1. Гетеродинный метод измерения частоты.

Гетеродинный метод измерения частоты - это метод, основанный на принципе гетеродинации. Он используется для измерения частоты сложных сигналов, которые не могут быть измерены прямым способом.

Принцип гетеродинации заключается в том, что два сигнала с разными частотами смешиваются в нелинейном элементе, таком как диод или транзистор, и создают новый сигнал с разностью их частот. Этот новый сигнал называется гетеродином.

В гетеродинном методе измерения частоты, исходный сигнал смешивается с опорным сигналом, который имеет известную частоту. Результатом смешивания является гетеродинный сигнал с частотой, равной разности между частотами исходного и опорного сигналов. Затем гетеродинный сигнал проходит через фильтр, который удаляет все частоты, кроме разности между исходным и опорным сигналами. Таким образом, полученный сигнал имеет частоту, которая пропорциональна частоте исходного сигнала.

Преимуществом гетеродинного метода измерения частоты является возможность измерения частоты сложных сигналов, таких как сигналы с широким спектром или несинусоидальные сигналы. Кроме того, этот метод имеет высокую точность и стабильность измерений.

Гетеродинный метод используется в различных областях, включая радиосвязь, радиолокацию, аудио и видео обработку сигналов, анализ спектра сигналов и другие приложения, где требуется измерение частоты сложных сигналов.

2. Измерительная информация.

Измерительная информация - это данные, полученные в результате измерений физических величин с использованием средств измерения. Эта информация представляет собой количественные или качественные описания измеренных объектов или явлений. Она может включать в себя числовые значения, графики, диаграммы, отчеты, картины или другие типы представления результатов измерений.

Измерительная информация играет важную роль во многих областях, таких как наука, промышленность, медицина и техника. Она используется для контроля процессов производства, проведения научных исследований, мониторинга параметров окружающей среды, диагностики и многих других целей.

Качество измерительной информации зависит от точности, надежности и полноты проведенных измерений, а также от правильной обработки и интерпретации полученных данных. Важно также учитывать контекст измерений и их условия, чтобы правильно толковать измерительные данные и применять их в соответствующих областях.

З адача Решение. Приближенное значение потребляемой мощности.   будет равно

 Вт

Этот результат будет содержать методическую погрешность, вызванную потреблением мощности вольтметром, абсолютное значение которой будет равно

, где 

Следовательно, 

 Вт.

Относительное значение методической погрешности будет равно

.

Билет 12

1. Цифровой метод измерения частоты.

Цифровой метод измерения частоты основан на использовании электронных схем и микропроцессоров для измерения количества циклов сигнала за определенный период времени. Этот метод позволяет измерять частоту с высокой точностью и скоростью, а также обеспечивает устойчивость к шумам и помехам.

Для измерения частоты в цифровых системах используется так называемый частотомер, который работает по принципу подсчета количества циклов сигнала за заданный период времени. Частотомер может быть реализован как отдельное устройство или встроен в микропроцессор.

В цифровых системах измерение частоты происходит следующим образом:

1. Сигнал, частоту которого необходимо измерить, поступает на вход частотомера.

2. Частотомер начинает подсчитывать количество циклов сигнала за определенный период времени.

3. По истечении заданного периода времени, частотомер останавливается и результат измерения сохраняется в памяти устройства.

4. Результат измерения может быть выведен на дисплей или передан в другое устройство для дальнейшей обработки.

Цифровой метод измерения частоты имеет ряд преимуществ по сравнению с аналоговыми методами, таких как высокая точность, скорость и устойчивость к шумам и помехам. Он широко используется в различных областях, включая науку, технику и медицину, для измерения частоты в таких приложениях, как контроль частоты генераторов, измерение скорости вращения двигателей, анализ спектра сигналов и других сигналовых процессов.

2. Метрологические характеристики средств измерений.

Метрологические характеристики средств измерений определяют их способность обеспечивать точность и надежность при измерениях. Некоторые из основных метрологических характеристик включают:

1. Точность: Это способность измерительного устройства давать результат близкий к истинному значению измеряемой величины.

2. Разрешение: Минимальное изменение измеряемой величины, которое может быть обнаружено измерительным устройством.

3. Чувствительность: Способность измерительного устройства обнаруживать и реагировать на малые изменения измеряемой величины.

4. Линейность: Это свойство измерительного устройства давать результат, который пропорционален измеряемой величине в определенном диапазоне.

5. Устойчивость: Способность измерительного устройства сохранять стабильность и надежность измерений в течение времени.

