Материал: МСиС-2019(ч1)

В качестве PF1 использовать мультиметр Sanwa PC500 (модуль «Измерительный блок») в режиме измерения частоты, а PV1 – мультиметр Mastech MY64 в режиме измерения переменного напряжения 20 В.

Рис. 1.7. Схема электрическая соединений лабораторных модулей для измерения частоты

Включить автоматический выключатель и выключатель дифференциального тока «Сеть» модуля «Модуль питания». Включить мультиметры и модуль «Функциональный генератор. Пиковые детекторы». Установить синусоидальную форму выходного сигнала функционального генератора G1 соответствующей кнопкой функционального генератора. Установить среднеквадратичное значение напряжения выходного сигнала UG1 = 5 В (измерять вольтметром PV1) кнопками изменения амплитуды функционального генератора.

Изменяя частоту выходного сигнала функционального генератора G1 от 10 Гц до 20 кГц, заносить значение частоты fG, отображаемое на индикаторе функционального генератора, и показания частотомера PF1 в табл. 1.7.

По выражениям (1.1) – (1.3) рассчитать абсолютную , относительную δ и приведенную γ погрешности измерения частоты. Считать показания функционального генератора fG образцовыми.

Сравнить полученные опытные значения максимальной абсолютной погрешности измерения частоты и допустимого значения (см. табл. 1.2), сделать соответствующий вывод.

15

Т а б л и ц а 1.7

Результаты измерений частоты

fG , Гц

fPF1 , Гц

Расчетные значения

PF1, Гц

δPF1, %

γPF1, %

1.3.Контрольные вопросы

1)Область применения цифровых мультиметров.

2)Приведите порядок действий при измерении тока и напряжения цифровым мультиметром.

3)Приведите порядок действий при измерении частоты электрического сигнала цифровым мультиметром.

4)Как скомпенсировать сопротивление соединительных проводников (щупов) мультиметра?

Лабораторная работа 2

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ОДНОКРАТНЫХ НАБЛЮДЕНИЙ

Цель работы: исследование составляющих систематической погрешности и обработка результатов однократных наблюдений.

2.1. Основные теоретические сведения

При однократных наблюдениях имеет место лишь систематическая составляющая погрешности, информация о случайной погрешности отсутствует.

Систематическая погрешность с – составляющая погрешности результата измерения, которая остается постоянной или закономерно изменяется при повторных измерениях одной и той же физической величины.

16

Систематическая погрешность классифицируется по нескольким признакам, например: учитываемые погрешности, неисключенные остатки систематической погрешности (НСП).

Учитываемые систематические погрешности в свою очередь характеризуются возможным вычислением с последующим введением поправок; невозможным вычислением, но с возможной схемотехнической компенсацией.

Входе обработки результатов однократных наблюдений решаются следующие задачи:

1) определение учитываемой составляющей систематической погрешности;

2) внесение поправки в результат измерения;

3) определение НСП и оценка их результирующего значения; 4) запись результата измерения с учетом доверительных границ НСП.

Врезультате определения учитываемых составляющих ( = 1,2, … , ) вычисляется результирующая систематическая погрешность с.рез.

Если известны знаки составляющих , то

Исправленный результат измерения определяется по выражению:

однако исключение c возможно путем схемных или иных решений. Исследование неисключенных остатков предполагает выполнение сле-

дующей работы:

анализ источников возникновения;

оценка относительной погрешности неисключенных остатков i по

каждому источнику возникновения;оценка результирующей составляющей неисключенных остатков сис-

тематической погрешности.

17

Особенность исследования неисключенных остатков, представляющих собой составляющую систематической погрешности, заключается в том, что значения i недетерминированы, т. е. представляют собой случайную величину. В этом случае результирующая погрешность неисключенных остатков определится по формуле:

где bi – функция влияния i на конечный результат;

k – поправочный коэффициент, зависящий от числа компонентов и доверительной вероятности.

Если неизвестно влияние значения i на конечный результат, то принимается гипотеза об одинаковом влиянии каждого компонента (bi = 1).

Зависимость k от числа компонентов слабая. Значения k при различной доверительной вероятности приведены в табл. 2.1.

Т а б л и ц а 2.1

Значение коэффициента k

в зависимости от доверительной вероятности

Результат измерения записывается с учетом правил округления.

18

2.2.Порядок выполнения работы

1)Собрать схему для измерения падения напряжения на резисторе

(рис. 2.1).

При сборке схемы следует использовать модуль питания с напряжением 0…+15 В, магнитоэлектрические вольтметр и амперметр из модуля «Трансформатор тока и напряжения. Приборы магнитоэлектрической системы» и магазин сопротивлений Р33.

2) В табл. 2.2 записать исходные данные для проведения метрологических исследований:

а) номинальное значение сопротивления резистора Rном (модели) и модельной погрешности ном;

б) внутреннее сопротивление вольтметра rv и погрешность r , определяемую размытостью внутреннего сопротивления вольтметра;

в) номинальное значение вольтметра UN;

г) максимальное число делений шкалы вольтметра αmax; д) класс точности вольтметра Kп .

Номинальное значение сопротивления резистора Rном задается преподавателем: для первого измерения – из диапазона 8…12 Ом, для второго – 90…110 Ом. Модельная погрешность для магазина сопротивлений Р33 определяется по выражению, %:

где Rк – наибольшее значение сопротивления магазина, Ом.

19