Будь умным!


У вас вопросы?
У нас ответы:) SamZan.ru

Лабораторная работа 1

Работа добавлена на сайт samzan.ru: 2015-07-10


 

Оглавление

1  Лабораторная работа № 1…………………………………………………….….3

2 Лабораторная работа № 2…………………………………………………….…10

3 Лабораторная работа № 3…………………………………………………….…17

Лабораторная работа №1

Способы обнаружения и устранения погрешностей

Цели работы:  

-  углубить  теоретические  знания  о  грубых  и  систематических погрешностях;

-  приобрести  практические  навыки  исключения  из  результата измерения погрешностей.

Задание 1

Для приведенного  ряда измерений (n=30), используя  критерий «трех сигм», проверить, являются ли значения 28 и 21 промахами.

1

вар.

25

25

23

22

25

25

23

24

26

24

25

24

23

26

25

25

23

25

28

25

23

24

25

23

23

25

24

24

25

24

 

2

вар.

24

25

24

24

25

23

23

25

24

23

25

21

25

23

25

25

26

23

24

25

24

26

24

23

25

25

22

23

25

25

Построить  график  частотного  распределения  для  первого  случая (где значение 28  под  сомнением),  представляющий  собой  зависимость  частоты появления значений (ось у) от измеряемой величины (ось x) .

На графике показать среднее арифметическое значение и моду – наиболее часто  получаемое  значение  измеряемой  величины. Выяснить,  будут  ли  равны мода  и  среднее  арифметическое  значение,  что  свидетельствует  о симметричности распределения.

Решение:

Используем критерий «трех сигм».

Найдем среднее арифметическое отдельных результатов измерений:

  

      

Определим среднее квадратичное отклонение:

 

 

значение 28 маловероятно и является промахом.

Построим  график  частотного  распределения,  представляющий  собой  зависимость  частоты появления значений (ось у) от измеряемой величины (ось x).

Измерительная величина

25

24

23

22

26

28

Частота

12

7

7

1

1

1

Так как мода  среднего арифметического значения, это свидетельствует о несимметричности распределения.

Задание 2

При  диагностировании  топливной  системы  автомобиля Mazda 3 Saloon результаты пяти измерений расхода  топлива в  городе  составили: 9,30; 9,45;  9,05;  9,50; 9,25  литров  на 100  км.  Третий  результат  вызывает  сомнение.

Проверить по критерию Романовского, не является ли он промахом.  

Решение:

Используем критерий Романовского.

Определим среднее арифметическое результатов измерений:

      

Определим среднее квадратичное отклонение:

Найдем отношение

     

Так как при

В нашем случае при , очевидно , то есть  

результат 9,05 л/100 км является промахом.

Задание 3

Было  проведено  пять  измерений  напряжения  в  электросети. Получены следующие данные:  127,1; 127,2; 126,9; 127,6; 127,2 В. Результат 127,6 В на первый  взгляд  отличается  от  остальных.  Проверить,  не  является  ли  он промахом, пользуясь критерием Диксона.

Решение:

Используем вариационный критерий Диксона.

Запишем результаты измерений в вариационный ряд.

126,9;  127,1;  127,2;  127,2;  127,6

Определим критерий Диксона:

     

Сравним  с табличным . Как следует из таблицы, результат 127,6 В может быть отброшен как промах лишь на уровне значимости

Задание 4

При  измерении  размера  отверстия  детали  получены  следующие результаты: 20,32; 20,18; 20,26; 20,21; 20,28; 20,42  мм.  Пользуясь критерием Шовине, проверить, является ли размер 20,42 мм промахом.

Решение:

Используем критерий Шовине.

Определим среднее арифметическое результатов измерений:

Определим среднее квадратичное отклонение:

 

при

 

Так как , то значение 20,42 мм является промахом.

Задание 5

Используя  способ  последовательных  разностей,  определить, присутствует  ли  систематическая  погрешность  в  ряду  приведенных результатов  наблюдений (13,4; 13,3; 14,5; 13,8; 14,5; 14,6; 14,1; 14,3; 14,0; 14,3; 13,2) для всех уровней значимости. Результаты расчетов свести в таблицу.

