 1. Элементы теории погрешностей. ........................................................... 3
Задача 2. Измерение тока и напряжения. .............................................................. 5
Задача 3. Применение электронно-лучевого осциллографа. ............................... 7
Задача 4. Цифровые измерения частоты и интервалов времени. ........................ 9
Задача 5. Техническое регулирование, стандартизация и сертификация ........ 11
Литература .............................................................................................................. 14
2
Задача 1. Элементы теории погрешностей.
В целях исследования характеристик генератора, номинальная частота
которого f0=22700 Гц, при неизменных внешних условиях получен ряд
независимых измерений его частоты.
№
1
2
3
4
5
6
f , Гц
22645
22611
22678
22621
22621
22625
Определите систематическую и случайную составляющие погрешности
частоты исследуемого генератора в предположении, что флуктуации частоты
генератора имеют нормальный закон распределения; рассчитайте оценку
среднего значения частоты по данному ряду наблюдений и ее доверительный
интервал при доверительной вероятности 0,95. Можно ли считать доказанным
наличие систематической погрешности частоты у данного генератора?
Решение:
Для определения систематической составляющей погрешности оценим
отклонение
среднего
арифметического
результатов
наблюдений
действительного значения частоты.
6
f 
f
i 1
6
i

22645  22611  22678  22621  22621  22625
 22633,5 Гц
6
Систематическая составляющая погрешности:
 f  f  f0  22633,5  22700  66,5 Гц
Определим случайную составляющую погрешности.
6

( f
i 1
i
 f )2
6 1
3
от
№
1
2
3
4
5
6
f , Гц
22645
22611
22678
22621
22621
22625
f  f , Гц
11,5
-22,5
44,5
-12,5
-12,5
-8,5

11,5 2  (22,5) 2  44,5 2  (12,5) 2  (12,5) 2  (8,5) 2
 24,5Гц
5
Средняя квадратическая погрешность источника
f 

6

24,5
 10,006 Гц
2,449
Доверительный интервал результата измерения определяется как:
  t   f , где t - коэффициент Стьюдента
При доверительной вероятности =0,95 , t = 2,57 (приложение 2 [1])
  t   f = 2,57·10,006 = 25,715 Гц
Тогда результат измерения будет 22700  25 Гц
Так как систематическая погрешность больше чем доверительный
интервал, то можно считать доказанным ее наличие у данного генератора.
4
Задача 2. Измерение тока и напряжения.
Магнитоэлектрическим миллиамперметром класса точности 0,5 на
пределе 1 мА измеряют ток периодического сигнала, форма которого показана
на рисунке 1.
Определите показания прибора, оцените абсолютную и относительную
погрешности измерения, запишите в соответствии с правилами результат
измерения.
Какое значение тока измеряет такой прибор?
Определите
показания
выпрямительного
миллиамперметра
класса
точности 1,5 при измерении этого же сигнала на пределе 2,5 В. Запишите
результат измерения вместе с оценкой абсолютной погрешности.
Решение
1. Магнитоэлектрический прибор измеряет среднее значение тока:
T
I шк 
I шк
1
 I (t )dt
Т 0
2  40 103  1 20 103

 0, 75 мА
80 103
2. Класс точности – это условное обозначение нормируемой приведенной
погрешности. Приведенная погрешность – отношение абсолютной погрешности
средства измерения к условно принятому нормирующему значению Анорм. За
5
нормирующее значение обычно принимают значение диапазона (поддиапазона)
или верхнего предела средства измерения. Приведенную погрешность обычно
выражают в процентах [1, стр. 17]


Анорм
 100%
Определим
абсолютную
погрешность
результата
измерения
магнитоэлектрического миллиамперметра класса точности 0,5 на пределе 1 мА:

0,5 1
 0, 005 мА
100
Относительную погрешность обычно выражают в процентах [1, стр. 9]


