Нормативные ссылки. Создать приложение, которое будет иметь пункт меню «Tasks», в котором будут пункты подменю Task1, Task2 и т.д

 

Создать приложение, которое будет иметь пункт меню «Tasks», в котором будут пункты подменю Task1, Task2 и т.д. Реакция на эти команды – это вызов решения задач из предыдущих лабораторных работ. К каждому пункту меню создать акселераторы, добавить кнопки на панели инструментов, добавить вывод справки о командах в строку состояния. Кроме этого для лабораторной работы № 4 данные ввести с помощью диалогового окна.

Нормативные ссылки

В учебно-методическом пособии к лабораторной работе использованы ссылки на следующие нормативные документы:

ГОСТ 2.301-68 ЕСКД. Форматы.

ГОСТ 21.101-97 СПДС. Основные требования к проектной и рабочей документации.

ГОСТ 6651-94 Термопреобразователи сопротивления. Общие технические условия и методы испытаний.

ГОСТ 23737-79 Меры электрического сопротивления. Общие технические условия.

РМГ 29-99 ГСИ. Метрология. Термины и определения.

 

1 Цели работы

Изучение методики экспериментально-аналитического определения статической характеристики измерительного прибора.

Изучение методики обработки экспериментальных данных.

 

2 Общие сведения

Статической характеристикой средства измерений называется функциональная зависимость между значениями выходной величины и значениями входной величины в равновесных состояниях [1].

В лабораторной работе процедуре определения статической характеристики подвергается измерительный прибор – электронный автоматический уравновешенный мост типа КСМ4, реализующий функции показаний и регистрации измеряемой температуры. Прибор имеет следующие метрологические характеристики: диапазон измерений по температуре от минус 25 до плюс 25 ^ОС, по сопротивлению 89,27…110,7 Ом; класс точности 0,5; номинальная статическая характеристика (НСХ) преобразования 100 М по ГОСТ 6651.

В промышленных условиях прибор работает в комплекте с датчиком – термопреобразователем сопротивления медным типа ТСМ, имеющим такую же НСХ преобразования 100 М и подключенным трехжильным медным кабелем.

Термопреобразователь сопротивления предназначен для преобразования входной измеряемой температуры "t" в выходное электрическое сопротивление "R".

Аналитическая форма теоретической статической характеристики (математической модели статики) термопреобразователя сопротивления типа ТСМ с НСХ преобразования 100 М (при W₁₀₀=1,428) имеет вид

, (1)

где R – сопротивление термопреобразователя при температуре t, Ом;

R0– сопротивление термопреобразователя при температуре 0 оС, Ом;

t – измеряемая температура, оС;

a – температурный коэффициент электрического сопротивления, оС-1.

В свою очередь

R0=100 Ом; a = 4,28´10-3оС-1.

Статическая характеристика может быть представлена в трех формах: аналитической (в виде алгебраического уравнения), табличной и графической (в виде диаграммы).

Статическая характеристика датчика, представленная как функция выходной величины от входной, т.е. R=f₁(t), называется прямой, а представленная как функция входной величины от выходной, т.е. t=f₂(R), называется обратной.

Табличная форма статической характеристики термопреобразователя сопротивления приведена в приложении А.

Теоретическая статическая характеристика датчика (1) получена на основе физических законов и устанавливает детерминистскую связь между выходной и входной величинами.

Прибор КСМ4 предназначен для преобразования входного электрического сопротивления "R" в выходные показания "N".

Теоретическая статическая характеристика прибора, устанавливающая детерминистскую связь между показаниями N, ^ОС, и сопротивлением R, Ом, может быть записана в следующем виде

N=S(R-89,27)-25, (2)

где S – чувствительность (коэффициент передачи) прибора, ^ОС/Ом.

В свою очередь чувствительность прибора с линейной статической характеристикой представляет собой отношение изменения DN, ^ОС, выходной величины к соответствующему изменению DR, Ом, входной величины

.

Экспериментальная статическая характеристика прибора, устанавливающая связь между выходной и входной величинами, будет получена в лабораторной работе методом регрессионного анализа – статистическим методом исследования зависимости случайной величины от одной переменной (при парной регрессии).

При этом сначала проводят экспериментальное определение значений входного сопротивления прибора, соответствующих устанавливаемым на его выходе показаниям. После этого рассматривают совместно выборки значений сопротивлений Riи показаний Ni– получают искомое уравнение регрессии прибора и проверяют его адекватность.

Экспериментальные данные и результаты расчетов записывают в таблицу 1.

