Метрология МТУСИ тест 1. МСиИИ УБСС20001 Т1 Карманов А.А. Тест по курсу Метрология, стандартизация и сертификации
 Скачать 0.92 Mb.
|
 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «МОСКОВСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ СВЯЗИ И ИНФОРМАТИКИ» (МТУСИ) Кафедра: «Метрологии, стандартизации и измерений в инфокоммуникациях (МСиИИ)» Ответы на тест №1 Тема: Тест по курсу «Метрология, стандартизация и сертификации». Выполнил: студент группы УБСС2001: Карманов А. А. Преподаватель: ______________ Строгонова Е.Л. «___» ___________ 2022 Г. 1. Физические величины и измерительные шкалы Физическая величина - одно из свойств физического объекта, общее в качественном отношении для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуальное для каждого из них. Значение физической величины - оценка физической величины в виде некоторого числа принятых для нее единиц. Мы говорим, что величина Q  измерена, если известно, сколько раз в Q содержится некоторая единица. Это и есть числовое значение q величины Q. Указание значения величины Q влечет за собой и указание соответствующей единицы.Единица физической величины Q - это величина фиксированного размера, применяемая для количественного выражения однородных величин. Как правило, ей присваивается числовое значение, равное единице. Физические величины принято делить на основные и производные. Основные величины не зависимы друг от друга, но служат основой при установлении связей с другими физическими величинами, которые называют производными. Совокупность основных и производных единиц называется системой единиц физических величин. Шкала измерений - это упорядоченная совокупность значений физической величины, которая служит основой для измерения этой величины. Существует несколько видов шкал: а) Шкала наименований - процесс измерения заключается в визуальном сопоставлении окрашенного предмета с образцами цветов. б) Шкала порядка - характеризует значение измеряемой величины в баллах. в) Шкала интервалов (разностей) - имеет условное нулевое значение и единицы измерения (интервалы), устанавливаемые по согласованию. К таким шкалам можно отнести: шкалы времени и длины. г) Шкала отношений - имеет естественное нулевое значение и единицу измерения, устанавливаемую по согласованию. 2. Международная система единиц СИ Международная система единиц, система единиц физических величин, принятая 11-й Генеральной конференцией по мерам и весам (1960). Сокращённое обозначение системы СИ. Разработана с целью замены сложной совокупности систем единиц и отдельных внесистемных единиц, сложившейся на основе метрической системы мер, и упрощения пользования единицами. Достоинствами являются её универсальность (охватывает все отрасли науки и техники) и когерентность, то есть согласованность производных единиц, которые образуются по уравнениям, не содержащим коэффициент пропорциональности. 3. Виды и методы измерений Измерение – это нахождение значения физической величины опытным путём с помощью специальных технических средств: основное уравнение измерения: 𝑿=𝒏[𝒙], Где: X – измеряемая величина, x – узаконенная единица измерения, n – число, показывающее, сколько выбранных единиц укладывается в измеряемой величине. Единица измерения – это физическая величина, которой по определению присвоено числовое значение, равное единице. Классификация измерений: По способу выражений результатов: Прямые:  , косвенные  По способу получения результатов: Абсолютные, относительные. Прямые измерения – измерения, при которых искомое значение физической величины находят непосредственно из опытных данных. Косвенные измерения – измерения, при которых истинное значение физической величины находят на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемым прямым измерениям. В результате измерения искомая величина находится путём расчёта по формуле Абсолютные измерения – измерения, основанные на прямых измерениях одной или нескольких основных величин и (или) использовании физических констант. Относительные измерения – измерения отношения физической величины к одноименной играющей роль единицы, или измерения величины по отношению к одноименной величине, принимаемой за исходную. 4. Средства измерений (СИ): определение, классификация Средство измерения (СИ) – это техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики. К средствам измерений относят меры и измерительные приборы, преобразователи, установки и системы. От средств измерений зависит правильное определение значения измеряемой величины в процессе измерения. Средства измерения принято классифицировать по виду, принципу измерения и метрологическому назначению. Все средства измерений разделяют на следующие виды: меры 1. Измерительные устройства - в зависимости от формы представления сигнала измерительной информации подразделяются на измерительные приборы и измерительные преобразователи. Измерительный прибор - средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для восприятия наблюдателем. Измерительный преобразователь - средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для передачи, преобразования, обработки, хранения, наподдаётся непосредственному восприятию наблюдателем. 2. Измерительные установки - совокупность функционально объединенных средств измерений и вспомогательных устройств, предназначенных для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для восприятия наблюдателем, и расположенных в одном месте. 