Однократное измерение. Измерение параметров процессов и полей. Многократное измерение одной и той же физической величины постоянного размера, страница 2

Рис.2

Схема электрического соединения

Теоретические выкладки

1. Электрический ток в цепи протекающий через нагрузку в схеме, показанной на рис.1,

                                                                      ( 1 )

2. Показание амперметра подключенного согласно схеме, представленной на рис.2,

                                                            ( 2 )

3. Подставляя выражение для напряжения из формулы ( 2 ) в формулу ( 1 ). 

       ( 3 )

где аддитивная поправка.

                                                        ( 4 )

4. Показание амперметра  I_А снимается с некоторой неопределенностью мера это неопределенности находится путем математического моделирования неопределенной ситуации (способ «В»). С учетом класса точности амперметра она равна

                                                   ( 5 )

5. Неопределенность значения поправки I_П  обусловлена неопределенностью значения сопротивления нагрузки (внутреннее сопротивление амперметра R_А считается известным точно). На основании выражения (4) мера этой неопределенности:

                ( 6 )

где мера неопределенности значения сопротивления нагрузки, определенная способом «В», с учетом класса точности магазина сопротивления равна:

                                                 ( 7 )

6. Если пренебречь поправкой на неточность вычислений, которая равна

                            ( 8 )

то результат измерения электрического тока, протекающего через нагрузку можно получить по формуле. Мерой неопределенности этого результата является величина

                                             ( 9 )

      Следовательно, измеряемый ток I находится в интервале от I-2u до I+2u.

Необходимая априорная информация

1.  Класс точности магазина сопротивления МСР-60М –   0,02;

2. Класс точности амперметра   - 0,5 ;   диапазон измерений  (0¸1,5)А;

3.  Внутреннее сопротивление амперметра М-104 - R_А =100 Ом

Порядок выполнения работы

1.  Собрать схему (рис.2).

2.  Предъявить схему электрических соединений преподавателю.

3.  Подать напряжение питания и снять показание вольтметра.

Порядок обработки результатов измерительного эксперимента

1.  По формулам (3), (4) получить результат измерения.

2.  По формулам (5), (6), (7) и (9) найти меру неопределенности результата измерения.

3.  Определить доверительный интервал, в пределах которого находится значение измерительного тока.

Полученные данные

№ эксп.	R, Ом	IA ,A							I ,А
1	4	0,78	19,5	20,28	0,0022	0,0011	0,055	0,055	20,17…20,39
2	8	0,46	5,75	6,21	0,00133	0,0023	0,029	0,029	6,15…6,271
3	6	0,6	10	10,6	0,00173	0,0017	0,028	0,028	10,54…10,66
4	5	0,7	14	14,7	0,002	0,001	0,040	0,04	14,62…14,78
5	7	0,5	6,1	6,6	0,00144	0,002	0,028	0,028	6,54…6,66
6	9	0,4	4,4	4,8	0,00115	0,0026	0,029	0,029	4,74….4,86

Выводы:

1.  При однократном измерении необходим достаточный объем априорной информации.

2.  Неопределенность априорной информации оценивается по способу В.

3.  Неопределенность результата однократного измерения определяется неопределенностью показания прибора и неопределенностью сопротивления нагрузки.

4.  Значение измеряемой величины при однократном измерении устанавливается с неопределенностью, которая может быть уменьшена только путем уточнения априорной информации и изменения более совершенного средства измерений.

5.  Из формулы ( 4 ) следует, что при измерении постоянного тока амперметром с внутренним сопротивлением много больше сопротивления нагрузки, аддитивной поправкой Iп можно пренебречь.

 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

Измерение параметров процессов и полей

3.1.Измерение амплитуды переменного напряжения синусоидальной формы вольтметром среднеквадратического значения.

Состав оборудования:

1. Источник питания ВС-24М;
2. Вольтметр среднеквадратического значения В3-33.

Задание на лабораторную работу

            Измерить среднеквадратическое значение напряжения синусоидальной формы вольтметра среднеквадратического значения.

 

 

Рис.1

Схема электрического соединения.

Необходимая априорная информация

4. Класс точности вольтметра В3-33 – 1,5, предел измерения 0…3 В

Теоретические выкладки

5. Аналитическое выражение для электрического напряжения  с синусоидальной формы имеет вид:

           ( 1 )

6.  Среднеквадратическое значение напряжения:

        (2 )

7.  Подставим (1) в (2) получаем:

          ( 3 )

          Таким образом                                   

                                                                       ( 4 )

8.  Показания вольтметра V_v снимается с некоторой неопределенностью. Мера этой неопределенности находится путем ситуационного моделирования ( способом В). С учетом класса точности вольтметра она равна

                                        ( 5 )

9.  Результат измерения величины амплитуды напряжения переменного электрического  тока синусоидальной формы:

                                                                        ( 6 )

              коэффициент амплитуды = 1,4

              Мера неопределенности этого результата     ( 7 )

10.  Величина амплитуды напряжения переменного электрического тока синусоидальной формы находится в интервале от Vm – 2u до Vm + 2 u