Главная Обратная связь

Дисциплины:






Лабораторная работа №7. Тема: Обработка результатов совместного измерения



Тема: Обработка результатов совместного измерения.

Ход работы:

1. Функция температурной зависимости Rt = f(t) сопротивления катушки имеет вид:

 

.

 

В результате эксперимента получены следующие результаты (заполнить таблицу согласно варианту):

 

  t, °C Rt, Ом
 
 
 
 
 
 
 

 

Определить сопротивление R0 катушки при температуре 0 °С, значение температурного коэффициента расширения α и материала провода, которым намотана катушка.

Для этого преобразуем формулу для :

 

.

 

Тогда эту же формулу можно записать в виде:

 

, (7.1)

 

где ; .

Условные уравнения (их количество – m = 7 для рассматриваемого случая по таблице с исходными данными) имеют вид:

 

(7.2)

то есть:

 

(7.3)

. . .

. . .

. . .

 

3. Составить систему нормальных уравнений и найти значения ее коэффициентов. Для n = 2 система нормальных уравнений имеет вид:

 

; (7.4)

где:

(7.5)

; (7.6)

(7.7)

(7.8)

(7.9)

 

4. Значения и можно определить с помощью определителей. Главный определитель системы:

 

= . (7.10)

 

Частные определители:

= (7.11)

= (7.12)

Тогда:

(7.13)

 

5. Подставив наиболее вероятные значения и в условные уравнения, найти остаточные погрешности nj.

(7.14)

 

6. Найти среднеквадратические отклонения случайных составляющих погрешностей Sx1 и Sx2.

 

; (7.15)

 

7. Найти надежные границы случайных погрешностей:

 

, (7.16)

 

где: tg - табличное значение квантиля распределения Стьюдента для (m – n + 1) степеней свободы. Таблица квантилей распределения Стьюдента приводится в [1], стр.377, таблица №6, а также в конце этой задачи.

8. Найти результат косвенного измерения R0 и a, используя формулы связи:

 

, (7.13)

 

В этом случае результат измерения сопротивления равен:

 

 

Результат измерения температурного коэффициента равен:

 

 

Пример решения:

(m=7; n=2):

 

t, °C Rt, Ом t, °C Rt, Ом
26,06 27,09 28,12 29,17 30,19 31,23 32,26

 



Тогда для данного примера система условных уравнений по формулам (7.2), (7.3) имеет вид:

 

R0(1+20α)=26,06

R0(1+30α)=27,09

R0(1+40α)=28,12

R0(1+50α)=29,17

R0(1+60α)=30,19

R0(1+70α)=31,23

R0(1+80α)=32,26

 

Подставим в эти уравнения данные в соответствии с формулой (7.1) и для данного примера система условных уравнений примет вид:

 

х1+20х2=26,06

х1+30х2=27,09

х1+40х2=28,12

х1+50х2=29,17

х1+60х2=30,19

х1+70х2=31,23

х1+80х2=32,26

 

Находим коэффициенты нормальных уравнений:

= 7;

= = 350;

= 20300;

= 204,12;

= 10495,5.

 

Тогда нормальные уравнения (7.4) имеют вид:

 

7x1+350x2 =204,12;

350x1+20300x2 =10495,5.

 

Средние значения переменных и можно найти при помощи определителей. Главный определитель системы по (7.10) равен:

 

D = = (7 20300) – (350·350) = 19600;

 

Частные определители находим по выражениям (7.11), (7.12):

 

D1 = = (204,12·20300)-(10495,5·350) = 470211

D2 = = (7·10495,5)-(350·204,12) = 2026,5

 

Находим средние значения переменных по формулам (7.13):

 

= D1/D = 470211/19600 = 23,990357;

= D2 /D = 2026,5 /19600 = 0,10339285.

 

Подставляя значения и в условные уравнения, вычисляем конечные ошибки по формуле (7.14):

 

 

ν1 = х1 + 20х2-26,06 = -0,001786

ν2 = х1 + 30х2-27,09 = 0,0021425

ν3 = х1 + 40х2-28,12 = 0,006071

ν4 = х1 + 50х2-29,17 = -0,0100005

ν5 = х1 + 60х2-30,19 = 0,003928

ν6 = х1 + 70х2-31,23 = -0,0021435

ν7 = х1 + 80х2-32,26 = 0,001785

 

Вычисляем сумму:

= 0,00016785714475

 

Среднеквадратичные отклонения результатов решения данной системы нормальных уравнений по формулам (7.15) равны:

 

= 0,0058968195; = 0,0001095011

 

Находим среднеквадратичные отклонения результатов:

 

;

.

Отсюда надежные границы случайных ошибок по формулам (7.16):

 

;

;

где: - коэффициент надежности (квантиль распределения Стьюдента) для Р = 0,95 и (m – n +1=6) равен =2,571. (см.

Результат измерения номинального сопротивления:

 

 

Результат косвенного измерения температурного коэффициента:

;

 

 

 

Окончательно, результаты совместного измерения номинального сопротивления и температурного коэффициента при доверительной вероятности :

R0 = (23,990 0,015) Ом;

 

α = (0,004310 0,000010) K-1.