Решение:

Воспользуемся способом последовательных разностей (критерий Аббе).

Определим среднее арифметическое результатов измерений:

Определим среднее квадратичное отклонение обычным способом:

Определим среднее квадратичное отклонение вычислением суммы квадратов последовательных разностей:

Определим критерий Аббе:

Так как при

, значит систематическая погрешность результатов измерений не обнаруживается.

Результаты расчетов сведём в таблицу.

n

1

13,4

0,258

-

-

0,206

0,798

2

13,3

-0,1

0,01

3

14,5

1,2

1,44

4

13,8

-0,7

0,49

5

14,5

0,7

0,49

6

14,6

0,1

0,01

7

14,1

-0,5

0,25

8

14,3

0,2

0,04

9

14,0

-0,3

0,09

10

14,3

0,3

0,09

11

13,2

-1,1

1,21

Задание 6

Было  сделано 40  измерений  диаметра  детали  восемью  различными штангенциркулями.  Каждым  из  них  проводились  по  пять  измерений. Внутрисерийная  дисперсия  равна 0,054  мм2,  межсерийная – 0,2052  мм2.

Определить наличие систематической погрешности измерения диаметра детали.

Решение:

Применим дисперсионный критерий Фишера.

При

следовательно обнаруживается систематическая погрешность, вызываемая тем фактором, по которому группировались результаты измерений.

Лабораторная работа № 2

Часть 1 Проверка амперметра магнитоэлектрической системы

1.1 Цель работы

Изучить принцип работы амперметра магнитоэлектрической системы и произвести его поверку с помощью цифрового мультиметра.

1.2 Оборудование: «Модуль измерительный»; «Модуль питания и измерений»; модуль «Наборное поле»; модуль «Автотрансформатор»; соединительные проводники.

1.3 Схема лабораторной установки

Рисунок 1 – Схема для поверки амперметра

Таблица 1– Электроизмерительные приборы

Наименование

Тип

Предел измерения

Класс точности

Цена деления шкалы

Поверяемый

Амперметр

М 42300

-

150 mA

1,5

5 mA

Образцовый

Мультиметр МАSTECH МУ64

200 mA

0,2

0,1 mA

Таблица 2– Результаты измерений

№ опыта

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

IPA1УВ, mA

11

21

31

42

52

62,5

72,5

83

93

104

112

123,5

134

143,5

IPA1УМ, mA

143

135

123,5

112

104

93

83

72

62

52

42

31

21

11

IPA2УВ, mA

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

IPA2УМ, mA

140

130

120

110

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

Расчетные формулы:

,

Определение времени успокоения стрелки

опыта

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

t, c

0,73

0,71

0,62

0,56

0,66

0,76

0,48

0,71

0,72

0,68

Обработка результатов измерений:  

Кпср =

Таблица 3– Обработка результатов измерений

№ п/п

1

2

3

4

5

6

7

IPA1, mA

11

21

31

42

52

62

72

IPA2, mA

10

20

30

40

50

60

70

%

10

5

3

5

4

3

3

, %

0,7

0,7

0,7

1,3

1,3

1,3

1,3

Класс точности практической

3

Поправочный коэффициент

0,91

0,95

0,97

0,95

0,96

0,97

0,97

Калиброванные значения IPA1К 

10,56

20,16

29,76

40,32

49,92

59,52

69,12

%

5,6

0,8

0,8

0,8

0,2

0,8

1,3

Продолжение таблицы 3

№ п/п

8

9

10

11

12

13

14

IPA1, mA

83

93

104

112

123,5

134,5

143

IPA2, mA

80

90

100

110

120

130

140

%

4

3

4

2

3

3

2

, %

2

2

2,6

1,3

2,3

3

2

Класс точности практической

3

Поправочный коэффициент

0,96

0,97

0,96

0,98

0,97

0,97

0,98

Калиброванные значения IPA1К 

79,68

89,28

99,84

107,52

118,56

129,12

137,28

%

0,4

0,8

0,2

2,3

1,2

0,7

1,9

Часть 2 Проверка вольтметра магнитоэлектрической системы

2.1  Цель работы

Изучить принцип работы вольтметра магнитоэлектрической системы и произвести его поверку с помощью цифрового мультиметра.

