Метрология и метрологическое обеспечение
Сравните полученные двумя способами результаты.
Вариант
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
|
R, Ом
|
150
|
150
|
150
|
150
|
150
|
150
|
150
|
150
|
150
|
150
|
|
U, В
|
120
|
150
|
160
|
180
|
200
|
210
|
220
|
230
|
240
|
250
|
|
|
Вариант
|
11
|
12
|
13
|
14
|
15
|
16
|
17
|
18
|
19
|
20
|
|
R, Ом
|
100
|
100
|
100
|
100
|
100
|
100
|
100
|
100
|
100
|
100
|
|
U, В
|
120
|
150
|
160
|
180
|
200
|
210
|
220
|
230
|
240
|
250
|
|
|
Вариант
|
21
|
22
|
23
|
24
|
25
|
26
|
27
|
28
|
29
|
30
|
|
R, Ом
|
50
|
50
|
50
|
50
|
50
|
50
|
50
|
50
|
50
|
50
|
|
U, В
|
120
|
150
|
160
|
180
|
200
|
210
|
220
|
230
|
240
|
250
|
|
|
Пример выполнения контрольной работы
Задача 1. Для измерительного прибора нормированы характеристики основной погрешности по ГОСТ 8.009-84: предел допускаемых значений систематической составляющей погрешности гс=±1%, предел среднего квадратического отклонения случайной составляющей погрешности у=0,5%, предел допускаемой вариации Н=1%. Определите границы интервала значений основной погрешности измерительного прибора, в котором она находится с доверительной вероятностью Р=0,95.
Для определения доверительных границ основной погрешности применим метод рандомизации в отношении систематической составляющей погрешности и вариации, приняв их случайными величинами с равномерным законом распределения. Тогда
го = ±1,6%
Задача 2. Постройте график и определите коэффициенты функции преобразования измерительного преобразователя вида U=Sx+b по данным, полученным при его градуировке. Постройте графики зависимости абсолютной и относительной погрешности от входной величины х.
х
|
0
|
0,1
|
0,2
|
0,3
|
0,4
|
0,5
|
0,6
|
0,7
|
0,8
|
0,9
|
1,0
|
|
U
|
2,0
|
1,5
|
1,0
|
-1,2
|
-3,2
|
-4,1
|
-5,0
|
-5,5
|
-6,6
|
-8,5
|
-9,0
|
|
|
Коэффициенты S и b определяем методом наименьших квадратов. Для расчета коэффициентов функции преобразования измерительного преобразователя составляем таблицу
i
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
У
|
|
|
0
|
0,1
|
0,2
|
0,3
|
0,4
|
0,5
|
0,6
|
0,7
|
0,8
|
0,9
|
1,0
|
5,5
|
|
|
2,0
|
1,5
|
1,0
|
-1,2
|
-3,2
|
-4,1
|
-5,0
|
-5,5
|
-6,6
|
-8,5
|
-9,0
|
-38,6
|
|
|
0
|
0,01
|
0,04
|
0,09
|
0,16
|
0,25
|
0,36
|
0,49
|
0,64
|
0,81
|
1,0
|
3,85
|
|
|
0
|
0,15
|
0,2
|
-0,36
|
-1,28
|
-2,05
|
-3
|
-3,85
|
-5,28
|
-7,65
|
-9
|
-32,12
|
|
|
Погрешность измерительного преобразователя (по выходу) определяем, как отклонения значений выходного сигнала в каждой точке диапазона измерений от значений, рассчитанных по функции преобразования:
; .
Для расчета значений погрешностей составляем таблицу
i
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
|
|
0
|
0,1
|
0,2
|
0,3
|
0,4
|
0,5
|
0,6
|
0,7
|
0,8
|
0,9
|
1,0
|
|
|
2,34
|
1,17
|
0,0008
|
-1,17
|
-2,34
|
-3,508
|
-4,677
|
-5,847
|
-7,017
|
-8,186
|
-9,356
|
|
|
2,0
|
1,5
|
1,0
|
-1,2
|
-3,2
|
-4,1
|
-5,0
|
-5,5
|
-6,6
|
-8,5
|
-9,0
|
|
Дi
|
-0,34
|
0,33
|
1
|
-0,03
|
-0,86
|
-0,6
|
-0,32
|
0,35
|
0,42
|
-0,31
|
0,36
|
|
дi
|
-0,14
|
0,28
|
1250
|
0,026
|
0,4
|
0,17
|
0,07
|
-0,06
|
-0,06
|
0,04
|
-0,04
|
|
|
Зависимость абсолютной и относительной погрешности от входной величины х представим графически (относительная погрешность в точке 3 показана условно).