6. Воспроизводимость: Возможность получить одинаковые результаты при повторном измерении тех же величин с использованием того же измерительного устройства.

7. Временные задержки: время, за которое измерительное устройство выполняет измерение и отображает результат.

Эти метрологические характеристики важны для оценки и выбора средств измерений, поскольку они определяют их пригодность для конкретных задач измерения. Точные и надежные измерения имеют решающее значение в различных областях, таких как производство, научные исследования, медицина и технические приложения.

Задача

Решение аналогичное задачи в билете 11

Ответ:  ;   Вт.

Билет 13

1. Цифровой метод измерения интервалов времени.

Цифровой метод измерения интервалов времени основан на использова-нии электронных схем и микропроцессоров для измерения временных ин-тервалов с высокой точностью и скоростью.

Для измерения интервала времени в цифровых системах используется так называемый счетчик, который работает по принципу подсчета импульсов. Счетчик может быть реализован как отдельный устройство или встроен в микропроцессор.

В цифровых системах измерение интервала времени происходит следую-щим образом:

1. Сигнал, который необходимо измерить, поступает на вход счетчика.

2. Счетчик начинает считать импульсы, которые поступают на его вход.

3. Когда сигнал заканчивается, счетчик останавливается и результат изме-рения сохраняется в памяти устройства.

4. Результат измерения может быть выведен на дисплей или передан в другое устройство для дальнейшей обработки.

Цифровой метод измерения интервалов времени имеет ряд преимуществ по сравнению с аналоговыми методами, таких как высокая точность, ско-рость и устойчивость к шумам и помехам. Он широко используется в раз-личных областях, включая науку, технику и медицину, для измерения вре-менных интервалов в таких приложениях, как синхронизация систем, изме-рение скорости и длительности сигналов, а также для контроля времени в медицинских устройствах.

2. Классификация методов измерений

Методы измерений могут быть классифицированы по различным критериям, включая тип измеряемой величины, применяемые техники и технологии. Ниже приведены основные категории классификации методов измерений:

1. Прямые и Косвенные методы измерений:

- Прямые методы основаны на измерении и регистрации искомой величины непосредственно.

- Косвенные методы измерений позволяют определить значение искомой величины через измерение других величин и использование математических зависимостей.

2. Точные и неточные методы измерений:

- Точные методы характеризуются высокой точностью и надежностью, в то время как неточные методы имеют большую погрешность измерений.

3. Непрерывные и дискретные методы измерений:

- Непрерывные методы выполняют измерения в течение непрерывного периода времени или изменения величины.

- Дискретные методы проводят измерения в определенные моменты времени или при определенных значениях величины.

4. Неразрушающие и разрушающие методы измерений:

- Неразрушающие методы позволяют проводить измерения без воздействия на объект измерения.

- Разрушающие методы могут привести к изменению или повреждению объекта измерения.

5. Оптические, электрические, механические и другие методы:

- Указанные выше методы измерения исходят из используемых для измерения технологий и принципов.

Классификация методов измерений может варьироваться в зависимости от конкретного контекста и области применения.

Задача

Для аналогового вольтметра с классом точности р = 1,5 максимальная абсолютная погрешность равна (рис. 5.1):

,

Г де р – класс точности;

X_N – нормирующее значение измеряемой величины, равное пределу измерения

=0,015 В.

Приведённая погрешность: 

Относительная погрешность:

В соответствии с правилами округления результат измерения имеет вид

0,870 0,015 В

Билет 14

1. Низкочастотные генераторы.

Низкочастотные генераторы - это электронные приборы, которые генерируют электрические сигналы с частотой в диапазоне от нескольких герц до нескольких килогерц. Они используются в различных областях, включая тестирование и настройку электронных устройств, аудио- и видео-технику, медицинские прибо-ры, научные исследования и т.д.

Основные характеристики низкочастотных генераторов:

1. Диапазон частот: диапазон частот, в котором генерируется сигнал.

2. Форма сигнала: форма волны, которую генерирует прибор (синусоидальная, прямоугольная, треугольная и т.д.).

3. Уровень сигнала: максимальный уровень сигнала, который может выдавать генератор.

4. Выходная мощность: максимальная мощность, которую может выдавать ге-нератор.

5. Интерфейсы: наличие интерфейсов для управления прибором и передачи данных.

6. Размеры и вес: размеры и вес прибора, которые могут иметь значение при его использовании.

Низкочастотные генераторы используются для создания точных и контролиру-емых сигналов в низкочастотной области. Они могут быть использованы для те-стирования и настройки аудио- и видео-техники, передачи данных по кабельным каналам, создания медицинских приборов, научных исследований и т.д.

