Комягин Р.В., Хандамиров В.Л.

Определение метрологических характеристик измерительного генератора

Методические указания по курсу

«Метрология и радиоизмерения»

Издательство

МГТУ им. Н.Э.Баумана

2009

Рецензент

Данное пособие является руководством к выполнению двух лабораторных работ по темам «Статистическое определение погрешностей установки частоты генератора» и «Определение нестабильности частоты генератора». В процессе выполнения лабораторных работ проводятся измерения, результаты которых обрабатываются и делаются оценки погрешности измерений.

Для студентов 2-го курса специальности «Радиотехнические системы».

Ил. 5.

Редакция заказной литературы

Методические указания к лабораторным работам по курсу «Метрология и радиоизмерения»

Заведующая редакцией

Редактор

Корректор

© МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2009

Подписано в печать. Формат 60×48/16. Бумага тип. №2

Печ. Л.. Усл. Печ. Л.. Уч.-изд. Л.. Тираж 300экз.

Изд. №. Заказ

Издательство МГТУ, типография.

107005, Москва, 2-я Бауманская, 5. Содержание

СОДЕРЖАНИЕ 3

ВВЕДЕНИЕ 4

Работа - СТАТИСТИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОГРЕШНОСТИ УСТАНОВКИ ЧАСТОТЫ ГЕНЕРАТОРА 5

ЦЕЛЬ И СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 5

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 5

Работа - ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕСТАБИЛЬНОСТИ ЧАСТОТЫ ГЕНЕРАТОРА С ПОМОШЬЮ ЭЛЕКТРОННО-СЧЕТНОГО ЧАСТОТОМЕРА 11

ЦЕЛЬ И СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 11

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ 13

ЛИТЕРАТУРА 17

Введение

Две лабораторные работы, в настоящем пособии объединённые в единый цикл, посвящены измерениям частоты измерительного генератора (ИГ) с помощью электронно-счетного частотомера (ЭСЧ). В результат измерений частоты входят погрешности, присущие генератору, и погрешности, вносимые ЭСЧ. Структура цикла лабораторных работ отражает такое построение эксперимента, которое приводит к разделению результирующей погрешности на составляющие и к оценке их значений.

Для ИГ совокупность метрологических характеристик можно разделить на четыре группы:

1. основные погрешности установки параметров сигнала;

2. дополнительные погрешности установки параметров сигнала;

3. сопутствующие погрешности сигнала;

4. дрейф параметров сигнала (нестабильность).

Для частоты как параметра сигнала ИГ основная погрешность складывается из трех составляющих. Первая вносит наибольший вклад в погрешность. Она определяется калибровкой шкалы прибора и возникает из-за неточности нанесения на шкалу рисок или числовых значений частоты.

Вторая составляющая возникает из-за наличия люфтов в механизме настройки частоты. В этом случае визир отсчета частоты (или шкала) может давать показания, отличающиеся от частоты, обеспечиваемой органами настройки, в большую или меньшую сторону. Эта погрешность называется вариацией показаний.

Третья составляющая – составляющая основной погрешности, возникающая из-за неточности совмещения рисок с визиром, носит случайный характер и определяется опытом и мастерством оператора.

Цель первой лабораторной работы – выявить и оценить составляющие основной погрешности установки частоты генератора. Сначала статистическим методом выявляют систематическую составляющую, обусловленную калибровкой шкалы прибора, и случайную составляющую, вызванную неточностью совмещения риски с визиром. Затем таким же статистическим методом выявляют вариацию показаний, возникающую из-за наличия люфтов в механизме настройки частоты. Одновременно в процессе статистической обработки оценивают значение третьей составляющей, которая вызвана неточностью совмещения риски с визиром.

Во второй лабораторной работе определяют нестабильность частоты измерительного генератора. Для этого производят многократные измерения частоты в двух крайних точках частотного диапазона, причём режим работы частотомера обеспечивается таким, чтобы вносимые им погрешности не влияли на результат измерений.

Работа - статистическое определение погрешности установки частоты генератора цель и содержание работы

Цель работы — экспериментальное определение основной по­грешности установки частоты генератора и ее составляющих: погрешности, вызванной неточностью нанесения на шкалу риски и числовых значений устанавливаемой частоты; погрешности, возникающей из-за наличия люфтов в механизме настройки, т.е. вариации показаний; погрешности, происходящей из-за неточности совмещения риски с визиром.

Выявить погрешность установки частоты можно, проведя серию измерений с последующей статистической обработкой результатов. Однако за время выполнения серии измерений частота колебаний генератора меняется (дрейф частоты). Поэ­тому возникает погрешность, обусловленная нестабильностью частоты, которую следует выявить и учесть при определении погрешности установки частоты. Весь эксперимент в связи с этим разбивается на два цикла.

Первый цикл измерений строят таким образом, чтобы выявить составляющие погрешности установки частоты. Для этого перед каждым новым измерением проводят расстройку генератора отно­сительно заданной частоты и новую установку этой частоты, причем расстройка «вверх» т.е. в сторону увеличения частоты и расстройка «вниз» в сторону умень­шения частоты проводятся в разных циклах. Результаты изме­рений статистически обрабатывают с целью найти среднеарифме­тические и среднеквадратические значения двух полуциклов из­мерений: при расстройке «вверх» — соответственно и , а при расстройке «вниз» — соответственно и , а также всего цикла из 40 измерений ( , ). Погрешность, найденная в этом случае, включает в себя как погрешность установки частоты , так и погрешность, возникшую за счет нестабильности частоты генератора .

Задачей второго цикл измерений является оценка погрешности , обусловленной нестабильностью частоты генератора.

Сравнив значения, полученные после статистической обра­ботки измерений первого и второго циклов, определяют погреш­ность, обусловленную вариацией показаний.