3. Измерительные системы - совокупность средств измерений и вспомогательных устройств, соединенных между собой каналами связи, предназначенная для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для автоматической обработки, передачи и использования в автоматических системах управления. Важнейшей с позиции метрологии является классификация средств измерений по метрологическому назначению, в соответствии с которой принято различать: государственные эталоны, эталоны n разрядов. Государственным эталоном называется первичный или специальный эталон, официально утвержденный в качестве исходного для страны. Специальный эталон воспроизводит единицу в особых условиях и заменяет при этих условиях первичный эталон Эталон единицы - средство измерений (или комплекс средств измерений), обеспечивающее воспроизведение и (или) хранение единицы с целью передачи её размера нижестоящим по поверочной схеме средствам измерений, выполненное по особой спецификации и официально утвержденное в установленном порядке в качестве эталона Эталон, обеспечивающий воспроизведение единицы с наивысшей в стране точностью, называется – первичным 5. Погрешности измерений, их классификация Погрешность измерения - отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины. Классификация погрешностей: 1. По закономерности проявления. Систематическая погрешность - составляющая погрешности измерений сохраняющая постоянные значения и знак или проявляющаяся с определенной закономерностью при повторных измерениях одного и того же значения физической величины. Случайная погрешность - составляющая погрешности измерений, изменяющаяся случайным образом при повторных измерениях одного и того же значения физической величины, т.е. погрешность, значение и знак которой не могут быть точно предсказаны. Грубая погрешность - существенно превышающая ожидаемую при данных условиях погрешность. 2. По способу выражения. Погрешность результата измерения - число, указывающее возможные границы неопределённости значения измеряемой величины. Погрешность прибора - его определённое свойство, для описания которого приходится пользоваться целым рядом соответствующих правил. Абсолютная погрешность измерения: Δ=𝑨−𝑨𝟎 Относительная погрешность измерения: 𝜹=∆/𝑨𝟎 Абсолютная погрешность измерительного прибора: ∆п=𝑨п−𝑨𝟎 Эта погрешность может быть аддитивной или мультипликативной: ∆п=𝝁∙𝑨𝟎+𝒃 Относительная погрешность измерительного прибора: 𝜹п=∆п/𝑨𝟎 Приведённая погрешность: 𝜸=∆п/𝑳. Нормирующее значение L для приборов с равномерной, практически равномерной или степенной шкалой принимается равным: - большему из пределов измерений или равным большему из модулей пределов измерений, если нулевое значение входного (выходного) сигнала находится на краю или вне диапазона измерений; - сумме модулей пределов измерений, если нулевая отметка расположена внутри диапазона измерений. 3. По условиям применения средств измерения. Основная погрешность - погрешность средства измерения, которая имеет место при нормальных условиях, оговоренных ГОСТ, а также отраслевыми стандартами и техническими условиями. Дополнительная погрешность - погрешность средства измерения, появляющаяся при отклонении условий эксплуатации средства измерений от нормального. 4. По характеру поведения измеряемой величины в процессе измерений. Статическая погрешность - погрешность средства измерения, используемого для измерения постоянной величины. Погрешность средства измерения в динамическом режиме - погрешность средства измерения, используемого для измерения переменной во времени величины. Динамическая погрешность - разность между погрешностью средства измерения в динамическом режиме и его статической погрешностью, соответствующей значению величины в данный момент времени. 5. По причине возникновения. Методическая погрешность - составляющая погрешности измерений, происходящая от несовершенства метода измерений. Инструментальная погрешность - составляющая погрешности измерений, обусловленная погрешностями применяемых средств измерений. Энергетическая погрешность – составляющая погрешности измерений, обусловленная потреблением средством измерения мощности от объекта исследования. Погрешность порожденная выходом неинформативных параметров исследуемого сигнала за пределы, допускаемые характеристиками средств измерения. Внешняя погрешность - погрешность, обусловленная внешними по отношению к прибору влияниями, т.е. условиями, в которых проводятся измерения. Субъективная погрешность - погрешность, возникающая вследствие неправильного выбора модели (классификации), несовершенства органов чувств оператора, а также его небрежности или недостаточного внимания в процессе измерений и фиксации их результатов. 