метрология. лабораторная работа3. Лабораторная работа 3 по дисциплине Метрология т ема ц ифровые измерительные приборы
 Скачать 0.91 Mb.
|
|
МИНОБРНАУКИ РОССИИ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «ЛЭТИ» ИМ. В.И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА) Кафедра «Информационные системы» ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3 по дисциплине «Метрология» Т ЕМА : «Ц ИФРОВЫЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ » Студент гр. 8363 Соболевская А. А. Преподаватель Акользин А. И. Санкт-Петербург 2020 Цель работы – изучение методов экспериментального определения мет- рологических характеристик цифровых приборов, а также их применения для измерения физических величин и оценка погрешностей результатов измере- ний. Задание для лабораторной работы: 1. Ознакомиться с инструкцией по применению исследуемого цифрового измерительного прибора (ЦИП). 2. Определить шаг квантования (квант) исследуемого ЦИП в режиме ом- метра для различных (по указанию преподавателя) пределов измерения. 3. Экспериментально определить следующие метрологические характери- стики цифрового измерительного прибора в режиме омметра: – статическую характеристику преобразования; построить график зави- симости показания Rп прибора от значений R измеряемых сопротивле- ний Rп = F(R); – погрешности квантования для начального участка статической харак- теристики преобразования; построить график погрешности квантова- ния; – инструментальную погрешность по всему диапазону измерений для выбранного предела измерений; построить график инструментальной погрешности, определить аддитивную и мультипликативные составля- ющие инструментальной погрешности. 4. Измерить сопротивления ряда резисторов и оценить основную погреш- ность результатов измерения. Обработка результатов 1. Статическая характеристика преобразования Номер измерения 𝑅 П , кОм 𝑅, кОм ∆𝑅, кОм 1 0.01 0.01300 -0.00300 2 0.02 0.02444 -0.00444 3 0.03 0.03450 -0.00450 4 0.04 0.04425 -0.00425 5 0.05 0.05458 -0.00458 6 0.05 0.05470 -0.00470 7 0.04 0.04437 -0.00437 8 0.03 0.03536 -0.00536 9 0.02 0.02468 -0.00468 10 0.01 0.01383 -0.00383 ∆𝑅 = 𝑅 П − 𝑅 График зависимости показания 𝑅 𝑛 прибора от значений R измеряемых сопро- тивлений 𝑅 𝑛 = 𝐹(𝑅); График абсолютной основной погрешности 𝛥𝐹(𝑅) = 𝐹(𝑅) – 𝐹л(𝑅), где Fл(R) = Rпл – линейная характеристика идеального (без квантования) ом- метра в виде прямой линии Rпл = R. 2. Абсолютная инструментальная погрешность и определение ад- дитивной и мультипликативной составляющих погрешности Номер измерени я R пN , кОм R N , кОм R иN , кОм 1 2 2.01 -0,015 2 4 4.015 -0,020 3 6 6.019 -0,024 4 8 8.023 -0,028 5 10 10.028 -0,033 6 12 12.033 -0,038 7 14 14.038 -0,043 8 16 16.043 -0,048 9 18 18.047 -0,052 10 20 20.06 -0,065 ∆𝑅 и𝑁 = 𝑅 п − 0,5𝑞 − 𝑅 𝑁 , где q-значение кванта 𝑞 = 𝑅 𝑚𝑎𝑥 𝑁 𝑚𝑎𝑥 = 𝑅 𝑚𝑎𝑥 2 ∗ 10 𝑛 , где 𝑅 𝑚𝑎𝑥 − предел измерений, 𝑛 − число разрядов отсчетного устройства. 𝑞 = 20 2 = 0,01кОм − значение кванта График зависимости абсолютной инструментальной погрешности ∆𝑅 и𝑁 от измеряемых сопротивлений 𝑅п. ∆𝑅 и𝑁 = 𝐹(𝑅 𝑁 ) Погрешность для ЦИП: ∆𝑥 = 𝑎 + 𝑏𝑥, где 𝑎 – аддитивная погрешность, 𝑏𝑥 – мультипликативная составляющие погрешности Можно заметить, что график представляется практически идеальной ли- нейной зависимостью. По определению b-это тангенс угла наклона касатель- ной, так как у нас линейная функция, то b найдем следующим образом: 𝑏 = 𝑦2 − 𝑦1 𝑥2 − 𝑥1 = −0,052 − (−0,015) 18 − 2 = − 0,037 16 = −0,0023 𝑎 = −𝑏𝑥 + ∆𝑥 = 0,0023 ∗ 2 + (−0,015) = −0,0104кОм а = −0,0104 кОм – аддитивная составляющая погрешности 𝑏𝑥 = −0,0023𝑥 – мультипликативная составляющие погрешности 3. Измерение сопротивлений Номер резист ора Диапазон измерения Значение кванта для диапазона из- мерения, Ом Показания ЦИП R п, кОм Абсолютная по- грешность изме- рения R,кОм Относительная погрешность измерения, % Результат измере- ния R п ± R, кОм 1 200 0.1 118.1 0.23630 0.20 118.1 ± 0.2 1 2000 1 0.117 0.00123 1.05 0.117 ± 0.001 1 20000 10 0.11 0.01020 9.29 0.11 ± 0.01 1 200000 100 0.1 0.11000 110.00 0.10 ± 0.11 1 2000000 1000 0 1.00000 - - 1 20000000 10000 0 10.00000 - - 2 200 0,1 - - - - 2 2000 1 - - - - 2 20000 10 8.27 0.02650 0.32 8.27 ± 0.03 2 200000 100 8,3 0.11660 1.40 8.30 ± 0.12 2 2000000 1000 8 1.02000 12.70 8 ± 1 2 20000000 10000 0 10.00000 - - Абсолютная погрешность измерения 𝛥𝑅 вычисляется: 0,002Rизм + 1 ед.мл.разряда для 200 Ом – 2000 кОм 0,005Rизм + 1 ед.мл.разряда для 20 Мом 𝑞 = 200 2000 = 0,1 Ом 𝛥𝑅 = 0.002 ∗ 𝑅 п + 𝑞 Относительная погрешность измерения равна: 𝛿 = ∆𝑅 𝑅 П ∗ 100% Вывод: В зависимости от соотношения значений измеряемой величины и диапазона измерений меняется погрешность. Так, чем больше выбранный диапазон не соответствует измеряемой величине, тем больше будет погреш- ность. Для наших измерений (при росте несоответствия диапазона) абсолют- ная погрешность росла на порядок. Таким образом, для точности измерений и минимизации погрешностей нужно подбирать правильный диапазон. То есть, большая погрешность соответствует большему значению изме- ряемой величины и большему диапазону. Значит для получения более точных результатов стоит проводить измерения на наименьшем пределе измерений. Также, для получения более качественной информации о данных, мы находим абсолютное значение разности действительных значений измеряемой вели- чины при одном и том же показании прибора, полученном при плавном под- ходе указателя сначала со стороны меньших, а затем со стороны больших зна- чений. |