Обработка и представление результатов однократных измерений при наличии систематической погрешности

Отчёт по лабораторной работе № 1.2

«Обработка и представление результатов однократных измерений при наличии систематической погрешности»

по дисциплине
«Метрология, стандартизация и сертификация»

Выполнил:

(гр. С-64)

допуСК К защите:

«___» ______ 2012 г.

____________ (_______________)

Отметка о защите:

«___» ______ 2012 г.

____________ (_______________)

1. ЦЕЛИ РАБОТЫ

Получение навыков обнаружения и устранения влияния систематических погрешностей на результаты прямых однократных измерений.

2. ПРИМЕНЯЕМОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Компьютерные модели приборов:

·  магнитоэлектрический вольтамперметр

·  электронный цифровой вольтметр

·  магазин сопротивлений

·  универсальный источник питания (УИП)

·  коммутационное устройство (КУ)

3. СтруктурА лабораторного стенда

Лабораторный стенд представляет собой Lab VIEW компьютерную модель, располагающуюся на рабочем столе персонального компьютера. На стенде находятся модели магнитоэлектрического вольтамперметра, электронного цифрового вольтметра, магазина сопротивлений, универсального источника питания (УИП) и коммутационного устройства (КУ) (рис. 1.2.3).

При выполнении работы модели средств измерений и вспомогательных устройств служат для решения описанных ниже задач.

Модель магнитоэлектрического вольтамперметра используется при моделировании процесса прямых измерений постоянного напряжения методом непосредственной оценки.

Модель электронного цифрового мультиметра используется в процессе работы как цифровой вольтметр при моделировании процесса прямых измерений постоянного напряжения методом непосредственной оценки.

Модель магазина сопротивлений используется при моделировании работы многозначной меры электрического сопротивления.

Модель УИП используется при моделировании работы регулируемого источника стабилизированного постоянного напряжения.

При выполнении работы модель магазина сопротивлений и модель УИП используются совместно, таким образом, моделируется источник постоянного напряжения, обладающий переменным внутренним сопротивлением. Для этого модель магазина сопротивлений подключается последовательно с выходом модели УИП (рис. 1.2.4). В результате создается источник напряжения с выходами «Кл. 9» магазина сопротивлений и «-» УИП, напряжение на выходе которого измеряется одним из вольтметров. Внутреннее сопротивление полученного источника напряжения равно сумме установленного сопротивления магазина и внутреннего сопротивления УИП, которое не превышает 0,3 Ом.

Модель КУ используется при моделировании подключения входа вольтметров к выходу источника измеряемого напряжения. Подключение моделей вольтметров к модели источника производится путем установки переключателя КУ либо к магнитоэлектрическому милливольтамперметру, либо к электронному цифровому мультиметру.

4. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

4.1. Запуск программы лабораторного практикума и выбор лабораторной работы № 1.2 в группе работ «Обработка и представление результатов измерений.

4.2. Знакомство с расположением моделей отдельных средств измерений и вспомогательных устройств на лабораторном стенде.

4.3. Подготовка к работе модели магнитоэлектрического вольтметра:

·  установка переключателя пределов и рода работ магнитоэлектрического вольтметра в положение 7,5 В;

·  установка переключателя множителя пределов измерения магнитоэлектрического вольтметра в положение х2.

4.4.Подготовка к работе модели электронного цифрового мультиметра:

·  включение тумблера «СЕТЬ»;

·  с помощью переключателя U, расположенного на передней панели мультиметра, выбор рода работы модели, соответствующего измерению постоянного напряжения.

·  с помощью переключателя АВП, расположенного на передней панели мультиметра, установка автоматического выбора пределов измерения.

4.5. Подготовка к работе модели УИП:

·  установка тумблера переключения поддиапазонов УИП в положение «0-15В»;

·  включение тумблера «СЕТЬ».

4.6. Выполнение заданий лабораторной работы.

Задание 1.

Измерение электрического напряжения на выходе источника с регулируемым внутренним сопротивлением

а) Подключение магнитоэлектрический вольтметра к выходу источника постоянного напряжения (переключатель коммутационного устройства должен быть установлен в положение 2) согласно схеме соединений.

б) Установка предела измерения магнитоэлектрического вольтметра равного 13 В и, ориентируясь на индикатор, установка на выходе УИП напряжения, значение которого несколько меньше выбранного предела измерений.

в) Расчет на выбранном пределе измерений входного сопротивления вольтметра (входное сопротивление определяется по току полного отклонения в соответствующем диапазоне измерений).

г) Последовательная установка значения сопротивления магазина равного О Ом, 3 Ом, 30 Ом, 300 Ом, 3000 Ом и 30 кОм. При каждом значении установленного сопротивления снятие показания магнитоэлектрического вольтметра.

д) Подключение цифрового мультиметра (в режиме вольтметра) к выходу источника постоянного напряжения согласно схеме соединений.

Напряжение на выходе УИП при этом должно остаться таким же, как при выполнении задания по п. «б».

е) Установка последовательно тех же значений сопротивления магазина, что и в п. «г», при этом снимая показания цифрового вольтметра.