6. Характеристики переменного напряжения. Измерение переменного напряжения: Пиковое значение (для гарм. сигнала - амплитудное значение): наибольшее или наименьшее значение сигнала за время измерения T:  Среднее значение: это постоянная составляющая сигнала U(t) за время измерения Т:  Средневыпрямленное значение: это среднее значение модуля напряжения:  Среднеквадратическое значение:  Коэффициент амплитуды:  Коэффициент формы:  Коэффициент усреднения:  7. Структурная схема и принцип действия аналогового вольтметра  Принцип действия: В электронных вольтметрах конструктивно объединены электронный преобразователь и измерительный механизм. Измерительный механизм обычно магнитоэлектрический. Электронные аналоговые вольтметры позволяют производить измерения в широком диапазоне напряжений и частот. Электронные вольтметры постоянного тока выполняются по схеме, представленной на рисунке 1. Измеряемое напряжение U, подается на входное устройство, представляющее собой многопредельный высокоомный делитель на резисторах. С делителя напряжение поступает на усилитель постоянного тока, далее на измерительный механизм. Делитель и усилитель постоянного тока ослабляют или усиливают напряжение до значений, необходимых для нормальной работы измерительного механизма. Одновременно усилитель обеспечивает согласование высокого сопротивления входной цепи прибора с низким сопротивлением катушки измерительного механизма. Входное сопротивление электронного вольтметра составляет обычно несколько десятков мегаом. Электронные вольтметры переменного тока выполняются по двум структурным схемам, представленным на рисунке 2. В первой схеме измеряемое переменное напряжение сначала преобразуется в постоянное при помощи детектора, а затем усиливается усилителем постоянного тока и воздействует на измерительный механизм. Во второй схеме усиление производится на переменном токе и лишь затем предварительно усиленный сигнал выпрямляется детектором и отклоняет стрелку измерительного механизма. Вторая схема позволяет строить чувствительные вольтметры, нижний предел измерения которых составляет всего лишь единицы микровольт. Однако эти приборы имеют меньший частотный диапазон. 8. Структурная схема и принцип действия осциллографа Осциллограф предназначен для одновременного исследования и сопоставления формы двух электрических сигналов путем визуального наблюдения фотографирования периодических и однократных сигналов, а также измерения временных интервалов от 0,8 мкс до 1 с (с растяжкой от 0,16 мкс) и амплитудой от 4 мВ до 400 В.  Рисунок 3. Структурная схема осциллографа С1-96. Осциллограф предназначен для одновременного исследования и сопоставления формы двух электрических сигналов путем визуального наблюдения фотографирования периодических и однократных сигналов, а также измерения временных интервалов от 0,8 мкс до 1 с (с растяжкой от 0,16 мкс) и амплитудой от 4 мВ до 400 В. Предварительные и оконечные усилители вертикального отклонения усиливают сигналы до необходимой величины перед поступлением их на вертикально- отклоняющие пластины ЭЛТ. Для обеспечения возможности наблюдения и исследования фронта импульсов в каналах вертикального отклонения используют линии задержки. 1. С каждого канала вертикального отклонения (до линии задержки) исследуемые сигналы через коммутатор поступают на вход схемы синхронизации. Для запуска развёртки может быть использован также внешний сигнал, подаваемый на входные гнёзда синхронизации 1:1 или 1:10. 2. Коммутатор обеспечивает выбор вида синхронизации от первого или второго усилителя вертикального отклонения или внешним синхронизирующим сиг-налом. 3. Схема синхронизации и запуска развертки вырабатывает синхронные с запускающим сигналом импульсы постоянной амплитуды независимо от величины и формы приходящего на вход сигнала. Благодаря этому достигается устойчивый запуск генератора развёртки, вырабатывающего пилообразное напряжение. 4. Линейно изменяющееся напряжение с генератора развёртки поступает на усилитель развёртки, где усиливается до необходимой величины. С выхода усилителя развертки пилообразное напряжение подается па горизонтально-отклоняющие пластины ЭЛТ. Схема автоматики обеспечивает автоматический перевод генератора развёртки в автоколебательный режим работы при отсутствии синхронизирующего импульса и в ждущий режим работы - при наличии синхронизирующего импульса. В осциллографе предусмотрена возможность подачи внешнего сигнала на усилитель развертки, при этом генератор развёртки отключается. 5. Управление лучами производится прямоугольными импульсами подсвета, поступающими на модуляторы ЭЛТ с генератора развёртки через усилитель подсвета и пиковый детектор, который предназначен для развязки низкопотенциальной схемы подсвета от модулятора, находящегося под высоким потенциалом. 6. В осциллографе предусмотрено получение яркостных меток времени при подаче внешнего сигнала на вход усилителя «7». 7. Калибратор вырабатывает прямоугольные импульсы, которые используются для калибровки усиления усилителей вертикального отклонения, компенсации выносных делителей и для калибровки коэффициента развёртки. 8. Низковольтный и высоковольтный источники питания обеспечивают питающими напряжениями всю схему осциллографа. 9. Структурная схема и принцип действия цифрового частотомера Частотомер электронно-счетный Ч3-63 предназначен для измерения периода (частоты) следования синусоидального и импульсных сигналов, длительности импульсов, отношения частот двух сигналов, счета числа сигналов.  Рисунок 3. Структурная схема электронно-счетного частотомера Ч3-63.Работа прибора основана на счетно-импульсном принципе, заключается в том, что счетный блок считает количество поступающих на него импульсов в течении определенного интервала времени. При измерении частоты счетный блок считает количество импульсов, сформированных из входного (измеряемого) сигнала, за время длительности стробимпульса. Длительность стробимпульса (время счета) в этом режиме задается опорными частотами. При измерении периода или длительности импульсов счетный блок считает количество импульсов опорной частоты (частоты заполнения или меток времени) за время длительности стробимпульса. Длительность стробимпульса при этом равна измеряемому периоду или длительности. Москва 2022 |