Задача 3. Для датчика силы, используемого в диапазоне температур от Тmin до Тmax нормирована функция влияния Ш(t) = 0,05 %/°С. Нормальное значение температуры +20°С. Определить предельное значение гtmax, математическое ожидание М(гt) и среднее квадратическое отклонение у(гt) дополнительной погрешности в заданном интервале температуры: Тmin = - 60°С, Тmax = +150°С.
Предельное значение дополнительной погрешности в диапазоне температур определяем по формуле
гtmax = Ш(t) (Тmax - Тну) = 0,05(150-20) = 6,5%.
Математическое ожидание дополнительной погрешности в диапазоне температур определяем по той же формуле, заменив Тmax значением математического ожидания температуры М(t) = ( Тmax + Тmin)/2 = (150 - 60)/2 = 45°С.
М(гt) = Ш(t) (М(t) - Тну) = 0,05(45 - 20) = 1,25%
Среднее квадратическое отклонение у(гt) дополнительной погрешности в заданном интервале температуры определяем по формуле
,
где D(t) - дисперсия значений температуры в заданном интервале. Приняв температуру в заданном интервале случайной величиной с равномерным законом распределения, определяем
D(t) = ( Тmax - Тmin)І/12 = (150 + 60)І/12 = 3675 (°С)І.
Проведя вычисления, получим
Задача 4. Выберите из трех имеющихся вольтметр для измерения напряжения в интервале от Umin = 24 В до Umax = 28 В с наименьшей относительной погрешностью.
Вольтметр №1
|
Класс точности 0,5
|
|
|
Предел измерений 60 В
|
|
Вольтметр №2
|
Класс точности 1,0
|
|
|
Предел измерений 30 В
|
|
Вольтметр №3
|
Класс точности 0,5/0,2
|
|
|
Предел измерений 50 В
|
|
|
Для вольтметров №1 и №2, класс точности которых нормирован в виде приведенных погрешностей, пределы допускаемой абсолютной погрешности будут постоянны во всем диапазоне измерений: Д =. Тогда относительную погрешность измерения напряжения можно определить по формуле д = .
Для вольтметра №3 относительную погрешность измерения напряжения определим по формуле д = 0,5 + 0,2 (). Произведя вычисления, получим:
|
U = 24 В
|
U = 28 В
|
|
Вольтметр №1
|
д =0,5= 1,25%
|
д =0,5? 1,1%
|
|
Вольтметр №2
|
д =1,0= 1,25%
|
д =1,0? 1,1%
|
|
Вольтметр №3
|
д =0,5+0,2(- 1) ? 0,7%
|
д =0,5+0,2(- 1) ? 0,7%
|
|
|
Наименьшей относительной погрешностью при измерении напряжения в интервале от Umin = 24 В до Umax = 28 В обладает вольтметр №3.
Задача 5. В паспорте электронного милливольтметра указаны следующие нормируемые метрологические характеристики и рабочие условия его применения:
- верхний предел измерений 300 мВ;
- основная приведенная погрешность прибора - г = 0,2%;
- дополнительная погрешность, вызванная отклонением влияющей величины от ее нормального значения, не превышает:
0,6 основной погрешности на каждые 10°С изменения температуры;
0,6 основной погрешности на каждые 10% изменения напряжения питания;
1,0 основной погрешности на 1% изменения частоты питающего напряжения;
- рабочие условия эксплуатации милливольтметра:
температура окружающей среды от 10 до 35°С;
напряжение питания В;
частота питающего напряжения 50±1 Гц;
- нормальные условия характеризуются значениями влияющих величин: температуры - 20°С, напряжения питания - 220 В, частоты питающего напряжения 50 Гц.
Определить предельную относительную погрешность милливольтметра в рабочих условиях при измерении напряжения 100 мВ.
Предельную относительную погрешность милливольтметра в рабочих условиях при измерении напряжения 100 мВ определим как сумму предельных значений основной и дополнительных относительных погрешностей по формуле
Рассчитаем значения составляющих погрешности.
; 0,54%;
;
Подставляя расчетные значения, получим
? 1,5%
Задача 6. При многократном измерении тока получены значения в мА:10,09; 10,12; 10,15; 10,11; 10,13; 10,08; 10,16. Определить доверительные границы для истинного значения измеряемой величины с вероятностью Р = 0,95 (t = 2,45).
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10
|
|