ж) Установка предела измерения магнитоэлектрического вольтметра равного 27 В и, ориентируясь на индикатор, установка на выходе УИП напряжения, значение которого несколько меньше выбранного предела измерений.

з) Для вновь установленного значения выходного напряжения УИП выполнение задания, сформулированное в пп. «в»-«е».

Задание 2.

Исследование влияния соотношения между внутренним сопротивлением источника напряжения Rвн и входным сопротивлением вольтметра Rвх на результаты измерения электрического напряжения

Используя сведения о классе точности магнитоэлектрического вольтметра и цифрового мультиметра и полученные экспериментальные данные, определяем:

·  абсолютную и относительную инструментальную погрешность измерения напряжения на выходе источника с переменным внутренним сопротивлением;

·  абсолютную и относительную методическую погрешность измерения напряжения на выходе источника с переменным внутренним сопротивлением;

·  поправки к показаниям магнитоэлектрического вольтметра;

·  неисправленные и исправленные результаты измерений, полученные с помощью

·  магнитоэлектрического вольтметра;

·  предельное значение неисключенной методической погрешности, если ошибка в оценке внутреннего сопротивления источника составляет 1%;

·  абсолютную и относительную результирующую погрешность измерения напряжения на выходе источника с переменным внутренним сопротивлением;

·  сравнение результатов измерений, полученных с помощью разных вольтметров;

·  построение, пользуясь средствами MS Excel, графика зависимости методической погрешности измерений от отношения выходного сопротивления источника напряжения к входному сопротивлению вольтметра.

5. результатЫ измерений и вычислений

Таблица 1.2.1.
Измерение постоянного напряжения магнитоэлектрическим вольтметром в диапазоне до 15 В
Магнитоэллектрический вольтметр: 0,5, 0-15В; Магазин сопротивлений: 0,02/0,000002
Установленное сопротивление магазина, Ом	Показания вольтметра, В	Абсолютная погрешность, мВ	Поправка, мВ	Исправленные показания, В	Результат измерения, В
инстр.	неискл. метод.
0	13	75	0,0013	0,13	13,0001	13,00±0,08
3	13	75	0,0143	1,43	13,0014	13,00±0,08
30	13	75	0,1313	13,13	13,0131	13,01±0,08
300	12,9	75	1,29129	129,129	13,0291	13,03±0,08
3000	11,75	75	11,751175	1175,1175	12,9251	12,92±0,08
30000	6,5	75	65,00065	6500,065	13,0001	13,0±0,1

Таблица 1.2.2.
Измерение постоянного напряжения цифровым вольтметром в диапазоне до 15 В
Вольтметр: цифрофой, класс точности 0,1/0,02, 0,00-19,99В; Магазин сопротивлений: 0,02/0,000002
Сопротивление магазина, Ом	Показания вольтметра, В	Абсолютная погрешность, В	Относительная погрешность, %	Результат измерения, В
0	13	0,014398	0,1107538	13,000±0,014
3	13	0,014398	0,1107538	13,000±0,014
30	13	0,014398	0,1107538	13,000±0,014
300	13	0,014398	0,1107538	13,000±0,014
3000	13	0,014398	0,1107538	13,000±0,014
30000	13	0,014398	0,1107538	13,000±0,014

Таблица 1.2.3.
Измерение постоянного напряжения магнитоэлектрическим вольтметром в диапазоне до 30 В
магнитоэллектрический вольтметр: 0,5, 0-30В; Магазин сопротивлений: 0,02/0,000002
Установленное сопротивление магазина, Ом	Показания вольтметра, В	Абсолютная погрешность, мВ	Поправка, мВ	Исправленные показания, В	Результат измерения, В
инстр.	неискл. метод.
0	27	150	0,0027	0,27	27,00027	27,00±0,15
3	27	150	0,0297	2,97	27,00297	27,00±0,15
30	26,9	150	0,27169	27,169	26,927169	26,92±0,15
300	26,7	150	2,67267	267,267	26,967267	26,98±0,15
3000	24,5	150	24,50245	2450,245	26,950245	26,95±0,15
30000	13,5	150	135,00135	13500,135	27,000135	27,0±0,2

Таблица 1.2.4.
Измерение постоянного напряжения цифровым вольтметром в диапазоне до 30 В
Вольтметр: цифрофой, класс точности 0,1/0,02, 0,0-199,9В; Магазин сопротивлений: 0,02/0,000002
Сопротивление магазина, Ом	Показания вольтметра, В	Абсолютная погрешность, В	Относительная погрешность, %	Результат измерения, В
0	27	0,06158	0,	27,00±0,06
3	27	0,06158	0,	27,00±0,06
30	27	0,06158	0,	27,00±0,06
300	27	0,06158	0,	27,00±0,06
3000	27	0,06158	0,	27,00±0,06
30000	27	0,06158	0,	27,00±0,06

6. Выводы по работе

В результате выполнения данной лабораторной работы были получены навыки обнаружения и устранения влияния систематических погрешностей на результаты прямых однократных измерений.