2.2 Оборудование: «Модуль измерительный»; «Модуль питания и измерений»; модуль «Автотрансформатор»; соединительные проводники.

2.3 Схема лабораторной установки  

Рисунок 2 – Схема для поверки вольтметра

Таблица 4– Электроизмерительные приборы

Наименование

Тип

Предел измерения

Класс точности

Цена деления шкалы

Поверяемый

Вольтметр

М 42300

-

30 В

1,5

1 В

Образцовый

Мультиметр МАSTECH МУ64

200 В

0,2

0,1 В

Таблица 5 – Результаты измерения

опыта

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

UPV1

УB, B

0,2

1,2

2,1

3,1

4,1

5,2

6,1

7,1

8,1

9

10,1

11,1

12,1

13

14

UPV1

УМ, B

29,3

28,2

27,2

26,2

25,1

24,1

23

22,1

21

20

19

18

17

16

15,1

UPV2

УB, B

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

UPV2

УМ, B

30

29

28

27

26

25

24

23

22

21

20

19

18

17

16

Продолжение таблицы 5

опыта

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

UPV1

УB, B

15,1

16

17

18

19

20

21

22,1

23

24,1

25,1

26,2

27,2

28,2

29,3

UPV1

УМ, B

14

13

12,1

11,1

10,1

9

8,1

7,1

6,1

5,2

4,1

3,1

2,1

1,2

0,2

UPV2

УB, B

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

UPV2

УМ, B

15

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

Расчетные формулы:

Кп =

Кпср=

Upv1k = Кпср*

Определение времени успокоения стрелки

№ опыта

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

t, c

0,50

0,51

0,53

0,60

0,60

0,46

0,53

0,52

0,56

0,62

tcp=0,54

Таблица 6 – Обработка результатов измерения

№ п/п

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

В

0,2

1,2

2,1

3,1

4,1

5,2

6,1

7,1

8,1

9

10,1

11,1

12,1

13

14

В

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

%

80

40

30

23

18

13

13

11

10

10

8

7

7

7

6

, %

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

Класс точности (практически)

3

Поправочный коэффициент

5

1,7

1,4

1,3

1,2

1,2

1,1

1,1

1,1

1,1

1,1

1,1

1,1

1,1

1,1

Калиброванные значения , В

0,2

1,3

2,3

3,3

4,4

5,6

6,5

7,6

8,7

9,6

10,8

11,9

12,9

13,9

15

%

80

35

23

18

12

7

7

5

3

4

2

1

0,8

0,7

0

Продолжение таблицы 6

№ п/п

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

В

15,1

16

17

18

19

20

21

22,1

23

24,1

25,1

26,2

27,2

28,2

29,3

В

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

%

6

6

5

5

5

5

4

4

4

4

3

3

3

3

2

, %

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

2

Класс точности (практически)

3

Поправочный коэффициент

1,1

1,1

1,1

1,1

1,1

1,1

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

Калиброванные значения , В

16,2

17,1

18,2

19,2

20,3

21,4

22,5

23,6

24,6

25,7

26,8

28

29,1

30,1

31,3

%

1,2

0,6

1,1

1,1

1,5

1,9

2

2

3

3

3

4

4

4

4

Вывод: В данной лабораторной работе я изучил принцип работы амперметра  и вольтметра магнитоэлектрической системы и произвёл их поверку с помощью цифрового мультиметра. Поверяемые приборы имеют незначительную погрешность по отношению к образцовому (до 4%). Возможными причинами возникновения погрешностей могли стать несовершенство метода измерения, технических средств, органов чувств наблюдателя, влияние условий проведения эксперимента и т.п. Для повышения точности измерений до эксперимента нужно предусмотреть источники появления погрешностей и провести необходимые мероприятия по снижению соответствующих погрешностей (экранирование, стабилизация, виброизоляция, термостатирование,  кондиционирование и т.п.).

