ЛПЭМ 1 (Лабораторный практикум), страница 3

Действительное значение физической величины - значение физической величины, найденное экспе-риментальным путём и настолько приближающееся к истинному значению, что для данной цели может быть использовано вместо него. Информацию о значении физической величины, получаемую при измерении, называют измерительной информацией.

По размерности различают абсолютную X, относи-тельную и приведённую _пр погрешности

, (2.7)

. (2.8)

Класс точности средства измерения – максимальная приведённая погрешность измерения, выраженная в процентах и округлённая до ближайшего большего зна-чения из нормального ряда чисел: (1; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0)ⁿ, где n = -2, - 1; 0; 1; 2 и т.д.

Класс точности средств измерений характеризует их точностные свойства, но не является непосредственным показателем точности измерений, выполняемых с помощью этих средств, так как точность зависит также от метода измерений и условий их выполнения.

Класс точности К

К = _{пр max} 100 = 100. (2.9)

Поверка – это операция сравнения показаний рабочего (поверяемого) средства измерения с образцовым для определения его погрешности или поправки к его показаниям.

Класс точности образцового средства измерения при поверке должен быть по крайней мере в три раза меньше, чем у поверяемого.

По способу получения численного значения измеряе-мой величины выделяют следующие виды измерений: прямые, косвенные, совокупные и совместные.

Прямыми называют такие измерения, при которых значение измеряемой величины определяют непос-редственно из опытных данных (измерение температуры термометром, длины - линейкой).

Косвенными называют такие измерения, при которых измеряемую величину определяют на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям. Примеры косвенного измерения: определение плотности однородного тела по его массе и геометрическим размерам; удельного электрического сопротивления проводника - по его сопротивлению, длине и площади поперечного сечения, расхода - по перепаду давления на сужающем устройстве и т.п.

При совокупных измерениях числовые значения измеряемой величины вычисляют решением системы уравнений, полученных из совокупности прямых измерений одной или нескольких одноимённых величин (например, определение температурного коэффициента линейного расширения).

Совместные измерения предусматривают одно-временное измерение двух или нескольких неодно-имённых величин для отыскания зависимости между ними.

Совокупные и совместные измерения применяют, как правило, в научно-исследовательской практике.

Прямые измерения проводят следующими основными методами: непосредственной оценки, дифференциаль-ным, противопоставления и нулевым.

Методом непосредственной оценки измеряемая величина преобразуется в выходную величину прибора, т.е. приборы непосредственно показывают измеряемую величину. Метод непосредственной оценки широко используют в приборах промышленного контроля (манометры, термометры и др.).

При дифференциальном (разностном) методе прибор непосредственно определяет разность между измеряемой и некоторой известной величиной (мерой), после чего измеряемую величину находят алгебраическим сложением. Дифференциальный метод широко исполь-зуют в приборах автоматического анализа состава и свойств веществ при наличии мешающих факторов - температуры, шумов и т.п.

Метод противопоставления - это метод сравнения с мерой, при котором измеряемая величина и величина, воспроизводимая мерой, одновременно воздействуют на прибор сравнения, с помощью которого устанавливается соотношение между этими величинами. Значение измеряемой величины находят после достижения равновесия по значению уравновешивающей (известной)

величины. Например, на рычажных весах массу взвеши-ваемого груза определяют по массе установленных гирь.

Нулевой (компенсационный) метод - это метод срав-нения с мерой, при котором результирующий эффект воз-действия величин на прибор сравнения доводят до нуля.

1. Порядок выполнения работы

Цель практикума

Целью лабораторного практикума является изучение методов и средств измерений экологических параметров, приобретение навыков работы с ними и обработки результатов измерений, измерение экологических параметров.

Приборы и оборудование для проведения работы

1. Микропроцессорный рН-метр ЭКОТЕСТ-2000.

2. Микропроцессорный фотоколориметр КФК-3.

3. Рефрактометр ИРФ 454 Б2М.

4. Автоматический частотный кондуктометр ЛК-01.

5. Химические реактивы (KCl, NaCl).

6. Термометр стеклянный, диапазон измерения 0 – 100 ^оС, цена деления 0,1 ^оС.

