лабраторная. Отчет по лабораторной работе №1 «Прямые и косвенные однократные. Отчет по лабораторной работе 1 Прямые и косвенные однократные измерения

• Название: Отчет по лабораторной работе 1 Прямые и косвенные однократные измерения
• Анкор: лабраторная
• Дата: 08.03.2023
• Размер: 22.45 Kb.
• Имя файла: Отчет по лабораторной работе №1 «Прямые и косвенные однократные .doc
• Тип: Отчет; #974426

Отчет по лабораторной работе №1 «Прямые и косвенные однократные измерения» по курсу «Метрология, стандартизация и сертификация»
Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Московский государственный институт электроники и математики

(Технический университет)


Кафедра метрологии

и сертификации


ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №1

«Прямые и косвенные однократные измерения»

по курсу «Метрология, стандартизация и сертификация»


Выполнила:

Ухина О.В., группа С-65


Москва

2011

Цель работы

Приобретение навыков планирования и выполнения прямых и косвенных однократных измерений. Получение опыта по выбору средств измерений, обеспечивающих решение поставленной измерительной задачи. Изучение способов обработки и правильного представления результатов прямых и косвенных однократных измерений.

^

Теоретическое введение

• Основные понятия метрологии

Измерение – совокупность преимущественно экспериментальных операций, выполняемых с помощью технического средства, хранящего единицу величины, позволяющего сопоставить измеряемую величину с ее единицей и получить искомое значение величины.

^ Результат измерения – искомое значение величины.

Абсолютная погрешность измерения – разность между измеренным и истинным значением измеряемой величины.

^ Относительная погрешность измерения – отношение абсолютной погрешности к истинному значению измеряемой величины.

Приведенная погрешность – отношение абсолютной погрешности к нормирующему значению.


• Классификация и характеристики измерений

1. По способу получения информации:

• 
  
  Прямые измерения.
  
• 
  
  Косвенные измерения.
  
• 
  
  Совокупные измерения.
  
• 
  
  Совместные измерения.
  

2. По характеру изменения получаемой информации:

• 
  
  Статические.
  
• 
  
  Динамические.
  
• 
  
  Статистические.
  

3. По количеству измерительной информации:

• 
  
  Однократные.
  
• 
  
  Многократные.
  

4. По отношению к основным единицам.

• 
  
  Абсолютные.
  
• 
  
  Относительные.
  

Однократные измерения – число измерений равняется числу измеряемых величин. Если измеряется одна величина, то измерение проводится один раз.

^ Прямые измерения – искомое значение физической величины определяют непосредственно путем сравнения с мерой этой величины.

Косвенные измерения – искомое значение величины определяется на основании результатов прямых измерений других физических величин, связанных с искомой известной функциональной зависимостью.

• классификация и характеристики средств измерений;

Средство измерений представляет собой техническое устройство, предназначенное для измерений, имеющее в этих целях нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее и (или) хранящее единицу физической величин.

Метрологические характеристики средств измерений – характеристика свойств средства измерений, влияющий на результат измерений или его погрешность. Основными метрологическими характеристиками являются диапазон измерений и различные составляющие погрешности средства измерений. Характеристики чувствительности, динамические характеристики.

• способы получения и представления результатов однократных измерений;

• принцип действия, устройство и характеристики средств измерений, используемых при выполнении настоящей работы.


Подавляющее большинство измерений, выполняемых на практике, являются однократными. Прежде чем выполнить однократное измерение, необходимо выбрать средство измерения. При выборе средства измерения, исходя из представления об условиях проведения измерения, о свойствах измеряемой величины и ее примерном значении, а также о необходимой точности измерения, определяют с помощью какого измерительного прибора, какого типа, какого классаточности, на каком пределе шкалы будет лучше проводить измерение. Если об ожидаемом значении измеряемой величины можно судить только с большой не определенностью, средство измерения выбирают предварительно, устанавливают для него максимальный предел шкалы и проводят пробные измерения, после

чего средство измерения и предел шкалы выбирают окончательно и выполняют измерение для получения результата. За результат однократного измерения принимают показания средства измерения. Результирующая погрешность однократного измерения в общем случае

зависит от целого ряда факторов, в частности, от инструментальной и методической составляющих погрешности, влияния внешних воздействий и т. д. На практике однократные измерения всегда стремятся организовать так, чтобы результирующая погрешность определялась главным образом инструментальной составляющей погрешности. В таком случае погрешность измерений оценивают исходя из класса точности выбранного средства измерений. При проведении однократных измерений всегда стремятся поддерживать

нормальные условия и выбрать такой способ измерений, чтобы методическая погрешность и субъективные погрешности оказывали минимальное воздействие на результат. Если, тем не менее, условия измерений отличаются от нормальных, в результат измерения вносят поправки, учитывающие погрешности, обусловленные воздействием влияющих величин. При выполнении данной работы следует предполагать, что условия измерений нормальные, а методические и субъективные погрешности пренебрежимо малы.

При проведении косвенных измерений погрешность определяется по результатам прямых измерений. В общем случае решение этой задачи оказывается весьма сложным. Однако есть несколько случаев, когда оценить пределы погрешности результата косвенного измерения просто:

1. Величины X и Y измерены с абсолютными погрешностями ΔX и ΔY, соответственно измеряется величина Z, связанная зависимостью Z = X ± Y.