Ответы на контрольные вопросы:

1. Назовите основные системы электроизмерительных приборов.

Основные системы: магнитоэлектрическая, электродинамическая, индукционная, вибрационная, электромагнитная, тепловая.

2. Принцип работы приборов магнитоэлектрической системы.

Принцип действия магнитоэлектрической системы основан на взаимодействии между постоянным магнитным полем и проводами обмотки, по которой протекает постоянный электрический ток.

3. Из чего состоит измерительный механизм приборов магнитоэлектрической системы.

Постоянный магнит, магнитопровод, полюсный наконечник, неподвижный сердечник, спиральная пружина, подвижная катушка, магнитный шунт, указатель.

4. Почему шкала измерительного прибора магнитоэлектрической системы линейная?

Между магнитным полем магнита и электрическим током в катушке возникают силы взаимодействия, под влиянием которых цилиндр будет поворачиваться вокруг оси. Чем больше сила тока в катушке, тем больше сила взаимодействия ее с магнитным полем и тем на больший угол поворачивается цилиндр и вместе с ним стрелка прибора.

5. Назовите принципиальное отличие вольтметра от амперметра магнитоэлектрической системы.

Амперметр включается в цепь тока последовательно с нагрузкой, а вольтметр – параллельно с ней. Поэтому амперметр должен обладать как можно меньшим сопротивлением, во избежание излишнего падения напряжения в нем. Вольтметр, наоборот, должен обладать значительным сопротивлением для уменьшения протекающего по нему тока.

Лабораторная работа № 3

Измерение постоянного тока и напряжения

Цель работы: Изучить прямой метод измерения постоянного напряжения и тока, измерить силу тока косвенным методом (по падению напряжения на датчике тока).

Оборудование: модуль «Модуль питания», модуль «Элементы ЦАП и АЦП», модуль «Измерительный блок», соединительные проводники.

Наименование

Тип

Предел измерения

Класс точности

Цена деления шкалы

Поверяемый

Вольтметр

-

30 В

1,5

5 В

Образцовый

Мультиметр

200 В

0,2

0,1 В

Измерение постоянного напряжения прямым методом

Рисунок 1– Схема для измерения напряжения прямым методом

Таблица 1– Результаты измерения напряжения прямым методом

№ опыта

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

UPV1УВ, B

0,2

1,2

2,1

3,1

4,1

5,2

6,1

7,1

8,1

9

10,1

12,1

12,1

13

14

UPV1УМ, B

14

13

12,1

11,1

10,1

9,1

8,1

7,1

6,1

5,1

4,1

3,1

2,1

1,2

0,4

UPV2УВ, B

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

UPV2УМ, B

15

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

Измерение постоянного тока прямым методом

Рисунок 2– Схема для измерения силы тока прямым методом

Таблица 2– Результаты измерения силы тока прямым методом

№ опыта

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

IPA1УВ, mA

10

20

30

40

50

61

71

81

92

101

111

122

131

142

151

IPA1УМ, mA

151

142

131

122

111

101

92

81

71

61

50

40

30

20

10

IPA2УВ, mA

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

IPA2УМ, mA

150

140

130

120

110

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

Измерение постоянного тока косвенным методом

Рисунок 3– Схема для измерения постоянного тока косвенным методом

Таблица 3– Результаты измерения постоянного тока косвенным методом

№ опыта

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

IPA1УВ, mA

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

IPA1УМ, mA

150

140

130

120

110

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

UPV1УВ, B

0,4

1,1

2

2,9

3,8

4,8

5,6

6,5

7,5

8,4

9,3

10,2

11,1

12,5

13,1

UPV1УМ, B

13,1

12,5

11,1

10,2

9,3

8,4

7,5

6,5

5,6

4,8

3,8

2,9

2

1,1

0,4

UPV2УВ, B

0,9

1,8

2,8

3,7

4,6

5,5

6,4

7,3

8,3

9,3

10,2

11,2

12,0

13,2

14,0

UPV2УМ, B

14,0

13,2

12,0

11,2

10,2

9,3

8,3

7,3

6,4

5,5

4,6

3,7

2,8

1,8

0,9

Расчетные формулы:

