Физические основы получения информации. Контрольная работа по дисциплине Физические основы получения информации

• Название: Контрольная работа по дисциплине Физические основы получения информации
• Анкор: Физические основы получения информации
• Дата: 19.11.2022
• Размер: 149.45 Kb.
• Имя файла: KR_Fizicheskie_osnovy_poluchenia_informatsii.docx
• Тип: Контрольная работа; #798928

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
АЭРОКОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ»

ОЦЕНКА

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ

должность, уч. степень, звание		подпись, дата		инициалы, фамилия

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

Контрольная работа

по дисциплине: Физические основы получения информации

РАБОТУ ВЫПОЛНИЛ

СТУДЕНТ ГР. №
	номер группы		подпись, дата		инициалы, фамилия
Студенческий билет №

Санкт-Петербург 2000
Задача 1

Для измерения длины, высоты и других линейных размеров тел применяют масштабные линейки, рулетки, а для точных измерений — штангенциркуль, микрометр и оптические приборы для линейных измерений. Рассмотрим результаты измерений диаметра (d) и высоту (a) диска микрометром. Случайная погрешность здесь обусловлена погрешностью изготовления диска. Поэтому один и тот же параметр нужно измерять в разных точках диска. Результаты измерений представлены в таблице 1.

Таблица 1. Результаты измерений.

№ измерения	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Диаметр диска d, мм	70,02	69,97	70,01	69,96	69,79	69,99	70,04	70,01	69,95	69,95
Высота диска а, мм	8,01	7,96	8,01	8,05	7,89	7,92	8,04	8,01	7,91	8,97

Рассчитаем средние значение измеряемых величин d и a:





Рассчитаем средние квадратичные отклонения средних значений :





Рассчитываем случайные погрешности с доверительной вероятностью P=0,95:





Рассчитываем абсолютную погрешность и :





Рассчитываем относительную погрешность :





Результаты измерений:




Задача 2

Дано:

Диаметр диска: d = мм

Высота диска: a = мм.



Объем диска:

Пользуясь формулами таблицы 1 выведем формулу расчета абсолютной погрешности Δv косвенного измерения V диска:







Относительная погрешность:


Задача 3

Дано: Рассчитать емкостной преобразователь перемещения со следующими параметрами: диаметр пластин D=2,8 см, начальный зазор 𝛿₀ = 0,61 мм, максимальное перемещение подвижной пластины х_m= 10 мм, частота питающего напряжения
f=0,5 МГц. Построить графики С_х, S_x, Х_с в зависимости от текущего значения х с шагом порядка 1 мм.

Решение:



Определим чувствительность преобразователя:



Определим электрическое сопротивление преобразователя:


Таблица 2 Зависимости C_x, S_x, X_c от x_m.

x, мм	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Сx, пФ	5,442	2,721	1,814	1,360	1,088	0,907	0,777	0,680	0,605	0,544
Sx,	5,4417	1,3604	0,6046	0,3401	0,2177	0,1512	0,1111	0,0850	0,0672	0,0544
Xc, кОм	58,5	117,0	175,6	234,1	292,6	351,1	409,7	468,2	526,7	585,2

Рисунок 1 - График зависимости С_x=f(x)



Рисунок 2 - График зависимости S_x=f(x)



Рисунок 3 - График зависимости X_c=f(x)
Задача 4

Дано: определить плотность и величину заряда, образующегося на гранях пьезоэлемента из кварца с габаритными размерами: x=4 мм, y=10 мм, z=5 мм при:

а) сжатии вдоль оси X с F1=2 Н;

б) сжатии вдоль оси Y с F2=2 Н;

в) всестороннем сжатии с P=2 Н;

г) сдвиге с F=2 Н.

Решение:

Случай, а)

Определим величину заряда





Случай, б)





Случай, в)





Случай, г)




Задача 5

Дано: требуется рассчитать резистивный преобразователь линейного перемещения. Заданы: напряжения источника питания , сопротивление преобразователя , максимальное перемещение движка , плотность тока в проводе , материал проводника – константан
.

Решение:

Определим диаметр голого провода:



Сечение голого провода:



Длина провода:



Число витков намотки преобразователя:



Средняя длина витка:



Диаметр цилиндрического каркаса преобразователя:



Размеры пластинчатого каркаса:



Погрешность ступенчатости:



Относительная погрешность:


Задача 6

Дано: определить значение термо-ЭДС термопары ХК (хромель-копель) E_тп при измерении температуры θ_x=500 °С, если температура холодного спая θ_xc=25 °С.

Решение:

Определяем значение термо-ЭДС E_x, соответствующее показаниям указателя, для температуры θ_x=500 °С:



Определяем значение термо-ЭДС E_xc, соответствующее показаниям указателя, для температуры θ_x=25 °С:



Результирующая термо-ЭДС термопары:


Задача 7

Дано: m_хmax = 13 кг; материал балочки – сталь; размеры прямоугольной балочки: b = 45 мм (ширина), h = 4 мм (толщина) в месте расположения тензодатчика; тензодатчик типа 2ПКП-20-20 (база 20 мм, R₀=200 Ом, I_max=30 мА, k=2).

Решение:

Определяем силу F_xmax, действующую на балочку под весом m_{x max} = 13 кг:



В качестве материала балочки выбираем высококачественную сталь с параметрами σ_доп= 100 и E = .

Рассчитываем момент сопротивления изгибу балочки:



Определяем длину балочки



Определяем относительную максимальную деформацию балочки



Рассчитываем максимальное относительное изменение сопротивления преобразователя



Определяем напряжение питания Uп равноплечего моста с двумя активными плечами



Напряжение на выходе моста U_{м мах}:



Чувствительность преобразователя:



Таблица 3. Результаты расчетов с разной нагрузкой m_x с шагом Δm_x=2 кг

mx, кг	0	2	4	6	8	10	12	13
Uмвых, мВ	0	0,013	0,025	0,038	0,051	0,063	0,076	0,082

Рисунок 3. График зависимости U_мвых = f(m_x).