В этом случае для оценки предела абсолютной погрешности составляющие погрешности суммируются без учета знака, а именно: ΔZ = ΔX + ΔY.

2. Величины X и Y измерены с абсолютными погрешностями ΔX и ΔY, соответственно измеряется величина Z, связанная зависимостями Z = X · Y или Z = X / Y. В этом случае для оценки предела относительной погрешности составляющие относительные погрешности суммируются без учета знака, а именно: .

3. Величины X и Y измерены с абсолютными погрешностями ΔX и ΔY, соответственно. Измеряется величина Z, связанная c X и Y зависимостью Z = F(X, Y). В этом случае для оценки предела абсолютной погрешности можно использовать выражение: .

Легко видеть, что предыдущие формулы для погрешностей следуют из последнего, более общего, соотношения.

Использование этих правил позволяет получить удовлетворительную оценку предельной погрешности результата косвенного измерения, в случае когда число аргументов в функциональной зависимости не превышает четырех - пяти.

При определении погрешности результата измерений по классу точностисредства измерений всегда учитываются как систематическая, так и случайная составляющая погрешности. В случае косвенных измерений при вычислении результирующей систематической составляющей погрешности необходимо, казалось бы, учитывать знак отдельных составляющих, что противоречит приведенным в пп. 1–3 рекомендациям. Однако на практике никакого проти воречия не возникает, поскольку измерения всегда стремятся организовать так, чтобы влияние систематических погрешностей на результат было исключено. Конечно, полностью исключить систематические погрешности никогда не удается, но в теории измерений показывается, что для учета неисключенных остатков систематических погрешностей их можно рассматривать как случайные величины, для описания которых подходят методы математической статистики.

Отметим, что приведенные в пп. 1–3 способы оценки предельной погрешности косвенных измерений могут дают завышенную оценку значения результирующей погрешности. Однако с точки зрения достоверности результата измерения и с учетом простоты описанного способа такой подход оказывается, как правило, вполне приемлемым.

^

Описание лабораторного стенда

Лабораторный стенд представляет собой LabVIEW компьютерную модель, располагающуюся на рабочем столе персонального компьютера. На стенде (рис. 1.1.1) находятся модели (см. Приложение 1) магнитоэлектрического милливольтамперметра, электронного аналогового милливольтметра среднеквадратического значения, электронного цифрового мультиметра, источников постоянного и переменного напряжения, делителя напряжения и коммутационного устройства. При выполнении работы модели средств измерений и вспомогательных устройств служат для решения описанных ниже задач. Модель магнитоэлектрического вольтамперметра используется при моделировании процесса прямых измерений постоянного напряжения и силы постоянного тока методом непосредственной оценки. Модель электронного аналогового милливольтметра используется при моделировании процесса прямых измерений среднеквадратического значения напряжения в цепях переменного тока синусоидальной и искаженной формы методомнепосредственной оценки.

Модель цифрового мультиметра при выполнении работы служит в качестве цифрового вольтметра, и используется при моделировании процесса прямых измерений постоянного напряжения и среднеквадратического значения переменного напряжения синусоидальной формы методом непосредственной оценки.


Модель универсального источника питания (УИП) используется при моделировании работы регулируемого источника стабилизированного постоянногонапряжения. Модель источника питания переменного тока моделирует работу источника переменного гармонического напряжения частотой 50 Гц, с действующим значением, равным примерно 220 В, и пренебрежимо малым внутренним сопротивлением.






Рис. 1.1.1. Модель лабораторного стенда на рабочем столе компьютера

при выполнении лабораторной работы № 1.1 (1 – магнитоэлектрический вольтамперметр,

2 – электронный аналоговый милливольтметр, 3 – электронный цифровой мультиметр,

4 – универсальный источник питания, 5 – источник переменного напряжения,

^ 6 – гальванический элемент, 7 – коммутационное устройство,

8 – делитель напряжения)


Модель гальванического элемента моделирует работу имеющего источника постоянной электродвижущей силы с ЭДС, равной примерно 1,5 В, и пренебрежимо малым внутренним сопротивлением.

Модель делителя напряжения используется при моделировании работы делителя с коэффициентом деления К = 1 : 10000 при классе точности, равном 0,05, входном сопротивлении не менее 1 МОм, выходном – не более 1 кОм. Делитель можно использовать на постоянном и переменном токе с напряжением не более 500 В и частотой до 20 кГц.

Модель коммутационного устройства (КУ) используется при моделировании подключения входа вольтметров к выходу источников измеряемого напряжения. Подключение моделей вольтметров к моделям источников измеряемого напряжения производится путем установки верхнего переключателя на номер входа, к которому подключается измеряемый источник, а нижнего переключателя КУ – на номер выхода, к которому подключен измерительный прибор. Установленное соединение индицируется на передней панели КУ желтым цветом.

На лицевой панели модели КУ расположены:

• тумблер «ВКЛ» включения КУ;

• тумблеры для выбора способа коммутации входов и выходов КУ между собой.

Результаты измерений и расчеты

Выводы

В результате выполнения данной лабораторной работы были получены навыки планирования и выполнения прямых и косвенных однократных измерений, а так же опыт по выбору средств измерений. Кроме того были изучены способы обработки и предстваления результатов этих измерений.
http://