     

Обработка результатов:

№ п/п

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

IPA1, mA

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

UPV1, B

0,4

1,1

2,0

2,9

3,8

4,8

5,6

6,5

7,5

8,4

9,3

10,2

11,1

12,5

13,1

UPV2, B

0,9

1,8

2,8

3,7

4,6

5,5

6,4

7,3

8,3

9,3

10,2

11,2

12,0

13,2

14,0

IRДТ1, mA

4

11

20

29

38

48

56

65

75

84

93

102

111

125

131

IRДТ2, mA

9

18

28

37

46

55

64

73

83

93

102

112

120

132

140

%

60

45

33

28

24

20

20

18

17

16

15

15

14

10

12

%

10

10

7

7

8

8

8

8

8

7

7

6

7

6

6

Вывод: В данной лабораторной работе я изучил прямой метод измерения постоянного напряжения и тока, измерил силу тока косвенным методом (по падению напряжения на датчике тока). Измеренные и расчетные значения постоянного тока имеют существенные расхождения (до 60%) при измерении падения напряжения вольтметром PV1. По всей видимости, вольтметр имеет большую погрешность. При измерении падения напряжения вольтметром PV2, измеренные и расчетные значения постоянного тока имеют не существенные расхождения (до 10%).

Ответы на контрольные вопросы:

1. Опишите принцип работы магнитоэлектрического измерительного прибора, в чем различие амперметра и вольтметра данной системы?

  Принцип действия магнитоэлектрического измерительного прибора заключается в механическом взаимодействии магнитного поля, созданного измеряемым сигналом, с постоянным полем магнита. 

Амперметр включается в цепь тока последовательно с нагрузкой, а вольтметр – параллельно с ней. Поэтому амперметр должен обладать как можно меньшим сопротивлением, во избежание излишнего падения напряжения в нем. Вольтметр, наоборот, должен обладать значительным сопротивлением для уменьшения протекающего по нему тока.

2. Чем вызваны погрешности, возникающие при измерении постоянного напряжения?

Погрешности обусловлены неточностью изготовления измерительных приборов, ошибками в эксперименте, нестабильностью напряжения источника питания, влиянием электромагнитных полей и других величин.

3. Как уменьшить влияние случайных погрешностей?

Во многих случаях влияние случайных погрешностей можно уменьшить путем выполнения многократных измерений с последующей статистической обработкой полученных результатов.

4. Какой закон лежит в основе косвенного метода измерения постоянного тока?

Закон Ома.




1. Альвеолит фиброзирующий идиопатический
2. Литература - Гигиена (Гигиеническое значение, состав, свойства атмосферного
3. Ведение сельского хозяйства в условиях радиоактивного загрязнения
4.  Определить общий размер материальных затрат включаемых в себестоимость продукции в тыс
5. Дойль Н О В О Е О Т К Р О В Е Н И Е перевод с английского Йога Р~манант~ты КонанДойл
6. Тема Правила складання номенклатури справ Мета- З~ясувати поняття номенклатури справ структуру; охарактер
7. Topics- Lnguges; British Mss Medi
8. I Системы разработки мощных угольных пластов с делением на слои
9. А 42 Относительно внешней истории возникновения австрийского закона 11 января 1897 г
10. Таинственный гиппопотам.
11. Тема 1 Силовой следящий привод ОФ Кафедра Автоматики и процессов управления Лабора
12. Реферат- Полемика как одна из форм спора
13. на тему Конкуренция в отрасли
14. Просвещение 2011 УДК 37
15. . Первые универсальные языки Обратимся к истокам развития вычислительной техники.
16. В соответствии со ст
17. В чем суть онтологического и методологического подходов к понятию информации Перечислите свойства и
18. Чрезвычайные ситуации военного (конфликтного) характер
19. это любое излучение которое прямо или косвенно вызывает ионизацию окружающей среды образование положител
20. Мир нехай буде в тобі Задля дому Господа Бога нашого бажатиму добра для тебеrdquo;