Задание 1. Выполнение многократных независимых наблюдений в автоматическом режиме
а. С помощью регулятора выходного напряжения УИП установите на его выходе напряжение в диапазоне от 1 В до 15 В. Напряжение на выходе делителя будет, соответственно, в пятьсот раз меньше.
Нажатием на кнопку «Произвести наблюдения» на лицевой панели устройства запустите режим сбора данных. ЦУОИИ начнет получение измерительной информации от цифрового мультиметра, причем результаты будут, по мере поступления, отображаться на графическом индикаторе устройства.
После окончания сбора данных изучите результаты наблюдений, представленные на графическом индикаторе.
Задание 2. Выполнение автоматизированной стандартной процедуры обработки результатов многократных независимых наблюдений.
а. Оцените среднее арифметическое и среднее квадратическое отклонение результатов многократных наблюдений, для чего:
· с помощью расположенной на лицевой панели ЦУОИИ кнопки «Перейти к обработке» запустите режим автоматизированной стандартной обработки ряда наблюдений (ЦУОИИ проводит обработку в точном соответствии с методикой, описанной в разделе 2 настоящей работы);
· дождитесь появления в окне ЦУОИИ результатов обработки, а именно: значения среднего арифметического результатов наблюдений, оценки среднего квадратического отклонения результатов наблюдений и оценки среднего квадратического отклонения результата измерения;
· запишите в отчет показания ЦУОИИ, результаты обработки, а также сведения о классе точности цифрового мультиметра.
б. Проверьте, используя критерий согласия Пирсона, гипотезу о нормальности закона распределения результатов наблюдений:
· с помощью расположенной на лицевой панели ЦУОИИ кнопки «Продолжить» запустите режим построения гистограммы. ЦУОИИ построит гистограмму, которая будет отображена на его графическом индикаторе. На цифровых индикаторах, расположенных рядом, будут индицироваться минимальный и максимальный из полученных результатов наблюдений, а также количество интервалов разбиения, выбранное для построения гистограммы;
· продолжите проверку, установив в соответствующих окнах на лицевой панели ЦУОИИ необходимые уровень значимости и число степеней свободы;
· с помощью расположенной на лицевой панели ЦУОИИ кнопки «Проверить» запустите режим вычисления значения χ2. ЦУОИИ вычислит значение критерия и отобразит полученный результат в соответствующем окне;
· сравните вычисленное значение х2 с критическим значением и сделайте вывод о справедливости гипотезы, выдвинутой в отношении закона распределения результатов наблюдений;
· если гипотезу о законе распределения необходимо отвергнуть, вернитесь к заданию 1 лабораторной работы;
· запишите полученные результаты в отчет.
с. Найдите доверительные границы случайной погрешности результата измерений:
· с помощью расположенной на лицевой панели ЦУОИИ кнопки «Продолжить» запустите режим расчета границ случайной погрешности результата измерений;
· выберите значение доверительной вероятности и установите его в соответствующем окне на лицевой панели ЦУОИИ;
· с помощью расположенной на лицевой панели ЦУОИИ кнопки «Вычислить» запустите режим вычисления границ случайной погрешности. Устройство при выбранном значении доверительной вероятности вычислит значения коэффициента Стьюдента и координаты границ доверительного интервала для случайной погрешности и отобразит полученный результат в соответствующем окне;
· запишите полученные результаты в отчет.
d. С помощью расположенной на лицевой панели ЦУОИИ кнопки «Продолжить» запустите режим вычисления доверительных границ неисключенного остатка систематической составляющей погрешности и доверительных границ погрешности результата измерений. Запишите полученные результаты в отчет.
e. С помощью кнопки «Продолжить» перейдите в режим сохранения массива ряда наблюдений и гистограммы. Для сохранения данных дважды введите оригинальные имена файлов и используйте расположенные рядом кнопки «Сохранить». Затем остановите программу при помощи кнопки «СТОП».
f. Запишите результат измерений в отчет и сохраните отчет с результатами работы под оригинальным именем в виде XLS-файла.
g. Дважды повторите измерения согласно пп. a-f задания 2, каждый раз изменяя напряжение на выходе УИП и количество наблюдений.
После сохранения результатов закройте приложение LabVIEW и, при необходимости, выключите компьютер.
Оформление отчета.
Отчет должен содержать:
· сведения о цели и порядке выполнения работы;
· сведения об использованных методах измерений;
· сведения о характеристиках использованных средств измерений, необходимые электрические схемы;
· данные, на основании которых выбирались средства измерений для выполнения каждого из пунктов задания;
· экспериментальные данные;
· полностью заполненные таблицы отчета, а также примеры расчетов, выполнявшихся при заполнении таблиц;
· анализ полученных данных и вывод об особенностях и качестве проведенных измерений и результатах проделанной работы.
Контрольные вопросы.
1. В каких случаях проводят измерения с многократными независимыми наблюдениями? Что принимают за результат таких измерений?
2. Дайте определение следующих понятий: доверительная вероятность, доверительная граница случайной погрешности измерения, грубая погрешность (промах), неисключенный остаток систематической погрешности измерения.
3. Что такое доверительный интервал?
4. Назовите основные числовые характеристики ряда наблюдений.
5. Когда проводится стандартная процедура обработки результатов измерений с многократными наблюдениями, в чем она заключается?
6. Чем отличается дисперсия ряда наблюдений от дисперсии результата измерений?
7. Что такое гистограмма? Зачем и как она строится?
8. Какие критерии согласия вы знаете? Для чего они служат?
9. Как представить результаты измерений с многократными наблюдениями? От чего зависит выбор способа представления результатов?
10. Как вычислить результирующую погрешность измерений, если на результаты одновременно влияют неисключенный остаток систематической погрешности и случайная составляющая погрешности?
11. Всегда ли надо учитывать влияние неисключенного остатка систематической погрешности на результат измерений с многократными наблюдениями?
12. Каким требованиям должен в первую очередь отвечать вольтметр, если для измерения постоянного напряжения необходимо использовать многократные наблюдения?
13. Какие преимущества ВП были использованы при выполнении настоящей работы?