 

По таблице значений температурных коэффициентов (см. приложение

ниже) можно сделать вывод, что катушка намотана медным проводом.

 

Значение квантиля распределения Стьюдента для 6 степеней свободы =2,571.

Пример решения аналогичной задачи рассмотрен в [8], стр. 305 - 309.

 

Таблица 1.7. Значения температурных коэффициентов.

Материал a, К-1
Медь 0.0043
Железо 0.0065
Алюминий 0.0038
Константан 0.0002
Нихром 0.0001
Вольфрам 0.0048

 

Варианты заданий (Rt, Ом)

 

Номер варианта T, °C
110,78 84,76 62,03 129,14 81,46 94,19 146,34 115,25 67,31 102,03 150,60 72,78 79,12 161,41 75,72 102,08 81,16 135,57 70,04 87,95 91,52 137,71 75,03 70,14 106,02 152,80 76,01 115,15 89,61 62,04 133,66 84,67 94,29 151,52 121,85 70,00 102,06 155,90 75,63 83,64 167,08 80,05 106,12 81,24 140,35 74,08 91,45 96,76 146,61 75,04 70,21 112,30 158,20 79,04 119,54 94,51 62,05 138,21 87,91 94,36 156,65 128,54 72,65 102,08 161,30 78,51 88,21 172,81 84,41 110,18 81,32 145,14 78,13 94,92 102,08 147,42 75,05 70,28 118,40 163,60 82,05 123,92 99,37 62,06 142,81 91,11 94,47 161,84 135,16 75,35 102,10 166,70 81,42 92,74 178,51 88,76 114,21 81,41 149,92 82,16 98,45 107,31 152,31 75,07 70,36 124,50 168,90 82,03 128,32 104,26 62,07 147,35 94,36 94,97 167,02 141,76 78,00 102,12 171,90 84,28 97,30 184,18 93,12 118,25 81,48 154,75 86,17 101,91 112,57 157,15 75,10 70,40 130,60 174,40 88,06 132,71 109,11 62,08 151,93 97,57 94,65 172,15 148,43 80,62 102,14 177,20 87,18 101,84 189,90 97,49 122,28 81,57 159,51 90,22 105,35 107,85 162,01 75,11 70,48 136,70 179,80 91,07 137,09 114,00 62,09 156,48 100,80 94,76 177,32 155,01 83,32 102,16 182,60 90,05 106,42 195,01 101,82 126,35 81,65 164,30 94,23 108,84 123,15 166,92 75,12 70,57 142,8 185,2 94,08

 

Литература

1. Поліщук С.С., Дорожовець М.М., Яцук В.О. та ін. Метрологія та вимірювальна техніка: Підручник/Є.С. Поліщук, М.М. Дорожовець, В.О. Яцук, В.М. Ванько, Т.Г. Бойко; За ред. проф. Є.С. Поліщука. – Львів: Видавництво «Бескид Біт», 2003. – 544с.

2. Воронин Ю.В., Рубцов А.А. Контроль измерительных приборов и специального инструмента. Учебн. пособие для технических училищ. – Машиностроение, 1981. – 200 с.

3. Рудзит Я.А., Плуталов В.Н. Основы метрологии, точность и надежность в приборостроении: Учеб. пособие для студентов приборостроительных специальностей вузов. – М.: Машиностроение,1991. – 304 с.

4. Долина Л.Ф. Стандартизація та метрологія в сфері охорони довкілля. Частина 1. Основи стандартизації та метрології. – Дніпропетровськ Континент. 2004 – 187 с.

5. Шапран Є. М., Остроухов В.І., Могила В.І. Метрологічне забезпечення виробництва Навчальний посібник. – Луганськ СНУ. 2000 – 280 с.

6. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике. – М.: Наука. Главная редакция физико – математической литературы, 1981.

7. Тюрин Н.И. Введение в метрологию. – М.: Изд – во стандартов, 1985.

8. Головко Д.Б. та ін. Основи метрології та вимірювань / Д.Б. Головко, К.Г. Рего, Ю.О. Скрипник. – К.: Либідь, 2001. – 408 с.

9. Кошкин Н.И., Ширкевич М.Г. Справочник по элементарной физике М:, 1965г., 248 с.

 

Учебное издание

 

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к практическим занятиям по дисциплине
“Метрология и основы измерений”

для студентов направлений подготовки 6.050201- системная инженерия и 6. 050202 – автоматизация и компьютерно – интегрированные технологии
дневной и заочной форм обучения

(электронное издание)

 

Составители А.И. Горбунов

П.Ю. Войлов

 

 

Редактор

Техн. редактор

Оригинал - макет

 

 

Подписано к печати

Формат 60х84 1/16. Бумага офсетная. Гарнитура Times.

Печатать офсетная. Усл. печ. 3,02 л. Уч.-вид. 3,4 л.

Тираж екз. Вид. № . Заказ № . Цена договорная.

Видавництво Східноукраїнського національного університету
імені Володимира Даля

Адреса видавництва: 91034, м. Луганськ, кв. Молодіжний, 20а

Телефон: 8(0642)41-34-12. Факс: 8(0642)41-31-60

E-mail: uni@snu.edu.ua

http:// www.snu.edu.ua

 





sdamzavas.net - 2020 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...