Измерение неэлектрической величины

      Московский Государственный  Открытый Университет.

 

Кафедра «Информационные системы и измерительные технологии»

 

 

 

                                                               

 

 

 

 

Курсовой проект по дисциплине

«Методы и средства измерения»

 

 

 

 

 

                                                                     Выполнил:                             

студентка третьего курса                                           

                                                                            Короткова А.С.

                                                                                            Шифр:

                                                             608332

                                                                     Факультет:

                                                                               Информатики и

                                                                                   радиоэлектроники

                                                                              Специальность:

                                                                                     200106\с (190900\с)        

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Москва 2011 год. 

   

 

Содержание

 

1. Прямые измерения	3
1.1 Однократные измерения	4
1.2 Многократные измерения	5
2. Косвенные измерения	12
2.1 Расчет погрешности  косвенного измерения	13
3. Измерение неэлектрической  величины	15
3.1 Погрешности индуктивных преобразователей	19
Приложения	20
Список использованной литературы	23

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Прямые измерения

 

Для измерения постоянного  тока возьмем прибор амперметр магнитоэлектрической системы. Магнитоэлектрические приборы  состоят из измерительной цепи, измерительного механизма и отчетного устройства. Конструктивно измерительный механизм может быть выполнен либо с подвижным  магнитом, либо с подвижной катушкой. На рис. 1 показана конструкция прибора  с подвижной катушкой.

 

Постоянный магнит 1, магнитопровод с полюсными наконечниками 2 и неподвижный сердечник 3 составляют магнитную систему механизма. В зазоре между полюсными наконечниками и сердечником создается сильное равномерное радиальное магнитное поле, в котором находится подвижная прямоугольная катушка 4, намотанная медным или алюминиевым проводом на алюминиевом каркасе. Катушка (рамка) может поворачиваться в зазоре на полуосях 5 и 6. Спиральные пружины 7 и 8 создают противодействующий момент и используются для подачи измеряемого тока от выходных зажимов прибора в рамку. Рамка жестко закреплена со стрелкой 9. Для балансировки подвижной части имеются передвижные грузики 10.

 

 

 

 

 

 

Для измерения постоянного  тока возьмем прибор Амперметр М4272 (рис.2)

 

Рис.2

Данный  прибор имеет следующие технические  характеристики:

 

Предел измерения, А	0-100
Способ включения	непосредственно
Класс точности, %	1,5
Номинальная частота, Гц	-
Условия эксплуатации	-30...+50°С , 90% при температуре +30°С . Вибропрочность: ускорение 5...30м/с2, частота 10... 70Гц
Габаритные размеры, мм	90*91*92
Масса, кг, не более	0,28

 

 

1.1 Однократное измерение.

Оцениваем и записываем по ГОСТ результат однократного измерения. В результате измерения  получили ток равный:

 

 l₁ =90А                        

l₂ = 91А   

l₃ = 92А

Погрешность результата прямого однократного измерения зависит от многих факторов, но в первую очередь определяется погрешностью используемого СИ. Поэтому в первом приближении погрешность результата измерения можно принять равной погрешности, которой в данной точке диапазона измерений характеризуется используемое СИ. При проведении измерений в нормальных условиях можно считать, что погрешность результата измерений будет равна пределу допускаемой основной и дополнительной погрешности средства измерения. О пределе допускаемой основной и дополнительной погрешности мы судим по классу точности. Класс точности - обобщенная характеристика, определяемая пределами допускаемых основной и дополнительной погрешностей, значения которых устанавливаются в стандартах на отдельные виды средств измерения. Введение классов точности облегчает стандартизацию средств измерений и их подбор для измерений с требуемой точностью.

Зная класс точности СИ, легко  найти максимально допустимое значение абсолютной погрешности для всех точек диапазона:

 

 

Класс точности у данного прибора равен 1,5:

 

 

 

Тогда согласно ГОСТ 8.011-72 результат  однократного измерения можно записать:

I = 91 ±3,75 А;  Р = 0,95.

 

1.2 Многократные  измерения

Произведем n = 20 независимых равноточных измерений той же самой физической величины, действительное значение которой неизвестно. Занесем данные в таблицу:

 

91	92	92	95	94	93	92	90	89	92
91	92	92	90	89	90	90	91	92	92

Поскольку мы произвели небольшое количество измерений n < 30, то для определения доверительного интервала действительного значения физической величины воспользуемся распределением Стьюдента.

 

,

где - доверительный интервал покрывающий неизвестный параметр X _д с надежностью ;

 

- надежность (доверительная вероятность Р) оценки неизвестного

параметра ( задается самостоятельно);

tᵧ - коэффициент Стьюдента, определяется по таблице (приложение 1);

т* - среднее арифметическое результатов отдельных измерений;

 - среднее квадратическое отклонение.

 

Найдем среднее арифметическое результатов отдельных результатов  по формуле:

 

 

Найдем  среднее квадратическое отклонение по формуле:

 

 

Пользуясь таблицей  «Критические точки распределения  Стьюдента» (приложение 1), по = 0,95 и n = 20 находим: tᵧ =2,09 диапазона измерений характеризуется используемое СИ. При проведении измерений в нормальных условиях можно считать, что погрешность результата измерений будет равна пределу допускаемой основной и дополнительной погрешности средства измерения. О пределе допускаемой основной и дополнительной погрешности мы судим по классу точности. Класс точности - обобщенная характеристика, определяемая пределами допускаемых основной и дополнительной погрешностей, значения которых устанавливаются в стандартах на отдельные виды средств измерения. Введение классов точности облегчает стандартизацию средств измерений и их подбор для измерений с требуемой точностью.

Зная класс точности СИ, легко  найти максимально допустимое значение абсолютной погрешности для всех точек диапазона:

 

Класс точности у данного прибора равен 1,5:

 

 

 

Тогда согласно ГОСТ 8.011-72 результат  однократного измерения можно записать:

I = 91 ±3,75 А;  Р = 0,95.