3
.docМИНОБРНАУКИ РОССИИ
Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет
«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)
Кафедра ИИСТ
отчет
по лабораторной работе №3
по дисциплине «Метрология»
Тема: Цифровые измерительные приборы
Студентка гр. 5692 Иванова В.Ю.
Преподаватель Комаров Б. Г.
Санкт-Петербург
2017
Цель работы: изучение методов экспериментального определения метрологических характеристик цифровых приборов, а также их применения для измерения физ. величин и оценка погрешностей результатов измерений.
Задание
-
Ознакомиться с инструкцией по применению исследуемого цифрового измерительного прибора ЦИП.
-
Определить шаг квантования (квант) исследуемого ЦИП в режиме омметра для различных (по указанию преподавателя) пределов измерения.
-
Экспериментально определить следующие метрологические характеристики цифрового измерительного прибора в режиме омметра:
-
статическую характеристику преобразования; построить график зависимости показания RП прибора от значений R измеряемых сопротивлений RП = F(R);
-
погрешности квантования для начального участка статической характеристики преобразования; построить график погрешности квантования;
-
инструментальную погрешность по всему диапазону измерений для выбранного предела измерений; построить график инструментальной погрешности, определить аддитивную и мультипликативные составляющие инструментальной погрешности.
-
Измерить сопротивления ряда резисторов и оценить основную погрешность результатов измерения.
Спецификация
приборов.
Таблица
1.
Наименование средства измерения |
Класс точности |
Диапазон измерений, постоянные СИ |
Параметры входа (выхода) |
Рабочий диапазон частот |
Вольтметр универсальный цифровой GDM-8135 (измерение сопротивления) |
0.002Rизм+1ед.мл.разр. 0.005Rизм+1ед.мл.разр. |
200 Ом- 2МОм 20МОм |
IR<1мА IR<0,1мкА |
- |
Магазин сопротивлений P33 |
0,05 |
0,1…9999,9Ом |
- |
- |
Протокол измерений и обработка результатов.
Таблица
2.
№ |
RП, Ом |
R, Ом |
ΔR, Ом |
1 |
1 |
1,36 |
-0,36 |
2 |
2 |
2,33 |
-0,33 |
3 |
3 |
3,34 |
-0,34 |
4 |
4 |
4,35 |
-0,35 |
5 |
5 |
5,38 |
-0,38 |
6 |
6 |
6,4 |
-0,40 |
7 |
7 |
7,37 |
-0,37 |
8 |
8 |
8,42 |
-0,42 |
9 |
9 |
9,45 |
-0,45 |
Приведу пример измерения:
Построю график зависимости показания Rn прибора от значений R измеряемых сопротивлений Rn = F(R).
Рис 1.
График погрешности квантования
Рис.2
Построю график зависимости абсолютной основной погрешности от значений R измеряемых сопротивлений Rn:
Рис
3.
Таблица
3.
№ |
RПN, Ом |
RN, Ом |
RиN, Ом |
1 |
200 |
199 |
0,99 |
2 |
400 |
399 |
0,99 |
3 |
600 |
599 |
0,99 |
4 |
800 |
799 |
0,99 |
5 |
1000 |
998 |
1,99 |
6 |
1200 |
1198 |
1,99 |
7 |
1400 |
1398 |
1,99 |
8 |
1600 |
1598 |
1,99 |
9 |
1800 |
1798 |
1,99 |
10 |
2000 |
1997 |
2,99 |
Абсолютная инструментальная погрешность считается по формуле:
Приведу пример вычисления:
П
Рис
4.
Вычислю абсолютную погрешность измерения.
Для сопротивления погрешность измерения равна 0,5%
Таблица
4.
№ резистора |
Диапазон измерения: |
Значение кванта для диапазона измерения, Ом: |
Показания ЦИП R, кОм: |
Абсолютная погрешность измерения R, кОм: |
Относительная погрешность измерения, %: |
Результат измерения R ± R, кОм: |
1 |
20 |
10 |
9,95 |
0,1199 |
1,20 |
9,95±1,20 |
2 |
200 |
100 |
9,9 |
0,1198 |
1,21 |
9,90±1,21 |
3 |
2000 |
1000 |
9 |
0,1180 |
1,31 |
9,00±1,31 |
Приведу пример вычислений:
Абсолютная погрешность измерения равна:
Относительная погрешность измерения равна:
Определение аддитивной и мультипликативной составляющих погрешности
Обычно для ЦИП погрешность задается в виде модели
Построю график зависимости для выбранного диапазона ЦИП :
Возьму точки: (199;0,99) и (998;1,99) и по ним построим прямую:
Рис 5.
Аддитивная погрешность |
Мультипликативная погрешность |
a=-0,10 Ом |
bx=-0,0001x |
Вывод:
В ходе лабораторной работы я экспериментально определила статическую характеристику преобразования (реального ЦИП) и определила абсолютную основную погрешность ЦИП. На основе зависимости определила, что аддитивная погрешность не зависит от значения измеряемой величины, мультипликативные растут с увеличением.
Из полученных результатов обработки следует, что погрешность прямо пропорциональна увеличению диапазона измерения. Следовательно, значения лучше снимать в диапазоне как можно ближе к значению величины, т.е. начиная с наименьшего.