ТРЕБОВАНИЯ К ОТЧЕТУ ⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 5
Отчет по лабораторной работе должен быть оформлен в соответствии с СТП НЭИС-01.07.88 и должен содержать: 1) титульный лист; 2) формулировки цели работы; 3) метрологические характеристики средств измерений, оформленные в таблицу; 4) решение задач, предложенных в методических указаниях к лабораторной работе; 5) схемы измерений по каждому пункту программы лабораторной работы, оформленные в соответствии со стандартами; 6) расчетные формулы по обработке результатов наблюдений и измерений, в том числе формулы по оценке неопределенностей измерений по каждому пункту программы лабораторной работы; 7) результаты экспериментальных исследований по каждому пункту лабораторной работы, оформленные в заготовленных таблицах в соответствии с нормативной документацией; 8) выводы по каждому эксперименту и по работе в целом.
8 МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПОДГОТОВКЕ К РАБОТЕ И ОБРАБОТКЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТА
Ознакомьтесь с методами измерения частоты и интервалов времени по литературе [1] (главы 7 и 8), [2] (главы 6 и 8), [3] (разделы 4.1-4.8) и [4]. Обратите особое внимание на изучение принципа работы цифровых частотомера и периодомера [1] (раздел 8.2), [2] (раздел 8.4), [3] (разделы 4.3 и 4.4), [4] (раздел 1.2) и применение осциллографа для измерения периода и частоты сигналов [1] (раздел 8.1), [2] (разделы 6.6, 8.2), [3] (разделы 3.6, 4.2), [5] (разделы 2.4 и 2.5). Ознакомьтесь с инструкциями по эксплуатации используемых в работе измерительных приборов [6], [7], [8] и их метрологическими характеристиками [4], [5], [8]. Оценка неопределенности измерений частоты и периода. Так как частота и период связаны соотношением
, (8.1) то, зная оценку неопределенности одного параметра, легко оценить неопределенность другого, воспользовавшись методикой оценки неопределенности косвенных измерений [8]
, (8.2)
или , (8.3) где - граница абсолютной неопределенности измерения периода; - граница абсолютной неопределенности измерения частоты. Перейдя к относительным неопределенностям периода и частоты , получим:
. (8.4) Оценка неопределенности измерения частоты цифровым частотомером.Относительная неопределенность измерения частоты частотомером складывается из двух компонентов: относительной неопределенности частоты образцового (обычно кварцевого) генератора частотомера и относительной неопределенности дискретизации (квантования) , вызванной тем, что аналоговую величину представляют целым числом импульсов
. (8.5)
Значение задано в метрологических характеристиках частотомера, вычисляют из выражения
, (8.6)
где - измеренное значение частоты; - время счета, установленное на частотомере.
Оценка неопределенности измерения периода цифровым периодомером. Относительную неопределенность измерения периода оценивают по формуле: , (8.7) где - относительная неопределенность частоты образцового (обычно кварцевого) генератора частотомера; - относительная неопределенность уровня запуска (формирования), вызванная наличием шумов в исследуемом сигнале и нестабиль- ностью порога срабатывания формирующего устройства в перио- домере; - период следования образцовых (счетных) импульсов, установлен- ный на периодомере, эти импульсы иногда называют тактовыми или метками времени; - множитель периода исследуемого сигнала, установленный на периодомере (коэффициент деления частоты исследуемого сигнала); - измеренное значение периода. Значения и указаны в метрологических характеристиках прибора.
Оценка неопределенности измерения периода методом калиброванной линейной развертки. Значение измеряемого периода в этом случае находят по формуле:
, (8.8)
где - значение коэффициента развертки, при котором осуществляют измерение; - размер изображения, соответствующий целому числу периодов исследуемого сигнала. Границу относительной неопределенности измерения временного интервала осциллографом находят по формуле:
, (8.9)
где - граница относительной неопределенности измерения периода осциллографом; - граница относительной неопределенности коэффициента развертки (указана в метрологических характеристиках осциллографа); - граница относительной неопределенности, вызванной неточностью определения уровня 0,5 пикового значения импульса (учитывается только при измерении длительности импульса); - граница относительной визуальной неопределенности измерения линейного размера осциллограммы . Эти границы определяют по приближенным формулам: , (8.10)
, (8.11)
где - ширина линии осциллограммы (в делениях или миллиметрах); - размер изображения сигнала по вертикали (в тех же делениях или миллиметрах).
Оценка неопределенности измерения частоты методом сравнения.При измерении частоты методом сравнения (рисунок 8.1) путем регулировки частоты образцового генератора с помощью устройства сравнения достигают выполнения равенства
, (8.12)
где и - целые числа, а - частота измеряемого сигнала.
