1. Резонансный метод измерения частоты.

Резонансный метод измерения частоты - это метод, основанный на использовании резонансных явлений в электрических или механических системах для определения частоты сигнала.

В электрических системах резонанс происходит, когда частота внешнего сигнала соответствует естественной частоте колебаний системы. В этом случае амплитуда колебаний достигает максимального значения, а фазовый сдвиг между внешним и внутренним сигналами равен нулю. Резонанс можно наблюдать, например, в колебательных контурах или в кристаллах кварца.

В механических системах резонанс происходит, когда частота внешней силы соответствует естественной частоте колебаний объекта. Например, струна гитары начинает колебаться на своей естественной частоте, когда на нее натягивается струна.

В резонансном методе измерения частоты используются эти резонансные явления. Для измерения частоты подается сигнал на систему, которая имеет естественную частоту колебаний. Затем изменяется частота внешнего сигнала, и измеряется амплитуда или фазовый сдвиг между внешним и внутренним сигналами. Когда частота внешнего сигнала соответствует естественной частоте системы, амплитуда колебаний достигает максимального значения, а фазовый сдвиг равен нулю. Измеряя частоту при этом значении амплитуды или фазового сдвига, можно определить естественную частоту системы.

Преимуществом резонансного метода измерения частоты является его высокая точность и стабильность. Однако этот метод может быть ограничен в применении для измерения частот только в узком диапазоне, который соответствует естественной частоте системы.

2. Поверка и калибровка средств измерений.

Поверка и калибровка - это важные процессы, используемые для обеспечения точности и надежности средств измерений. Вот краткое описание каждого процесса:

1. Поверка: Это процедура, в результате которой измерительное устройство оценивается с целью определения соответствия его параметров установленным требованиям. Проводится путем сравнения результатов измерений измерительного устройства с известными эталонами. Если измерительное устройство не соответствует установленным требованиям, оно может быть отрегулировано, отремонтировано или откалибровано.

2. Калибровка: Это процесс установки и документирования соответствия параметров измерительного устройства эталонам. Этот процесс обеспечивает уверенность в том, что измерительное устройство предоставляет точные измерения в соответствии с требованиями калибровки. Калибровка тесно связана с поверкой, поскольку они обеспечивают уверенность в правильности измерений.

Оба процесса (поверка и калибровка) осуществляются с использованием стандартизированных методов и процедур, их основная цель - обеспечить, что измерительные средства работают точно и надежно. Это особенно важно в областях, где точность измерений критически важна, таких как производство, научные исследования, медицина, приборостроение и другие технические области.

Задача

А = Е * Ro / Rv = 2,5 В * 10 Ом / 1000 Ом = 0,025 В...

O = 100% * А / Е = 100% * 0,025 В / 2,5 В = 1%...

Абсолют 0,025В

Относит 1%.

Билет 9

1. Классификация погрешностей измерения.

Погрешности измерения могут быть классифицированы по нескольким критериям, включая их причину и влияние на процесс измерения. Основные виды классификации погрешностей измерения включают:

1. По происхождению:

- Систематические погрешности: Вызваны недостатками в самом средстве измерения или его использовании и могут привести к постоянным смещениям значений измеряемой величины.

- Случайные погрешности: Возникают из-за случайных факторов, таких как шум, дрожание, тепловые флуктуации, и приводят к изменениям результатов измерения.

2. По характеру воздействия:

- Абсолютные погрешности: Выражены в абсолютных единицах измеряемой величины.

- Относительные погрешности: Выражены в процентах или других относительных единицах.

3. По влиянию на результат измерения:

- Максимально допустимые погрешности: Определяют максимальные допустимые значения погрешностей для конкретных измерений.

- Допуски: Устанавливаются для конкретных параметров измерения и служат для оценки соответствия результатов измерений установленным стандартам или требованиям.

Классификация погрешностей измерений важна для оценки и учета всех возможных источников ошибок, которые могут влиять на точность измерений. Это помогает корректно интерпретировать результаты измерений и принимать необходимые корректирующие меры.

2. . Перспективы развития автоматизации измерений.

Развитие автоматизации измерений является важным направлением для многих отраслей, таких как производство, наука, медицина и т.д. Перспективы развития автоматизации измерений включают следующие направления:

1. Использование новых технологий и сенсоров для повышения точности и скорости измерений. Например, использование лазерных сканеров для быстрого и точного измерения геометрических параметров объектов.

2. Развитие программного обеспечения для автоматизации процессов измерений. Это позволит ускорить и упростить процесс измерений, а также повысить точность и надежность результатов.

3. Использование систем искусственного интеллекта для анализа данных и оптимизации процессов измерений. Это позволит улучшить качество измерений и оптимизировать производственные процессы.

