Занятие Физические величины и их единицы. Цель
 Скачать 308.5 Kb.
|
|
Практическое занятие 10 Обработка результатов нескольких серий измерений Цель: Закрепление знаний по математической обработке результатов нескольких серий измерений. План занятия: 1. Устные или письменные ответы студентов, касающиеся: – проверки значимости различий средних арифметических. – сравнение оценок дисперсий двух серий. 2. Решение практических задач Задача 1. Примесь тиофена в бензоле (% масс.) определяли спектрофотометрическим (1) и хроматографическим (2) методами. Получили следующие серии данных: (1) 0.12 0.19 0.16 0.14 (2) 0.18 0.32 0.24 0.25 0.28 Известно, что хроматографическая методика не содержит систематической погрешности. Содержит ли систематическую погрешность спектрофотометрическая методика? Задача 2. В образце сплава определили медь атомно-эмиссионным (1) и титриметрическим (2) методами. Получены следующие результаты (% масс.). (1) 12.1 14.1 13.6 14.8 (2) 13.40 13.75 13.65 13.58 13.60 13.45 Сравнить средние арифметические и дисперсии двух серий. Задача 3. Были получены две серии результатов определения щелочности воды (мг/л): I 2,04; 2,17; 2,10; 2,13 II 2,54; 2,45; 2,38; 2,42 Сравнить средние арифметические и дисперсии двух серий. Задача 4. Получены две серии измерений одной и той же величины: I 3,64; 3,85; 3,53; 3,14 II 3,45; 3,49; 3,51; 3,42 Определить являются ли результаты равнорассеянными. 3. Вопросы для подготовки к практическим занятиям 1. Что значит результаты равнорассеянные и неравнорассеянные? 2. Какой критерий используется для сравнения средних арифметических? 3. Какой критерий используется для определения равнорассеянности результатов? 4. Каков порядок сравнения оценок дисперсий двух серий результатов измерений? 5. Каков порядок сравнения дисперсий по критерию Фишера? Домашнее задание: Оценка неопределенности измерений: лекционный материал, литература [6-9]. Практическое занятие 11 Оценка неопределенности измерений Цель: Закрепление знаний о математической обработке результатов измерений с оценкой точности результатов неопределенностью. План занятия: 1. Устные или письменные ответы студентов, касающиеся следующих вопросов – оценка неопределенности результатов методом моделированиям; – модель измерений, источники неопределенности, стандартные неопределенности входных величин, оценка неопределенности по типу А и типу В, стандартная неопределенность выходной величины, расширенная неопределенность; – представление результата измерений с указанием неопределенности. 2. Решение практических задач Задача 1. Влажность сливочного масла определяют методом высушивания и вычисляют по следующей формуле:  (%),где m1 – масса стаканчика с пробой до выпаривания влаги, г; m2 – масса стаканчика с пробой после выпаривания влаги, г m3 – масса пустого стаканчика, г. Проведите анализ неопределенности определения влаги и предложите пути ее уменьшения. Задача 2. Кислотность карамели определяется методом титрования и рассчитывается по формуле:  ,Где V – объем NaOH, пошедший на титрование, см3; m – масса навески, г 10 – коэффициент пересчета раствора NaOH концентрацией 0,1 моль/дм3 в 1 моль/дм3; 100 – коэффициент пересчета на 100 г продукта. Навеску взвешивали на весах с точностью ±0,01 г. Титрование осуществляли с использованием бюретки с погрешностью 0,01 см3. Получены следующие результаты параллельных определений: m 4,92 5,05 4,85 4,91 V 4,97 5,04 4,90 4,95 Определить результат и оценить неопределенность. Задача 3. Массовая доля редуцирующих веществ патоки (%) определяется поляриметрическим методом и рассчитывается по следующей формуле:  , где Р– отсчет по шкале сахариметра, А – массовая доля сухих веществ в патоке, % 100 – пересчет массовой доли сухих веществ в проценты. Массовую долю сухих веществ патоки (А) в процентах вычисляют по формуле:  ,Где Х – показание рефрактометра при температуре 200С; К – коэффициент пересчета видимой массовой доли сухих веществ в истинную, находят по таблице стандарта по показанию сахариметра при поляризации основного раствора патоки. Получены следующие результаты параллельных определений: Р0 31,55 31,45 Х 84,3 8,4 К…….0,9515 0,9514 Определить результат и оценить неопределенность измерений 3. Вопросы для подготовки к практическим занятиям 1.Дайте определение неопределенности 2. Что такое неопределенность типа А и типа В 11. Каков порядок расчета неопределенности по методу «моделирования»? 12. Как рассчитывают неопределенность типа А? 13. Как рассчитывают неопределенность типа В? 14. Что такое бюджет неопределенности? 15. Как рассчитать суммарную стандартную неопределенность? 16. Как рассчитывается расширенная неопределенность? 