Рисунок 8.1 - Измерение частоты методом сравнения
В этом случае относительная неопределенность измерения частоты определяется двумя компонентами: относительной неопределенностью частоты образцового источника и относительной неопределенностью установления равенства (8.12) – неопределенностью сравнения . Связь границы абсолютной неопределенности измерения частоты с границей абсолютной неопределенности частоты образцового генератора легко установить с помощью методики оценки неопределенности косвенных измерений [8]
= (8.13)
или, перейдя к относительным неопределенностям, получим
. (8.14)
С учетом неопределенности сравнения
. (8.15)
Оценка границ неопределенности измерения частоты методом внешнего калибратора длительности при линейной развертке.При этом методе происходит сравнение частот сигналов, поданных на вход и вход осциллографа, поэтому в соответствии с формулой (8.15) неопределенность измерения частоты этим методом определяется выражением , (8.16)
если измеряемая частота подана на вход либо
, (8.17)
если исследуемый сигнал подан на вход . Неопределенность частоты образцового генератора либо оценивают по его метрологическим характеристикам, а абсолютная неопределенность сравнения частот определяется степенью неподвижности меток на осциллограмме и составляет от сотых до десятых долей герца. Если абсолютная неопределенность образцового генератора существенно превышает (более 5 раз) абсолютную неопределенность сравнения, то последней можно пренебречь. Неопределенность измерения периода оценивают в соответствии с (8.3) и (8.4). Оценка границ неопределенности измерения частоты методом синусоидальной развертки. В этом случае осуществляется сравнение частот сигналов, поданных на входы и осциллографа, по фигуре Лиссажу (рисунок 8.2). Если фигура неподвижна, справедливо соотношение
, (8.18)
где - частота сигнала, поданного на вход осциллографа; - частота сигнала, поданного на вход осциллографа; - максимальное число пересечений наблюдаемой фигуры Лиссажу с горизонтальной секущей; - максимальное число пересечений наблюдаемой фигуры Лиссажу с вертикальной секущей (см. рисунок 8.2). Примечание: для избежания ошибок в определении числа пересечений, секущие не должны проходить через узел. Так как этот метод является методом сравнения, то
, (8.19)
если исследуемый сигнал подан на вход осциллографа, либо
, (8.20)
если измеряемый сигнал подан на вход .
Рисунок 8.2 - Определение частоты по фигуре Лиссажу
Дальнейшая обработка аналогична разделу Оценка неопределенности измерений частоты и периода. Оценка границ неопределенности измерения частоты методом круговой развертки. В этом методе сравнивают частоту сигнала , поданного на вход управления яркостью луча (вход ) с частотой сигнала , формирующего круговую развертку. Эти частоты (при неподвижных метках) связаны соотношением
, (8.21)
где - число яркостных меток на круговой развертке. В соответствии с разделом Оценка неопределенности измерения частоты методом сравнения , (8.22)
если исследуемый сигнал подан на входы и осциллографа, или
, (8.23)
если исследуемый сигнал подан на вход . Дальнейшая обработка аналогична разделу Оценка неопределенности измерений частоты и периода.
ЛИТЕРАТУРА
1. Метрология, стандартизация и измерения в технике связи. Учеб. Пособие для вузов / Б.П. Хромой, А.В. Кандинов, А.Л. Сенявский и др.: Под ред. Б.П. Хромого. – М.: Радио и связь, 1986. – 424 с. 2. Ф.В. Кушнир, В.Г. Савенко, С.М. Верник. Измерения в технике связи. Учебник для вузов : 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Связь, 1976. – 432 с. 3. Г.Я. Мирский. Электронные измерения : 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Радио и связь, 1986. – 440 с. 4. Частотомеры Ч3-32, Ч3-33, Ч3-34 (43-34А), Ч3-36. Часть I. Методические указания по применению / П.А. Желнов, И.Н. Запасный, В.И. Сметанин, А.Г. Черевко. – Новосибирск: НЭИС, 1988. – 29 с. 5. Методические указания по применению универсальных осциллографов. Часть I / П.А. Желнов, И.Н. Запасный, В.И. Сметанин, А.Г. Черевко. – Новосибирск: НЭИС, 1989. – 37 с. 6. Частотомеры Ч3-32, Ч3-33, Ч3-34 (43-34А), Ч3-36. Часть II. Инструкции по эксплуатации / П.А. Желнов, И.Н. Запасный, В.И. Сметанин, А.Г. Черевко. – Новосибирск: НЭИС, 1988. – 37 с. 7. Оценка неопределенности измерений при экспериментальных исследованиях. Учебное пособие / И.Н. Запасный, Ю.А. Пальчун, В.И. Сметанин и др. – Новосибирск: СибГУТИ, 2001. – 60 с. 8. Н.И. Горлов, И.Н. Запасный, В.И. Сметанин. Оценка инструментальных погрешностей при экспериментальных исследованиях. Методические указания. – Новосибирск: СибГУТИ, 1995. – 27 с.
Доцент, Игорь Николаевич Запасный Доцент, Владимир Иванович Сметанин
©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|