Методические указанаия к выполнению лабораторного практикума по курсам лекций «Основы схемотехники» для студентов физического факультета юфу электрические измерения (стр. 4 из 5)
Указание. Вариацией показаний b называют модуль разности значений измеряемой величины при установлении показаний прибора в данной точке его шкалы при плавном подходе к этой точке со стороны меньших и со стороны больших значений. Возникновение такой погрешности может быть обусловлено наличием “люфта” в механической системе, трением в опорах подвижных узлов, эффектами типа гистерезиса при перемагничивании и др. факторами. В итоге, указатель (стрелка) аналогового измерительного прибора может занять различное положение на шкале при одном и том же установившемся значении измеряемой величины, в зависимости от того, произошло ли это установление путем увеличения или путем уменьшения предыдущих показаний. При медленном и плавном перемещении указателя вариацию можно считать систематической погрешностью. Однако в обычной практике использования приборов показания могут изменяться и быстро, и медленно, и путем увеличения, и путем уменьшения предыдущих значений. Поэтому принято считать, что погрешность измерения, обусловленная вариацией показаний, имеет случайный характер, и закон ее распределения - равномерный на интервале [0, b].
(38)
2.4.1 Используя схему измерения (рисунок 2), выполните исследование на отметке шкалы U2.
2.4.2 Установите стрелку исследуемого прибора на выбранную отметку шкалы, медленно приближаясь к этому значению со стороны меньших значений, и запишите соответствующее показание U1м образцового цифрового вольтметра в таблицу 3. Установите то же значение U2, медленно приближаясь к нему со стороны больших значений, и запишите показание U1б. Всего выполните 10 таких измерений: 5 при подходе со стороны меньших значений (1,2,...,5м) и 5- со стороны больших (1,2,...,5б).
2.4.3 Вычислите разности показаний исследуемого и эталонного вольтметров для каждого измерения:
| DiM = U2 - UiM , | Diб = U2 - Uiб , | i = 1,...,5. |
2.4.4 Найдите средние арифметические значения разностей показаний
и 
2.4.5 Вычислите оценку вариации показаний
(39) 
Таблица 4 – Результаты измерений и расчета вариации показаний
| U2= B | ||||||||||
| I | 1м | 2м | 3м | 4м | 5м | 1б | 2б | 3б | 4б | 5б |
| Ui, B | ||||||||||
| D i, B | ||||||||||
    | ||||||||||
2.4.6 Найдите оценку среднеквадратического значения случайной погрешности прибора, обусловленной наличием вариации показаний. Сравните значение σвар со значениями 
и 
из таблицы 2. Если σвар соизмеримо со значением
и , то следует учесть влияние вариации при расчете сравнительного интервала случайной составляющей погрешности.2.4.7 Запишите результаты расчетов в таблицу 3.
Отчет должен содержать:
· наименование и номер лабораторной работы;
· цель работы;
· схему подключения приборов;
· заполненные таблицы (1 - 3) с заголовками;
· области значений абсолютных погрешностей (рисунок 1);
· выводы о соотношении составляющих основной погрешности исследуемого вольтметра (
, 
) и соответствии его погрешности нормируемым значениям.2.5. Контрольные вопросы
· Дайте определения:
o абсолютной, относительной и приведенной погрешностей,
o систематической и случайной составляющих погрешности,
o доверительной вероятности и доверительного интервала случайной погрешности,
o основной и дополнительной погрешностей,
· Как оценить систематическую составляющую погрешности прибора?
· Как оценить доверительный интервал случайной погрешности однократного измерения при заданной доверительной вероятности и нормальном законе распределения?
· В каких случаях при определении доверительного интервала для случайной погрешности с нормальным законом распределения следует использовать распределение Стьюдента?
· Как правильно представить результат измерения?
· Перечислите основные нормируемые метрологические характеристики средств измерений.
· Каким образом нормируют погрешности средств измерений?
· Что такое класс точности средств измерений? Какие существуют способы задания класса точности?
· Каким образом можно оценить абсолютную погрешность результата измерений, если известен класс точности используемого прибора?
· Определение вариация показания аналогового прибора и как можно ее оценить?
3 ИЗУЧЕНИЕ МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК 4-Х ПОЛЮСНИКОВ
Цель работы
· Изучить методы измерения амплитудно-частотных (АЧХ) характеристик четырехполюсников.
· Ознакомиться с различными типами четырехполюсников.
· Получить навыки работы с измерительными приборами.
Измерительные приборы и оборудование
· Четырехполюсники, входящие в состав лабораторного стенда.
· Электронно-лучевой осциллограф
· Вольтметр переменного тока
· Частотомер
· Лабораторный стенд
· Генератор низкочастотный
· Функциональный генератор в составе лабораторного стенда
Лабораторное задание
· Получить данные для построения АЧХ исследуемых четырехполюсников и вычертить АЧХ .
Подготовка к работе
· Изучите теоретический материал, относящийся к данной работе по литературе [ 1 ], [ 2 ], [ 3 ] и по конспекту лекций.
· Изучите описание данной работы и заготовьте в рабочей тетради форму таблиц, в соответствии с указаниями к отчету.
Порядок выполнения работы и методические указания
· Включите питание лабораторного стенда, осциллографа, частотомера и вольтметра переменного тока. Ознакомьтесь с краткими техническими описаниями осциллографа и вольтметра и их органами управления. После прогрева приборов при необходимости произведите их калибровку.
· Установите ручку регулировки выходного напряжения генератора на стенде в крайнее левое положение.
3.1 Измерение АЧХ четырехполюсников
3.1.1 Для проведения измерений используйте функциональную зону лабораторного стенда “ Исследование АЧХ 4-х полюсников “. Входящие в ее состав устройства представляют собой частотные фильтры различного назначения, выполненные на базе фильтра с переменными параметрами (ФПП). Имеющимся кнопочным переключателем можно соединять с выходными клеммами выходы различных фильтров. Кроме того , в положении “ 3 “ этого переключателя, выходные клеммы соединяются со входными, что дает возможность одним вольтметром переменного тока измерять и входное и выходное напряжения.
Указание. С целью предотвращения перегрузок в устройстве применен внутренний делитель входного напряжения 1:10, поэтому коэффициент передачи устройства составляет -20дБ, что необходимо учитывать при расчетах.
3.1.2 Собрать схему для измерения АЧХ согласно рисунку 3.