17. Как правильно записать результат с использованием характеристики неопределенности? Домашнее задание: Методики выполнения измерений: лекционный, литература, самостоятельная проработка ГОСТ 8.010, ТКП 8.006-2012. Практическое занятие 12. Методики выполнения измерений. Цель: Закрепление знаний о содержании методик выполнения измерений (МВИ) и подтверждении их пригодности. План занятия: Устные или письменные ответы студентов, касающиеся: – порядка разработки и введения в действие МВИ; – содержание методик выполнения измерений; – подтверждение пригодности МВИ модели измерений и источниках неопределенности, расчете стандартных неопределенностей входных величин, расчете расширенной неопределенности. Вопросы для подготовки к практическим занятиям 1. Что такое методика выполнения измерений? 2. Что значит типовая и индивидуальная МВИ? 3. Какими документами может быть оформлена МВИ? 4. Кто разрабатывает методики выполнения измерений? 5. Из каких разделов состоит МВИ? 6. С какой целью проводится экспертиза МВИ? 7. Кто проводит аттестацию методик выполнения измерений? 8. Какими параметрами могут быть выражены нормы точности методик выполнения измерений? Домашнее задание: Средства измерений. Метрологические характеристики средств измерений: лекционный материал, литература [1-5], ГОСТ 8.009-84, ТКП 8.002-2012, ТПК 8.005-2012. Практическое занятие 13 Средства измерений. Метрологические характеристики средств измерений Цель: Закрепление знаний о средствах измерений и их метрологических характеристиках. План занятия: 1. Устные или письменные ответы студентов, касающиеся: – классификации средств измерений по роли в системе обеспечения единства измерений. По уровню автоматизации, по выполняемым функциям и др. – назначение меры, измерительного преобразователя, измерительного прибора, измерительной системы и установки; –Эталонов физических величин; – стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов; –метрологических характеристик средств измерений. 2. Решение практических задач Задача 1. Вольтметр имеет абсолютную погрешность ±0,1 В, из-за влияния температуры имеется дополнительная погрешность ±0,06 B. Определите суммарную погрешность. Задача 2. Термометр с диапазоном измерения 0-800 С имеет допускаемую погрешность 0,30 С. Пригоден ли этот прибор для измерения температуры, изменяющейся в диапазоне 10 – 200 С, если результат измерения должен быть получен с погрешностью не более 1 %. 3. Вопросы для подготовки к практическим занятиям 1. Что такое средство измерений? 2. Какие технические устройства относятся к средствам измерений физических величин? 3. Что такое стандартные образцы состава и свойств веществ и материалов и для чего они используются? 4. Как классифицируют средства измерений по их роли, выполняемой в системе обеспечения единства измерений? 5. Как делятся средства измерений по уровню автоматизации? 6. Как делятся средства измерений по уровню стандартизации? 7. Как классифицируют средства измерений по отношению к измеряемой физической величине? 8. Что такое эталон? Какие требования к ним предъявляются? 9. Какие виды эталонов Вы знаете? 10. Что такое метрологические характеристики СИ? 11. Что значит нормируемые метрологические характеристики средств измерений? 12. Что значит действительные метрологические характеристики средств измерений? 13. Какие группы метрологических характеристик нормируют? 14. Где можно найти информацию о метрологических характеристиках средств измерений? Домашнее задание: Класс точности средств измерений: лекционный материал, литература [1-5], ГОСТ 8.401-80. Практическое занятие 14 Класс точности средств измерений Цель: Закрепление знаний о классах точности средств измерений. План занятия: 1. Устные или письменные ответы студентов, касающиеся: – класса точности средств измерений, формы представления класса точности, обозначения класса точности в документации и на средствах измерений. 2. Решение практических задач Задача 1. Как изменяется абсолютная погрешность результат измерения напряжения при замене вольтметра класса точности 0,5 на аналогичный прибор с классом точности 0,5 на отметке шкалы U=150 B при диапазоне измерения обоих приборов 0–150 В. Задача 2. Найти объем жидкости V, поступившей в приемный бак за время t=15 мин, если показания расходомера класса точности 2,0 были 13,8 л/мин. Погрешность секундомера ± 1 с. Задача 3. Найти относительную погрешность вольтметра класса точности 1,0 с диапазоном измерений от 0 до 120 В, в точке шкалы 40 В. Задача 4. Показание вольтметра с диапазоном измерений от 0 до 200 В равно 161,5 В. Показание образцового вольтметра, подключенного параллельно равно 160 В. Определите относительную и приведенную погрешности рабочего вольтметра. Задача 5. Определить пригодность к дальнейшему применению рабочего вольтметра класса точности 1,0 с диапазоном измерений от 0 В до 300 В, если при непосредственном сравнении его показаний с показаниями образцового вольтметра были получены следующие данные:
