ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Трехгорный технологический институт - филиал

Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения

высшего профессионального образования

«Национальный исследовательский ядерный университет «мифи»

Кафедра физико-математических дисциплин

Измерение временных интервалов Методическое руководство

к лабораторной работе

по курсу «Основы физических измерений»

Трехгорный

2011

Измерение временных интервалов: Методическое руководство к лабораторной работе по курсу «Основы физических измерений». Составитель: ст. преподаватель А.Е. Вебер – Трехгорный: ТТИ НИЯУ МИФИ, 2011. – 9 с.

Методическое руководство к лабораторной работе «Измерение временных интервалов» содержит программу лабораторной работы, необходимые таблицы, формулы для расчетов, контрольные задания, приложения по курсу «Основы физических измерений».

Цель работы: оказание помощи студентам в усвоении методики измерения временных интервалов, статистическая обработка результатов измерений, которая используется в курсах: «Физика», «Основы физических измерений» и других дисциплин.

Рекомендовано для студентов 1 курса очной и очно-заочной форм обучения, следующих специальностей:

151701 «Проектирование технологических машин и комплексов»;

200100 «Приборостроение»;

230100 «Информатика и вычислительная техника»

Методическое руководство обсуждено и одобрено на заседании кафедры ФМД (протокол № _______от _______________2011 г.).

Зав. Кафедрой фмд ______________ е.Г. Суровцова Одобрено Методическим советом тти нияу мифи

протокол № _______от ______________2011 г.

Председатель Методического совета

____________________ Е.В. Миронова

Измерение временных интервалов

1. Цель работы: 

Приобрести навыки проведения многократных наблюдений измеряемых величин.

Практическое знакомство с понятиями «Инструментальная погрешность»; «Случайная погрешность»; «Промахи».

Научиться выполнять обработку результатов прямых измерений, исключать «Промахи», методически уменьшать величину случайной погрешности.

2. Технически средства для проведения лабораторной работы:

Устройство калиброванных по интервалу повторения звуковых сигналов, секундомер-хронометр типа СОПпр-2а-3, секундомер-хронометр типа c-1-2а сотовый телефон в режиме секундомера.

3. Программа лабораторной работы:

3.1. Выполнить три серии многократных наблюдений тремя типами измерительных средств (5, 15, 25 наблюдений в каждой серии), результаты наблюдений занести в таблицу наблюдений №1, №2, №3.

Значение измеряемого временного интервала выбрать в диапазоне 3-7 сек.

Таблица №1

Измерительное средство	Результаты серии наблюдений
Секундомер СОПпр-2а-3
Секундомер c-1-2а
Таймер сотового телефона

Таблица №2

Измерительное средство	Результаты серии наблюдений
Секундомер СОПпр-2а-3
Секундомер c-1-2а
Таймер сотового телефона

Таблица №3

Измерительное средство	Результаты серии наблюдений
Секундомер СОПпр-2а-3
Секундомер c-1-2а
Таймер сотового телефона

3.2. Выполнить три серии многократных наблюдений тремя типами измерительных средств (3, 6, 12 наблюдений в каждой серии), результаты наблюдений занести в таблицу наблюдений №4, №5, №6.

Значение измеряемого временного интервала выбрать в диапазоне 11-20 сек.

Таблица №4

Измерительное средство	Результаты серии наблюдений
Секундомер СОПпр-2а-3
Секундомер c-1-2а
Таймер сотового телефона

Таблица №5

Измерительное средство	Результаты серии наблюдений
Секундомер СОПпр-2а-3
Секундомер c-1-2а
Таймер сотового телефона

Таблица №6

Измерительное средство	Результаты серии наблюдений
Секундомер СОПпр-2а-3
Секундомер c-1-2а
Таймер сотового телефона

3.3. По полученным данным прямых измерений (табл. №1 - табл. №6) выполнить обработку результатов прямых измерений.

3.3.1. Определить инструментальную погрешность измерительных средств.

Наибольшая абсолютная инструментальная погрешность:

где K - класс точности, A- наибольшее значение шкалы прибора.

Если на приборе не указан ни класс точности, ни абсолютная погрешность, то она принимается равной половине цены наименьшего деления. Результаты расчётов занести в таблицу №7.

Таблица №7

Измерительное средство	Значение инструментальной погрешности
	Абсолютное значение (с)	Относительное (%)
Секундомер СОПпр-2а-3
Секундомер c-1-2а
Таймер сотового телефона

3.3.2. Определить выборочное среднее значение для выше полученных 6-ти серий измерений по формуле:

где - отсчет величины X , N - число отсчетов.

Результаты занести в таблицу №8.

Таблица №8

Измерительное средство	<X> (C)
Секундомер СОПпр-2а-3
Секундомер c-1-2а
Таймер сотового телефона

3.3.3. Определить выборочное среднеквадратическое отклонение отсчётов для выше полученных 6-ти серий измерений по формуле:

Результаты занести в таблицу №9.

Таблица №9

Измерительное средство	(с)
Секундомер СОПпр-2а-3
Секундомер c-1-2а
Таймер сотового телефона

3.3.4. Проверить отсчёты на наличие промахов:

Для этого отобрать аномальные отсчёты во всех сериях наблюдений; вычислить их относительные отклонения по формуле:

.

определить ожидаемое число отсчетов, среди которых может быть аномальный (число М по Таблице 1 в приложениях), если М больше числа отсчетов, то исключить аномальный отсчет и перейти к п. 3.3.2. Результаты занести в таблицу №10.

Таблица №10

Измерительное средство

Проверка на наличие промахов

Z

M

Z

M

Z

M

Z

M

Z

M

Z

M

Секундомер СОПпр-2а-3

Секундомер c-1-2а

Таймер сотового телефона

3.3.5. Определить выборочное среднеквадратическое отклонение среднего значения по формуле:

.

Результаты занести в таблицу №11.

Таблица №11

Измерительное средство	(с)
Секундомер СОПпр-2а-3
Секундомер c-1-2а
Таймер сотового телефона

3.3.6. Определить коэффициент доверия для заданной надежности и полученного числа отсчетов (по Таблице 2 в приложениях), результаты занести в таблицу 12. Величину надёжности измерений выбрать 0,95.

Таблица №12.

Измерительное средство
Секундомер СОПпр-2а-3
Секундомер c-1-2а
Таймер сотового телефона

3.3.7. Вычислить случайную составляющую погрешности и полную шести серий многократных измерений для трёх измерительных средств по формулам:

, ;

Результаты занести в Таблицу 13 и Таблицу 14.

Таблица №13

Измерительное средство	(с)
Секундомер СОПпр-2а-3
Секундомер c-1-2а
Таймер сотового телефона

Таблица №14

Измерительное средство	(с)
Секундомер СОПпр-2а-3
Секундомер c-1-2а
Таймер сотового телефона

4. По полученным результатам многократных измерений сделать выводы.