мет. Метрология, стандартизация и сертификация

• Название: Метрология, стандартизация и сертификация
• Дата: 18.10.2019
• Размер: 263 Kb.
• Имя файла: мет.docx
• Тип: Методические указания; #90774
• страница: 6 из 11

Поскольку использовался один и тот же ГСС, можно определить уточненную дисперсию средних S²[i/] = (.S²[[/i] + S²[t/2])/2 с числом сте-

2 — 2 —

певей свободы/= 2п - 2 и использовать ее в (5.3) вместо S [U^\ и S [U2]. Результат измерения мощности следует записать в виде Pmx^±k_p{f)S[P^], Р=...,

где kjfJ) - коэффициент Стьюдента, соответствующий числу степеней свобо­ды /= 2и -2 и доверительной вероятности Р.

Лабораторная работа 6.

ДИНАМИЧЕСКИЙ РЕЖИМ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИИ

Цель работы - изучение динамического режима средств измерений. Задание

1. Ознакомиться с лабораторной установкой. Собрать схему исследования динамического звена 2-го порядка. Получить у преподавателя задание на выполнение лабораторной работы. Записать частоту/о собственных колебаний и коэффициент J3 демпфирования (степень успокоения) для заданных вариантов реализации динамического звена.

2. Исследовать динамический режим заданных средств измерений при ступенчатом изменении входного сигнала.

2.1. Определить динамическую погрешность при заданных параметрах звена 2-го порядка и выбранных амплитуде и частоте входных сигналов - прямоугольных импульсов; погрешность определить в 6...10 точках на -34-

одном полунериоде входного сигнала. - Построить графики входного и выходного сигналов исследуемого средства."Построить графики дина­мической погрешности. По результатам исследований сделать выводы о влиянии /о и/или р на характер изменения выходного сигнала и динами­ческую погрешность.

2.2. Определить время t_y установления выходного сигнала для различных частот /о, собственных колебаний при заданном коэффициенте демп­фирования р. Построить график зависимости t_y = fffoi) при р = const. При определении времени установления принять погрешность асимпто­тического приближения переходного процесса, равную 5 % от устано­вившегося значения.

2.3. Определить время Гу установления выходного сигнала для различных коэффициентов Р, демпфирования при заданной частоте fo собственных колебаний. Построить график зависимости t_y = ДР_г) при /о = const. По результатам пунктов 2.2, 2.3 сделать выводы о влиянии /о и р на вре­мя установления t_y.

3. Исследовать динамический режим средств измерений при синусоидальном входном воздействии. Определить погрешности в динамическом режиме при указанных параметрах (/у, Р) звена 2-го порядка и заданной частоте входного сигнала; погрешности определить в 8... 10 точках на одном периоде сигнала Построить графики входного и выходного сигналов, график динамической погрешности. Сделать вывод о характере изменения динамической погреш­ности и оценить ее максимальное (амплитудное) значение. '

Описание и порядок выполнения работы

Общие сведения. Изменение входного сигнала во времени может значи­тельно повлиять на результаты измерений. Важными при этом являются, во- первых, характер изменения сигнала, т. е. его динамические свойства, и, во-вто­рых, «скорость реакции» средства измерений на входное воздействие, опреде­ляемая динамическими характеристиками этого средства. В таких случаях го­ворят о динамическом режиме средства измерений.

При анализе динамического режима средств измерений оказывается весьма удобным рассматривать идеальные и реальные средства измерений, сопоставляя реакцию этих средств на одни и те же входные воздействия.

-35-

Идеальные в динамическом смысле средства измерений СИ_и> иначе безы­нерционные, имеют, как правило, линейную зависимость выходного сигнала >'и(0 от входного x(t): y^t) = k&(t), где к„ - номинальный коэффициент преобра­зования. Очевидно, что в таких средствах измерений выходной сигнал во вре­мени полностью повторяет входной с точностью до множителя к_н.

В реальных средствах измерений СИр выходной сигнал y(t) в силу ука­занных причин будет иметь более сложную зависимость от входного сигна­ла, в частности, описываемую дифференциальными уравнениями соответст­вующего порядка.




Разность между выходным сигналом y(t) реального средства измерений и выходным сигналом у_и(/) (сигнал идеального средства измерений) при одном и том же входном сигнале x(t) определяет динамическую погрешность по вы­ходу реального средства СИ_р измерений:

Ы0=Л0-уМ-^] (6.1)

Рисунок 6.1 иллюстрирует возможный вариант входного х(/) и выходных УМ y(t) сигналов идеального и реального средега измерений и возникающую при этом динамическую погрешность Дy(f). На рис. 6.2 показана структурная схема, удобная для интерпретации и оценки возникающей динамической погрешности.

В общем случае выражение (6.1) включает динамическую и статическую иогрешности средств измерений. Однако в дайной работе будем считать, что статическая погрешность пренебрежимо мала.

-36-

Структурная схема лабораторной установки. Лабораторная установка состоит из трех основных блоков:

- унифицированной вертикальной стойки, включающей источники питания, генератор сигналов прямоугольной, синусоидальной и треугольной фор­мы и измерительные приборы - цифровой частотомер и два цифровых вольтметра;

- двухканального электронно-лучевого осциллографа;

- специализированного горизонтального модуля, предназначенного для вы­полнения конкретной лабораторной работы - исследования динамического режима средств измерений.

В специализированном горизонтальном модуле находится объект исследо­вания - фильтр нижних частот (ФНЧ) 2-го порядка, в котором предусмотрена возможность дискретного изменения частоты собственных колебаний - 4 по­ложения, и коэффициента демпфирования (или степени успокоения) - так же 4 положения. Различным сочетанием этих параметров достигается широкий диапазон изменения динамических характеристик объекта исследования. Ручки переключения соответствующих параметров установлены на лицевой панели пульта в правой верхней его части.

Структурная схема лабораторной установки представлена на рис. 6.3, где ЭЛО - двухканальный электронно-лучевой осциллограф, имеющий вход по оси Z; приборы, установленные на вертикальном стенде; ГС - генератор сигналов прямоугольной, синусоидальной и треугольной формы, ЦВ1 и ЦВ2 - цифровые вольтметры, ЦЧ - цифровой частотомер; устройства, встроенные в горизонтальный пульт (на схеме обведены штриховой линией): ФНЧ - фильтр нижних частот, УВХ1 и УВХ2 - устройства выборки и хранения мгновенных значений напряжений входного и выходног о сигналов ФНЧ со­ответственно, блок синхронизации («Синхронизация»), блок управления вы­боркой («Управление выборкой»). Управление временем выборки осуществ­ляется двумя потенциометрами, установленными в нижней правой части пе­редней панели модуля.

Рекомендации по сборке схемы. При сборке принципиальной схемы, со­ответствующей структурной схеме (рис. 6.3), все связи реализуются двух­проводными линиями с соблюдением «земляных» зажимов. Входы YJ, Y2, Z осциллографа имеют коаксиальные кабели.