100%
Аx

0, 005
100%  0, 7%
0, 75
Определим абсолютную и относительную погрешности результата
измерения магнитоэлектрического миллиамперметра класса точности 1,5 на
пределе 2,5 мА:

1,5  2,5
 0, 0375 мА
100

0, 0375
100%  5%
0, 75
Ответ: I шк  0,75  0,04 мА
6
Задача 3. Применение электронно-лучевого осциллографа.
На входы Х и Y осциллографа поданы внешние развертывающие сигналы,
форма которых показана на рисунке 2. Постройте изображения, которое
получится на экране осциллографа.
Рисунок 2 – Форма внешних развертывающих сигналов
Решение:
Образование изображения на экране ЭЛТ при воздействии двух
напряжений — развертки (uр) и сигнала (uс) — соответственно на пластинах X и
Y показано на рисунке 2. Период, развертки условно разбит на шесть равных
интервалов с границами, отмеченными через t0, t1, t2, t3, t4, t5, t6. В момент t0uc =
ux, а up = 0, и световое пятно находится в точке а. В момент t1 напряжение сигнала
uc = ux, а up = uy и пятно находится в точке b. Аналогичным путем можно найти
положение точек с, d, е, f, g на экране ЭЛТ. В последующие циклы развертки
образование осциллограммы будет происходить так же, причем все ее точки
совпадут с аналогичными точками осциллограммы. Таким образом, наблюдатель
видит изображение, образованное наложением на одни и те же места экрана
целой
серии
осциллограмм.
Число
таких
первичных
изображений,
зафиксированных в зрительном образе, зависит от периода развертки,
длительности послесвечения люминофора и зрительной памяти человека.
7
Uу(t), В
b
a
c
d
t1
t2
t3
t4
t5
Uх(t), В
t1
t2
t3
t4
t5
t
Рисунок 3 – Осциллограмма на экране осциллографа при подаче внешних
развертывающих сигналов
8
Задача 4. Цифровые измерения частоты и интервалов времени.
Необходимо измерить частоту сигнала 234557,8901 Гц с абсолютной
погрешностью не более ± 10 Гц. Напишите формулу для суммарной абсолютной
погрешности электронно-счетного частотомера в режиме измерения частоты.
Назовите
составляющие
суммарной
погрешности.
Постройте
график
зависимости суммарной абсолютной погрешности цифрового частотомера в
режиме измерения частоты указанного сигнала от времени счета в пределах от
10–3 с до 10 с. Значение относительной погрешности опорного кварцевого
генератора частотомера примите равным ±1·10–6. Выберите время счета,
обеспечивающее заданную погрешность измерения. При построении графика
используйте логарифмический масштаб по осям координат.
Решение.
Относительную погрешность можно выразить как:
 = / А , где
 - абсолютная погрешность измерения
А - истинное значение
Суммарная относительная погрешность электронно-счетного частотомера
в режиме измерения частоты записывается как:
 = (о + д) , где
о = 1·10-6 - погрешность опорного генератора
д - погрешность дискретизации
д =  1 / (fx · T) , где
fx -измеряемая частота сигнала (234557,8901 Гц)
T - время счета (10-3 с - 10 с)
Тогда:
 =  (о +1 / (fx · T)) =  (1·10-6 + 1 / (234557,8901 · T))
Тогда абсолютная погрешность измерения частоты:
 = (о + д) · T
 = о + д , где
9
о = о · T=  1·10-6· T - погрешность опорного генератора
д = д · T = ( 1 / (fx · T) ) · T =  1/234557,8901 = 4,26·10-6 погрешность дискретизации
 =  1*10-6 * T + 5*10-6
Изменяя T от 10-3 с до 10 с получаем:
T