Некоторые низкочастотные генераторы также могут быть использованы для мо-дуляции сигналов или для создания специальных форм волн, таких как шумы или импульсы

2. Методы измерений.

Методы измерения представляют собой процессы и техники, используемые для получения количественных значений величин или параметров. Существует множество методов измерений, которые могут быть использованы в различных областях, таких как наука, техника, медицина, производство и другие. Ниже приведены некоторые примеры методов измерения:

1. Визуальное измерение: Используется для определения размеров и формы объектов с помощью визуальной оценки или использования оптических инструментов, таких как микроскопы, телескопы, лупы и камеры.

2. Электрические измерения: Измерение электрических параметров, таких как напряжение, ток, сопротивление, емкость и др., с использованием различных измерительных приборов, включая мультиметры, осциллографы, резисторы, конденсаторы и другие.

3. Механические измерения: Определение физических размеров объектов с помощью механических инструментов, таких как линейки, штангенциркули, микрометры, измерители углов, датчики деформации и другие.

4. Тепловые измерения: Измерение температуры и тепловых процессов с использованием термометров, пирометров, термопар и других тепловых приборов.

5. Объемные измерения: Определение объема жидкостей, газов или твердых материалов с помощью градуированных пробирок, цилиндров, колб и др.

Это только небольшой набор из многочисленных методов измерений, которые используются в практике. Каждый метод измерения имеет свои особенности, преимущества и ограничения, поэтому выбор подходящего метода зависит от конкретной задачи и требований измерения.

Задача

Для цифрового вольтметра относительная погрешность равна (рис.5.1):

Здесь X_K = 10 В предел измерений;

c/d = 0,1/0,05 – класс точности;

Х =7,93 В – показание цифрового вольтметра.

По относительной погрешности определяется абсолютная:

= 0,009 В

В соответствии с правилами округления результат измерения имеет вид

7,930 0,009 В

Билет 15

1. Генераторы высоких и сверхвысоких частот.

Генераторы высоких и сверхвысоких частот (ВЧ и СВЧ генераторы) - это элек-тронные приборы, которые генерируют электрические сигналы с частотой в диа-пазоне от нескольких мегагерц до нескольких гигагерц. Они используются в раз-личных областях, включая телекоммуникации, радиовещание, радиолокацию, ме-дицинскую диагностику, научные исследования и т.д.

Основные характеристики ВЧ и СВЧ генераторов:

1. Диапазон частот: диапазон частот, в котором генерируется сигнал.

2. Форма сигнала: форма волны, которую генерирует прибор.

3. Уровень сигнала: максимальный уровень сигнала, который может выдавать генератор.

4. Выходная мощность: максимальная мощность, которую может выдавать ге-нератор.

5. Интерфейсы: наличие интерфейсов для управления прибором и передачи данных.

6. Размеры и вес: размеры и вес прибора, которые могут иметь значение при его использовании.

ВЧ и СВЧ генераторы используются для создания точных и контролируемых сигналов в высокочастотной области. Они могут быть использованы для тестиро-вания и настройки радиоэлектронных устройств, передачи данных по радиокана-лам, создания радиолокационных систем, медицинской диагностики и т.д.

СВЧ генераторы имеют более высокую частоту, чем ВЧ генераторы, и исполь-зуются в более сложных системах, таких как радиолокационные системы и теле-коммуникационные сети. Они также используются в научных исследованиях, например, для исследования свойств материалов при высоких частотах.

2. Прямые однократные измерения.

Прямые однократные измерения - это метод получения значения измеряемой величины путем прямого сравнения с эталоном или непосредственного считыва-ния показаний прибора. Этот метод является наиболее простым и быстрым, но имеет некоторые ограничения.

Преимущества прямых однократных измерений:

Простота и быстрота выполнения измерения;

Минимальное количество оборудования и процедур;

Возможность проведения измерений в полевых условиях или в труднодоступ-ных местах.

Недостатки прямых однократных измерений:

Ограниченная точность измерения из-за влияния различных факторов, таких как шум, дрейф, нестабильность аппаратуры;

Отсутствие возможности проверки повторяемости результатов;

Невозможность обнаружения и устранения грубых ошибок (промахов).

В некоторых случаях прямые однократные измерения могут быть достаточны-ми, например, для быстрого получения приблизительного значения измеряемой величины. Однако для более точных и ответственных измерений рекомендуется использовать другие методы, такие как многократные измерения или статистиче-ская обработка результатов.

Задача