Работа выполняется в пять этапов:
1. Ознакомиться с имеющейся на рабочем месте аппаратурой.
2. Определить основную погрешность и вариацию показаний поверяемого манометра. Погрешность и вариация определяются для 10-15 точек шкалы с обязательным включением в число поверяемых точек всех числовых отметок.
Результаты поверки и расчетов заносят в таблицу.
Таблица
| Показания поверяемого средства измерения х | Показания образцового средства измерения | Абсолютная погрешность | Относительная погрешность δ | Приведенная погрешность у | Ва-риация в | ||
| х 01 | х 02 | Δ х 01 | Δ х 02 | ||||
| В единицах измеряемой величины | % | % | % | ||||
3. Построить графики зависимости абсолютной погрешности прибора от его показаний. Определить максимальное значение приведенной основной погрешности прибора.
4. На основе анализа полученных данных сделать вывод о соответствии основной погрешности и вариации показаниям, определяемым классом точности испытуемого прибора.
Контрольные вопросы и задания
1. Как нормируются погрешности приборов?
2. Что такое вариация показаний прибора и как ее можно определить?
3. Что такое чувствительность прибора?
4. Дать определение приведенной погрешности.
5. Какие требования по точности предъявляют к образцовому прибору?
6. Что такое класс точности прибора?
7. Перечислите основные метрологические характеристики.
8. Рассказать о классификации погрешностей по различным признакам.
Лабораторная работа № 4
Обработка неравнорассеянных рядов наблюдения
Цель работы: ознакомить с работой установки МЛИ-2; изучить методы обработки неравнорассеянных рядов наблюдения.
Приборы: установка МЛИ-2.
Теоретические сведения
В практике исследовательских работ часто встречаются ситуации, когда необходимо найти наиболее достоверное значение величины и оценить его возможные отклонения от истинного значения на основании измерений, проводимых разными наблюдателями с применением измерительных средств и методов измерений в различных лабораториях или условиях внешней среды.
Ряды получающихся при этом результатов наблюдений называются неравнорассеянными, если оценки их дисперсий значительно отличаются друг от друга, а средние арифметические являются оценками одного и того же значения измеряемой величины.
Если средние неравнорассеянных рядов наблюдений мало отличаются друг от друга, то говорят о высокой воспроизводимости измерений, которая количественно характеризуется параметрами рассеивания результатов.
Рассмотрим некоторые случаи, приводящие к необходимости обработки результатов неравнорассеянных измерений:
1. Если при точных измерениях необходимо убедиться в отсутствии неисключенных систематических погрешностей, то измерения проводятся несколькими исследователями или группами исследователей. Если средние арифметические полученных рядов наблюдений незначительно отличаются друг от друга и ничто не указывает на наличие систематических погрешностей, то заманчиво объединить все полученные результаты и на основе их математической обработки получить более достоверные сведения об измеряемой величине.
2. Аналогичные измерения были выполнены в разных лабораториях различными методами, и получены отличающиеся друг от друга результаты. Естественно и, в этом случае, используя все имеющиеся данные, попытаться получить более достоверные значения измеряемых величин.
3. Измерения, относящиеся к образцовым мерам и измерительным приборам, часто повторяются через некоторое время. В конце концов, накапливаются ряды наблюдений и возникает необходимость объединить их. Точность рядов наблюдений различна, с одной стороны, из-за того, что для впервые проводимых измерений характерно большее рассеивание результатов, а с другой - из-за того, что с течением времени средства измерения стареют или заменяются новыми.
Во всех описанных ситуациях приходится прибегать к методам обработки результатов неравнорассеянных рядов наблюдений, задача которых в общем случае заключается в нахождении наиболее достоверного значения измеряемой величины и оценки воспроизводимости измерений.
Описание прибора
1. На рис. 1 показано изображение передней панели установки с органами управления и индикации.
2. Установка представляет собой настольную конструкцию с наклонной передней панелью. На передней панели показано условное отображение нагреваемого объекта и измерителей температуры в виде стандартных термометров, для проведения измерений используются один образцовый и пять рабочих термометров.
3. На задней панели корпуса размещены клавишный переключатель коммутации сетевого питания, предохранитель, шнур сетевого питания, клемма заземления, маркированная знаком «», и переменные резисторы введения погрешности в показания температуры рабочих термометров. На рис. 2 представлено изображение задней панели с органами.
Рис. 1. Установка МЛИ-2:
1 - переключатель режима нагрева объекта; 2 - переключатель рабочих термометров; 3 - регулятор плавного изменения температуры объекта;
4 - индикатор рабочего термометра; 5 - индикатор образцового термометра;
6 - индикатор секундомера; 7 - кнопка пуска секундомера и включения режима динамического изменения температуры; 8 - кнопка остановки секундомера и режима динамического изменения температуры;
9 - кнопка сброса показаний секундомера и установки начальных
условий режима динамического изменения температуры
Рис. 2. Задняя панель с органами управления и коммутации:
1 - сетевой переключатель; 2 – 6 регуляторы изменения
моделируемой температуры управления и коммутации
4. Принцип работы установки заключается в моделировании тепловых процессов эквивалентными электрическими процессами. Для этой цели вместо нагреваемого объекта и датчиков температуры используются генераторы напряжений с ручным и автоматическим изменением значения выходного напряжения и вольтметры.
5. В качестве генератора напряжения с ручным изменением значения выходного напряжения используются источник напряжения постоянного тока и сдвоенный переменный резистор. Напряжения, снижаемые о подвижных выводов отдельных резисторов, через переключатель режимов работы поступают на вольтметры в плате АЦП, где измеренное напряжение преобразуется в цифровую форму.
Напряжение, снимаемое с одного резистора, принимается за опорное и отображается на 4-разрядном индикаторе, соответствующем образцовому термометру. Напряжение, снимаемое с другого резистора, находящегося на общей оси с первым резистором, и изменяемое с помощью добавочных резисторов, коммутируемых переключателем рабочих термометров, отображается на 3-разрядном индикаторе, соответствующем рабочему термометру.
Добавочные переменные резисторы в цепи рабочих термометров позволяют ввести искусственную дополнительную погрешность в показания рабочих термометров.
6. При работе в режиме динамического изменения измеряемого напряжения в качестве источников напряжений используются цифровые генераторы пилообразного и косинусоидального напряжения. Вид изменяемого напряжения устанавливается переключателем выбора режима работы, коммутирующего выходные напряжения платы генераторов. Период изменения напряжения не регулируется и определяется внутренними связями генераторов.
7. Запуск генераторов осуществляется командой, формирующий кнопкой ПУСК. Одновременно с началом работы генератора включается секундомер, контролирующий время работы генератора. Показания секундомера, образцового и рабочего термометров периодически фиксируются и сохраняются в течение интервала хранения измеренных значений. Циклограмма измерения температуры в режиме динамического изменения содержит интервал измерения (20–22 с) и интервал хранения измеренных значений (5–6 с). Начало интервала хранения индицируется звуковым сигналом. При этом в течение интервала хранения работа генератора и секундомера не прекращается.
8. Остановка генераторов и секундомера происходит по команде, формируемой кнопкой СТОП. Время нахождения генератора в состоянии остановки не ограничено. После повторного запуска генератор начинает работу с напряжения, сформированного на момент остановки.
9. Сброс показаний секундомера и установка генераторов в исходное состояние происходят при нажатии кнопки Сброс. Поскольку при установке генераторов в исходное состояние происходит перезаряд интегрирующих конденсаторов на выходах генераторов, необходимо выдерживать определенный интервал времени (10-15 с) до момента последующего запуска генераторов.
