Реализация этой гипотезы позволяет для каждого i |
выбрать границы i , |
|||
для рез |
– рез |
|
|
|
|
|
m |
|
|
|
рез k |
bi2 i2 , |
(3.12) |
|
|
|
i 1 |
|
|
где k – поправочный коэффициент, зависящий от числа компонентов и доверительной вероятности.
Зависимость k от числа компонентов слабая. Значения k при доверительной вероятности приведены в табл. 3.3.
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 3.3 |
|
|
Значение коэффициента k в зависимости |
|
|
|||
|
|
от доверительной вероятности |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Доверительная |
|
0,9 |
0,95 |
0,99 |
|
0,9978 |
вероятность |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
Значение |
|
0,95 |
1,13 |
1,49 |
|
1,73 |
коэффициента |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
Результат измерения при доверительной вероятности Р записывается в |
||||||
виде: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
х х рез |
|
(3.13) |
|
Значения х и рез округляются в соответствии с правилами (прил. 4).
2.2.План выполнения рабты
1)Собрать схему для измерения падения напряжения на резисторе
(рис. 3.2).
2)В табл. 3.4 записать исходные данные для проведения метрологических исследований:
а) номинальное значение сопротивления резистора Rном (модели) и модельной погрешности ± ∆R;
б) внутреннее сопротивление вольтметра rv и погрешность r , оп-
IA |
R |
|
|
A |
|
|
UV |
Uист |
V |
|
rv |
Рис. 3.2. |
Схема измерений |
ределяемую размытостью внутреннего сопротивления вольтметра; в) номинальное значение вольт-метра UN;
г) максимальное число делений шкалы вольтметра αmax; д) класс точности вольтметра Kп .
3) Получить по одному результату наблюдения UV и IА на двух различных
резисторах. Результаты вычислений свести в табл. 3.5. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
3.4 |
|
|||||
|
|
|
|
|
Исходные данные для метрологических исследований |
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Номер |
|
|
Rном±∆R, |
rV, |
|
|
r , |
|
UN, |
|
αmax, |
Kп , |
|
|
UV, |
|
IА, |
|
||||||
опыта |
|
|
|
Ом |
Ом |
|
|
% |
|
В |
|
дел |
% |
|
|
В |
|
А |
|
|||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 3.5 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Результаты вычислений |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
c , |
|
1 |
, |
2 , |
|
3 , |
|
4 |
, |
|
рез , % |
рез , В |
|
|
U U рез , В |
|
||||||||
|
|
|
при Р |
при Р |
|
|
при Р |
|
|
|||||||||||||||
В |
|
% |
|
% |
|
% |
|
% |
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
0,95 |
|
0,99 |
0,95 |
|
0,99 |
|
0,95 |
|
0,99 |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4) Рассчитать методическую погрешность при определении результатов наблюдений.
Действительное значение напряжения на сопротивлении R
I AR( Rа Rном rv )
U0 |
|
Rном |
rv |
. |
(3.14) |
|
|
|
|
Rа Rном
Абсолютная погрешность измерения
c U0 UV . |
(3.15) |
5) Определить поправку c и оценку результатов измерения U. Поправка |
|
определяется из соотношения: |
|
c c . |
(3.16) |
Оценка результата наблюдений |
|
U UV c . |
(3.17) |
6) Определить составляющие неисключенных остатков:
а) инструментальную погрешность 1 , вносимую классом точности изме-
рительного прибора max .
Инструментальная погрешность определяется по формуле:
|
|
|
|
|
KПU N |
; |
(3.18) |
||
|
|
1 |
|
UV |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
б) личностную погрешность (оператора) 2 . |
|
||||||||
Погрешность оператора |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,5 |
CV |
100 % , |
(3.19) |
||||
2 |
|
||||||||
|
|
|
|
UV |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|||
где СV – постоянная вольтметра, В/дел.;
в) инструментальную погрешность 3 , определяемую размытостью значения внутреннего сопротивления вольтметра (принять r = 0,02 %);
г) погрешность модели 4 , определяемую размытостью модели R .