Таблица 1 - Результаты наблюдений и расчетов

Ni, oC	Ri1, Ом	Ri2, Ом	Ri, Ом	Di, Ом2	, oC2	Ni×Ri, oC×Ом
-25
-15
-5
+5
+15
+25

 

В графу 1 таблицы внесены показания прибора, в графы 2 и 3 следует записать экспериментально полученные значения входного сопротивления (при увеличении и уменьшении показаний) – для n=6 серий опытов при m=2 опытах в каждой серии, в графу 4 - средние арифметические значения сопротивления для каждой i-ой серии опытов, в графу 5 - значения дисперсий Di, рассчитанные по формуле, приведенной в [ 2 ]:

; (3)

графы 6 и 7 предназначены для записи результатов промежуточных расчетов, выполняемых при определении параметров математической модели статики.

Для проверки воспроизводимости опытов рассчитывают значение критерия Кочрена

(4)

и сравнивают его с табличным значением критерия G т, взятым из таблицы Б.1 приложения Б - при числе степеней свободы f = m – 1 для доверительной вероятности Рдов= 0,95 и числе серий опытов n. Опыты считают воспроизводимыми при выполнении условия Gр< Gт.

С учетом того, что теоретическая математическая модель статики прибора является линейной, корреляционный анализ не проводят и принимают априори уравнение линейной регрессии.

Для расчета параметров b0и b1 математической модели статики прибора, представленной в виде линейного уравнения

, (5)

используют систему уравнений, полученную на основе метода наименьших квадратов [ 3 ]:

(6)

При решении этой системы уравнений значения коэффициентов (параметров математической модели статики) могут быть получены по выражениям [ 4 ]:

, (7)

, (8)

Для облегчения процедуры расчета сумм в системе уравнений заполняют графы 6, 7 в таблице 1.

Для проверки адекватности полученной математической модели по критерию Фишера необходимо предварительно рассчитать значение дисперсии воспроизводимости:

(9)

и соответствующее число степеней свободы .

Затем необходимо рассчитать значение дисперсии адекватности:

, (10)

где - расчетные значения показаний N, полученные по формуле (5);

q - число коэффициентов регрессии.

Соответствующее число степеней свободы .

Расчетное значение критерия Фишера:

. (11)

Если расчетное значение Fрменьше теоретического значения Fт, найденного по таблице Б.2 приложения Б, то уравнение (5) считают адекватным.

 

3 Описание лабораторной установки

Установка содержит прибор типа КСМ4 и рабочий эталон - магазин сопротивлений типа МСР, предназначенный для имитации выходного сопротивления датчика. Электропитание к прибору подается через пакетный выключатель.

 

4 Техника безопасности при выполнении лабораторной работы

Пакетный выключатель, с помощью которого подается напряжение питания к прибору КСМ4, может быть включен только после разрешения преподавателя.

При проведении работы категорически запрещается прикасаться к токоведущим частям установки и клеммам.

На лабораторном столе не должно быть лишних посторонних предметов (пакетов, сумок, одежды, пищевых продуктов).

Категорически запрещается выполнять какие-либо переключения в схеме на лабораторной установке без согласования с преподавателем.

 

 

5 Порядок выполнения работы

5.1 Подготовьте лабораторную установку к проведению эксперимента, выполните для этого следующие операции:

- начертите заготовку таблицы для записей результатов наблюдений и расчетов;

- проверьте правильность сборки схемы на лабораторной установке;

- установите на магазине МСР сопротивление 89,27 Ом.

5.2 Проведите эксперимент по определению результатов наблюдений выходного тока нормирующего преобразователя, выполните для этого следующие операции:

- после включения преподавателем питания моста КСМ4 увеличивайте с помощью магазина МСР входное сопротивление прибора, последовательно устанавливайте его указатель на отметках шкалы: минус 25, минус 15, минус 5, плюс 5, плюс 15, плюс 25 ^ОС – записывайте в графу 2 таблицы 1 соответствующие значения сопротивления: R11, R21, R31, R41, R51, R61;

- увеличив входное сопротивление 110,7 Ом на 0,1 Ом, кратковременно выведите указатель прибора за конечную отметку шкалы и после примерно минутной задержки вновь установите указатель на конечную отметку, запишите значение входного сопротивления R62в графу 3 таблицы;

- уменьшая с помощью магазина МСР входное сопротивление прибора, последовательно устанавливайте его указатель на отметках шкалы: 15, 5, минус 5, минус 15, минус 25 ^ОС – записывайте в графу 3 таблицы 1 соответствующие значения сопротивления: R52, R42, R32, R22, R12.;