10-3
4,26·10-6
0,01
4,27·10-6
0,1
4,36·10-6
1
5,26·10-6
5
9,26·10-6
10
14,26·10-6
График зависимости суммарной абсолютной погрешности цифрового
частотомера от времени счета:
10
Задача 5. Техническое регулирование, стандартизация и сертификация
Перечислите основные задачи Росстандарта (Ростехрегулирования)
Ответ:
Основные задачи Ростехрегулирования:
- разработка оптимальных принципов управления деятельностью по
обеспечению единства измерений;
- организация и проведение фундаментальных научных исследований с
целью
создания
более
совершенных
и
точных
методов
и
средств
воспроизведения единиц и передачи их размеров;
- установление системы единиц величин и шкал измерений, допускаемых
к применению;
- установление основных понятий метрологии, унификация их терминов и
определений;
- установление экономически рациональной системы государственных
эталонов;
-
создание,
утверждение,
применение
и
совершенствование
государственных эталонов;
- установление систем (по видам измерений) передачи размеров единиц
величин от государственных эталонов средствам измерений, применяемым в
стране;
- создание и совершенствование вторичных и рабочих эталонов,
комплексных поверочных установок и лабораторий;
- установление общих метрологических требований к эталонам, средствам
измерений, методикам выполнения измерений, методикам поверки (калибровки)
средств измерений и других требований, соблюдение которых является
необходимым условием обеспечения единства измерений;
- разработка и экспертиза разделов метрологического обеспечения
федеральных и иных государственных программ, в том числе программ создания
и развития производства оборонной техники;
11
- осуществление государственного метрологического контроля: поверка
средств измерений; испытания с целью утверждения типа средств измерений;
лицензирование деятельности юридических и физических лиц по изготовлению
и ремонту средств измерений;
-
осуществление
государственного
метрологического
надзора:
за
выпуском, состоянием и применением средств измерений; эталонами единиц
величин; аттестованными методиками выполнения измерений; соблюдением
метрологических правил и норм; количеством товаров, отчуждаемых при
совершении торговых операций; количеством фасованных товаров в упаковках
любого вида при их расфасовке и продаже;
- разработка принципов оптимизации материально-технической и
кадровой базы органов Государственной метрологической службы;
- аттестация методик выполнения измерений;
- калибровка и сертификация средств измерений, не входящих в сферы
государственного метрологического контроля и надзора;
- аккредитация метрологических служб и иных юридических и физических
лиц по различным видам метрологической деятельности;
-
аккредитация
поверочных,
калибровочных,
измерительных,
испытательных и аналитических лабораторий, лабораторий неразрушающего и
радиационного контроля в составе действующих в Российской федерации
систем аккредитации;
- участие в работе международных организаций, деятельность которых
связана с обеспечением единства измерений, и в подготовке к вступлению
России в ВТО;
- разработка совместно с уполномоченными федеральными органами
исполнительной
власти
порядка
определения
стоимости
(цены)
метрологических работ и регулирования тарифов на эти работы;
- организация подготовки и подготовка кадров метрологов;
- информационное обеспечение по вопросам обеспечения единства
измерений;
12
- совершенствование и развитие ГСИ.
- применение только узаконенных единиц физических величин (ФВ);
- воспроизведение ФВ с помощью государственных эталонов;
- применение узаконенных средств измерений, которые прошли
государственные испытания и которым переданы размеры единиц ФВ от
государственных эталонов;
- обязательный периодический контроль через установленные промежутки
времени характеристик применяемых средств измерений;
-
гарантия
обеспечения
необходимой
точности
измерений
при
использовании поверенных средств измерений и аттестованных методик
выполнения измерений;
- использование результатов измерений только при условии оценки их
погрешности с заданной вероятностью;
- систематический контроль за соблюдением метрологических правил и
норм, государственный надзор и ведомственный контроль за средствами
измерений.
13
Литература
1. Ленцман
В.Л.
Метрология,
техническое
регулирование
и
радиоизмерения. Учебное пособие. СПбГУТ, 2012.
2. Зайдель А.Н. Погрешности измерений физических величин. - Л.: Наука,
1985.
3. Метрология, стандартизация и измерения в технике связи. Под.ред. Б.П.
Хромого. – М.: Радио и связь, 1986.
14
Скачать