7) Определить результирующую погрешность неисключенных остатков при Р = 0,95; 0,99 по выражению:
|
n |
|
рез k |
bi2 i2 , |
(3.20) |
|
i 1 |
|
где bi 1 (при нормальном законе распределения); k – поправочный коэффициент (см. табл. 3.3).
8) Записать результат в измерения при Р = 0,95; 0,99. Результат измерения представить в виде:
U U рез , |
(3.21) |
где рез – граничное значение случайной величины,
|
|
|
резU |
. |
(3.22) |
рез |
|
||||
|
100 |
|
|
||
|
|
|
|
||
9)Показать на графике границы изменения значения измеряемой величи-
ны при Р = 0,95; 0,99.
10)Результаты вычисления свести в табл. 3.5.
2.3.Контрольные вопросы
1)Понятие систематической погрешности.
2)Классификация систематической погрешности по возможности
ееучета.
3)Порядок обработки однократных наблюдений.
4)Оценка результирующей систематической погрешности и внесение
поправок.
5)Форма представления результата измерения.
6)Вывести формулу для расчета абсолютной погрешности, если в схеме присутствует источник тока.
Лабораторная работа 3
ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЙ МЕТОДОМ ДВУХ ПРИБОРОВ
Цель работы : изучение косвенного метода измерения сопротивления амперметром и вольтметром, выбор рациональной схемы включения приборов. Оценка точности измерения.
3.1. Основные теоретические положения
Измерение сопротивления rx с использованием амперметра и вольтметра производят по схеме, представленной на рис. 3.3. В основу метода положен закон Ома, согласно которому значение измеряемого сопротивления rx' определяется по показаниям измерительных приборов:
r' |
|
U |
. |
(3.23) |
|
||||
x |
|
I |
|
|
|
|
|
||
Точность измерения сопротивления этим способом сравнительно невысока, она ограничена классом точности измерительных приборов и систематической
погрешностью |
метода, |
которая |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
обусловлена влиянием |
собствен- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
ных сопротивлений амперметра ra |
|
|
|
|
|
|
|
П |
|
|
||||||||
и вольтметра |
rv на |
результат |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
|
|
|
rx |
||||||||||
измерения. Систематическая пог- |
|
|
|
|
r |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
V |
|
|
||||||||||
решность самого метода измере- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
ния исключается при учете этих |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
сопротивлений |
измерительных |
– |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
приборов. |
|
Рис. 3.3. Измерение сопротивления |
||||
При |
расположении ручки |
|
|
методом двух приборов |
|
|
|
|
|
|
|
||
переключателя П в положении 1 |
|
|
|
|
|
|
(см. рис. 3.3) неизвестное сопротивление рассчитывается по формуле: |
|
|||||
|
r |
U Ira |
|
U |
. |
(3.24) |
|
|
|
||||
|
x |
I |
|
I |
|
|
|
|
|
|
|||
Относительная систематическая погрешность метода, на величину кото- |
||||||
рой внесена поправка, в этом случае определяется по формуле: |
|
|||||
|
|
r, r |
100 % |
|
r |
|
100 % |
|
||||||||
|
δ= |
x |
x |
|
a |
|
(3.25) |
|||||||||
|
|
rx |
|
rx |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Когда переключатель П находится в положении 2, |
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
rx |
|
U |
|
|
U |
|
. |
|
|
(3.26) |
||
|
|
|
|
|
U |
I |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
rv |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Относительная систематическая погрешность метода, на величину кото- |
||||||||||||||||
рой внесена поправка, в этом случае определяется по уравнению: |
|
|||||||||||||||
|
r, r |
100 % |
|
r |
|
|
|
100 % . |
|
|||||||
δ= |
x |
x |
|
|
x |
|
|
|
(3.27) |
|||||||
r |
|
|
r r |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
v |
|
|
|
|