5.3 Проведите обработку результатов наблюдений, выполните для этого следующие операции:

- для каждой указанной в таблице 1 числовой отметки шкалы диапазона измерений КСМ4 рассчитайте и запишите в графу 4 таблицы среднее арифметическое значение Ri, например, для первой отметки:

;

- рассчитайте значения дисперсий Di- по формуле (4) и запишите их в графу 5 таблицы;

- рассчитайте значение критерия Кочрена Gp - по формуле (4);

- по таблице Б.1 приложения Б определите табличное значение критерия Кочрена Gт, проверьте выполнение условия Gp <;. Gт. Сделайте заключение о воспроизводимости опытов;

- заполните вспомогательные графы 6 и 7 таблицы, просуммируйте значения в графах 1, 4, 6 и 7, подставьте суммы в выражения (7) и (8), рассчитайте значения коэффициентов регрессии b0и b1;

- запишите полученное уравнение регрессии;

- рассчитайте по формуле (9) значение дисперсии воспроизводимости Dвосп;

- рассчитайте по формуле (5) значения показаний прибора, соответствующие значениям сопротивлений из таблицы 1, по формуле (10) рассчитайте значение дисперсии адекватности Dад;

- рассчитайте значение критерия Фишера Fp- по формуле (11);

- по таблице Б.2 приложения Б определите табличное значение критерия Фишера Fт, проверьте выполнение условия Fp <; FтСделайте заключение об адекватности уравнения регрессии.

 

6 Содержание отчета

Отчет о лабораторной работе должен содержать название работы и следующие разделы: цели работы; технические данные используемых средств измерений (тип, диапазон измерений, класс точности, диапазон изменения выходного сигнала); инструкцию для оператора по выполнению работы; результаты работы: таблицу с экспериментальными и расчетными данными и математические модели статики:

- прибора КСМ4 - теоретическую в аналитической, табличной и графической формах;

- прибора КСМ4 - экспериментальную, полученную после обработки экспериментальных данных - в аналитической, табличной и графической формах.

Отчет должен быть оформлен на листах бумаги формата А4 по ГОСТ 2.301, снабженных рамкой и основной надписью по ГОСТ 21.101.

В приложении В на рисунке В.1 показана форма основной надписи для первого листа отчета, на рисунке В.2 – форма основной надписи для последующих листов.

 

7 Контрольные вопросы

1) Какие функции выполняет прибор типа КСМ4?

2) Что называется статической характеристикой средства измерений?

3) В каких формах могут быть представлены статические характеристики элементов автоматических систем?

4) В чем состоит различие между прямой и обратной статическими характеристиками прибора?

5) Как могут быть записаны в аналитической форме теоретические статические характеристики термопреобразователя сопротивления, прибора КСМ4 и комплекта, состоящего из термопреобразователя сопротивления и прибора КСМ4?

6) Как могут быть представлены в графической форме теоретические статические характеристики термопреобразователя сопротивления, прибора КСМ4 и комплекта, состоящего из термопреобразователя сопротивления и прибора КСМ4?

7) Что называется чувствительностью (коэффициентом передачи) средства измерений с линейной статической характеристикой?

8) Какой порядок экспериментального определения статической характеристики прибора КСМ4?

9) Какая величина называется случайной? Какая случайная величина называется непрерывной, дискретной?

10) Что понимается под детерминистской связью между величинами?

11) Что понимается под статистической связью между величинами?

12) Какой порядок проверки воспроизводимости опытов?

13) Как записывается уравнение линейной регрессии для прибора КСМ4?

14) Какой порядок расчета коэффициентов регрессии при использовании метода наименьших квадратов?

15) Какой порядок проверки адекватности уравнения регрессии?

Список литературы

1 Фарзане, Н. Г. Технологические измерения и приборы [Текст] / Н. Г. Фарзане, Л. В. Илясов, А. Ю. Азим-Заде. – М.: Высшая школа, 1989. – 456 с.

2 Саутин, С. Н. Мир компьютеров и химическая технология [Текст] / С. Н. Саутин, А. Е. Пунин. - Л.: Химия, 1991. - 144 с.

3 Основы научных исследований [Текст] / В. И. Крутов [и др.]; под ред. В. И. Крутова, В. В. Попова. - М.: Высшая школа, 1989. - 400 с.

4 Автоматизация технологических процессов пищевых производств [Текст] / Е.Б. Карпин [и др.]; под ред Е. Б. Карпина. - М.: Пищевая промышленность, 1977. - 431 с.