4. Развитие беспроводных технологий связи для удаленного управления и мониторинга измерительных устройств. Это позволит значительно сократить время на проведение измерений и уменьшить затраты на обслуживание и техническое обслуживание оборудования.

5. Развитие технологий микро- и наноэлектроники для создания более компактных, точных и надежных измерительных устройств. Это позволит создавать новые типы измерительных приборов, которые ранее были недоступны из-за ограничений в размерах и точности.

В целом, перспективы развития автоматизации измерений связаны с использованием новых технологий и методов для повышения точности, скорости и надежности измерений, а также для оптимизации производственных процессов.

Задача

О пределить амплитуду и период сигнала, если коэффициенты отклонения осциллографа равны 2 мс/дел и 5 В/дел

где n – целое число периодов сигнала;

- геометрический размер по горизонтали, соответствующий целому числу периодов сигнала [дел];

- коэффициент отклонения (развертки) по шкале Х (цена деления по горизонтали) [ ].

Амплитуда = 25 В период = 92/1=9 мс

Билет 10

1. Измерительные компьютерные системы.

Измерительные компьютерные системы (ИКС) - это комплексное программно-аппаратное обеспечение, предназначенное для автоматизации измерительных процессов. Они позволяют собирать, обрабатывать и анализировать данные измерений, а также управлять измерительным оборудованием.

Основные компоненты ИКС включают в себя:

1. Измерительное оборудование - датчики, измерительные приборы и преобразователи, которые позволяют измерять физические величины.

2. Компьютер - основное устройство, на котором установлено программное обеспечение ИКС.

3. Программное обеспечение - специализированные программы, которые позволяют управлять измерительным оборудованием, собирать и анализировать данные измерений.

4. Средства связи - интерфейсы, которые позволяют соединять измерительное оборудование с компьютером.

ИКС могут использоваться в различных областях науки и техники, например, в медицине, промышленности, научных исследованиях и т.д. Они позволяют повысить точность и скорость измерений, а также упростить процесс обработки и анализа данных.

Примеры измерительных компьютерных систем включают в себя системы контроля качества продукции на производстве, системы мониторинга окружающей среды, системы контроля технологических процессов и т.д.

2. Фазометры.

Фазометр - это электронный прибор, который используется для измерения фазовых углов между двумя или более сигналами. Фазометры широко применяются в электротехнике и электронике для измерения фазовых углов переменных токов и напряжений, а также для контроля синхронизации генераторов и двигателей.

Фазометры могут быть аналоговыми или цифровыми. Аналоговые фазометры используют индикаторные стрелки или светодиодные дисплеи для отображения фазовых углов, а цифровые фазометры используют цифровые дисплеи и микропроцессоры для обработки и отображения данных.

Основные параметры, которые измеряются фазометрами, включают:

1. Фазовый угол: угол между двумя или более сигналами.

2. Частота: частота сигнала.

3. Напряжение: амплитуда напряжения сигнала.

4. Ток: амплитуда тока сигнала.

Фазометры могут быть использованы в различных областях, включая энергетику, автомобильную промышленность, производство электроники и телекоммуникации. Они могут быть использованы для измерения фазовых углов в электрических сетях, контроля синхронизации двигателей и генераторов, а также для настройки и тестирования аудио- и видео-техники.

Задача

Для того чтобы проверить результаты измерений на наличие грубой погрешности, будем использовать метод Граббса, состоящий из следующих шагов:

Вычисляем среднее арифметическое всех измерений:

(10,38 + 10,37 + 10,39 + 10,38 + 10,39 + 10,44 +10,41 + 10,5 + 10,45 + 10,39 +

11,1 + 10,45) /12 = 10,53.

Вычисляем стандартное отклонение по формуле:

sqrt((10,38 - 10,53)^ 2 + (10,37 - 10,53)^2 + … (11,1 - 10,53)^2) / (12 - 1) ≈ 0,19.

Определяем верхнюю и нижнюю доверительные границы для уровня значимости 𝛼 = 0.1, используя формулу:

Uв = Uср + qσ = 10,53 + 0,1 * 0,19 ≈ 10,62;

Uн = Uср - qσ = 10,53 - 0,1 * 0,19 ≈ 10,43.

Сравниваем полученные значения с доверительными границами и делаем вывод:

Если напряжение попадает в доверительный интервал от Uн = 10,43 до Uв = 10,62, то данное измерение не является грубой ошибкой и его можно учитывать при вычислении среднего значения.

Если же напряжение вышло за границы доверительного интервала, то это грубая погрешность и данное измерение нужно исключить из рассмотрения.

В нашем случае все напряжения попадают в доверительный интервал, поэтому грубых погрешностей не обнаружено и все измерения можно использовать для вычисления среднего значения.

Билет 11