7. Стеклянная посуда.

8. Магазин сопротивлений Р-4830.

Меры безопасности

Запрещается приступать к работе на лабораторной установке, не изучив настоящий практикум.

К выполнению лабораторной работы допускаются лица, прошедшие инструктаж по технике безопасности при работе с электрическими приборами и противопожар-ным мероприятиям.

После инструктажа по технике безопасности и выясне-ния всех возникших вопросов студент должен расписать-ся в лабораторном журнале.

С целью обеспечения безопасности работы на установке следует строго выполнять правила, изложен-ные в инструкции.

Зажим заземления на корпус блоков должен быть электрически соединён с корпусом заземления.

Каждый студент должен находиться на рабочем месте, указанном ему преподавателем при проведении лабора-торной работы.

При обращении со стеклянной посудой (мерные цилиндры, стаканы, колбы и пр.) следует соблюдать особую осторожность.

Преподаватель несёт ответственность за соблюдение правил техники безопасности при проведении лаборатор-ных работ.

Запрещается:

- передвигать свободно стоящие приборы и лабора-торные установки;

- работать на установке при неисправном оборудовании;

- подключать и отсоединять разъёмы и провода при включённом питании;

- работать в лаборатории одному студенту;

- выходить из лаборатории без разрешения преподава-теля;

- самовольно включать и выключать приборы.

В случае травмы необходимо поставить об этом в известность преподавателя и тут же обратиться в медпункт МГУИЭ (тел. 9-63).

Порядок проведения работы

Задание 1.

Определить статическую характеристику средства измерения.

Выполнение задания.

Снимите значения выходного сигнала в зависимости от входного в 5 – 10 точках диапазона измерения. Затем снимите значения выходного сигнала, двигаясь в обратную сторону.

Повторите опыт ещё раз.

Результаты измерений занесите в таблицу.

Задание 2.

Измерить тот или иной экологический параметр.

Выполнение опыта.

Измерьте по заданию преподавателя экологический параметр жидкой среды (удельную электрическую проводимость раствора, его рН, концентрацию ионов, оптическую плотность или коэффициент преломления).

Задание 3.

Получить массив данных в одной точке диапазона измерения.

Выполнение опыта.

Проведите 40 измерений выходного сигнала, приближаясь к этому значению со стороны больших и меньших значений входного сигнала.

Запишите значения выходного сигнала.

Задание 4.

Обработка результатов измерений.

Выполнение опыта

Используя программы АСК и МАСК, с помощью компьютера получите значения линейной (коэффициенты a, b) или квадратичной (коэффициенты a, b и c) аппроксимации экспериментальных данных, а также ошибки аппроксимации , .

Введите массив данных, снятых в одной точке диапазона измерения, получите и запишите значения оценок математического ожидания и СКО для трёх, пяти, десяти, пятнадцати, двадцати, тридцати и сорока измере-ний.

По заданной преподавателем доверительной ве-роятности Р и числу измерений N найдите коэффициент Стьюдента t_Ст, а затем границу доверительного интерва-ла Х. В соответствие с ГОСТ запишите результат измерения.

Пользуясь измеренными и действительными значениями величины, определите абсолютную, относительную и приведённую погрешности измерения.

Определите метрологические характеристики средства измерения.

Постройте гистограмму и полигон распределения показаний средства измерения в одной точке диапазона.

Проверьте нормальность закона распределения массива данных, снятых в одной точке диапазона измерения.

Выбрав наибольшую приведённую погрешность, сравните её с классом точности средства измерения.

Сделайте вывод о метрологической пригодности поверяемого средства измерения.

Отчёт о лабораторной работе должен содержать:

- краткое описание принципа действия прибора и его устройство;

- схему лабораторной установки (схему измерения);

- результаты измерения концентрации вещества в раст-воре и заключение об экологической чистоте жидкости;

- результаты измерений и их обработки: аналитические выражения статической характеристики с ошибками аппроксимации; массив данных, снятых в одной точке диапазона измерения; значения оценок математического ожидания и СКО для 3, 5, 10, 15, 20, 30 и 40 измерений; результат измерения по ГОСТу;

- максимальную абсолютную, относительную и приве-дённую погрешности измерения;