Задача 6. Для измерения напряжения от 80 В до 120 В с относительной погрешностью, не превышающей 4 %, был заказан вольтметр, имеющий класс точности 0,5 и верхний предел измерений 150 В. Удовлетворяет ли от поставленным условиям? Задача 7. В лаборатории имеются три манометра класса точности 0,5 с различными значениями верхнего предела измерения: 0,5; 1,5 и 5 МПа. Нижний предел измерения у всех манометров – 0. Необходимо измерить давление, изменяющиеся в диапазоне 0,8–1 МПа с относительной погрешностью ≤ 2%. Какие из перечисленных манометров пригодны для этой цели? Задача 8. Определить пригодность к дальнейшему применению рабочего вольтметра класса точности 1,5 с диапазоном измерений от 0 В до 250 В, если при непосредственном сличении его показании с показаниями образцового вольтметра были получены следующие результаты: Рабочий вольтметр, В 50 100 150 200 250 Образцовый вольтметр, В 49,8 101,8 152,9 203,2 249,1 При этом известно, что образцовый вольтметр имеет систематическую погрешность 0,6 В на всем диапазоне измерений. Задача 9. При поверке дистанционного парогазового термометра класса точности 2,5 с пределом измерений 100°С были получены следующие показания образцовых ртутных термометров в оцифрованных точках поверяемого. Поверяемые точки, °С 20 40 60 80 100 При повышении t, °С 21 40 59 76 98 При понижении t, °С 22 41 60 77 98 Оцените годность прибора; в случае брака укажите точку, из-за которой принято данное решение. Задача 10. Отсчет по шкале прибора с равномерной шкалой и с пределами измерений от 0 В до 50 В равен 25 В. Оценить пределы допускаемой абсолютной погрешности этого отсчёта для приборов следующих классов точности: а) 0,02/0,01; б) 0,5; в) Задача 11. Указатель отсчетного устройства вольтметра класса точности 0,5 шкала которого приведена на рисунке 2 показывает 124 В. Чему равно измеряемое напряжение?  Рисунок 2 - Лицевая панель вольтметра класса точности 0,5 с равномерной шкалой Задача 12. Указатель отсчетного устройства амперметра класса точности 1,5 шкала которого видна на рисунке 3, показывает 4 А. Чему равна измеряемая сила тока?  Рисунок 3 - Лицевая панель амперметра класса точности 1,5 с равномерной шкалой Задача 13. Цифровой частотомер класса точности 2,0 с номинальной частотой 50 Гц, цифровое табло которого показано на рисунке 4, показывает 47 Гц. Чему равна измеряемая частота?  Рисунок 4 - Лицевая панель частотомера класса точности 2,0 с номинальной частотой 50 Гц и равномерной шкалой Задача 14. Указатель отсчетного устройства мега омметра класса точности  , с неравномерной шкалой, представленной на рисунке 5, показывает 40 МОм. Чему равно измеряемое сопротивление? Рисунок 5 - Лицевая панель мега омметра класса точности с неравномерной шкалой  Задача 15. Указатель отсчетного устройства ампервольтметра класса точности 0,02/0,01 со шкалой, показанной на рисунке 6„ показывает — 26 А. Чему равна измеряемая сила тока?  Рисунок 6 - Лицевая панель ампервольтметра класса точности 0,02/0,01 с равномерной шкалой 3. Вопросы для подготовки к практическим занятиям 1. Что такое класс точности средств измерений? 2. Какими видами погрешностей нормируется класс точности? 3 Как и когда выбирается класс точности? 4. Как обозначается класс точности на средствах измерений и в документации? Домашнее задание: Система обеспечение единства измерений: лекционный материал, ТПК8.000-2012, Закон РБ «Об обеспечении единства измерений» Практическое занятие 15 Система обеспечения единства измерений. Закон РБ «Об обеспечении единства измерений». Цель: Закрепление знаний о системе обеспечения единства измерений, основах обеспечения единства измерений, организационной структуре Системы. План занятия: 1. Устные или письменные ответы студентов, касающиеся: – единство измерений, система обеспечения единства измерений, – законодательная основа обеспечения единства измерений, Закон об обеспечении единства измерений, – организационная основа обеспечения единства измерений, организационная структура Системы, государственная метрологическая служба, 2. Вопросы для подготовки к практическим занятиям 1. В чем заключается единство измерений? 2. Что такое система обеспечения единства измерений Республики Беларусь? 3. Что является законодательной, фундаментальной, технической и организационной основами Системы? 4. Что составляет организационную структуру Системы? 5. Что такое государственная метрологическая служба и кто ее возглавляет? 6. Какие организации входят в государственную метрологическую службу? 7. Какие функции выполняет Госстандарт? 8. Какие функции выполняют региональные метрологические центры (ЦСМС)? 9. Перечислите вопросы, которые находятся в ведении метрологических служб государственного управления, министерств, ведомств. 10. Чем занимаются метрологические службы предприятий, организаций и субъектов хозяйствования? 11. Перечислите основные положения Закона «Об обеспечении единства измерений». |