DC-metrologi

DC-8 Testimoni GMF untuk P2 Metrologi LIPI (Kan 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

DC-metrologi

DC elektriske kretser


Spørsmål 1

Definer følgende metrologiske vilkår:

• Usikkerhet
• Nøyaktighet
• Feil
• Presisjon
• Sporbarhet
Avslør svar Skjul svar

Jeg lar deg undersøke definisjonene på disse vilkårene!

Merknader:

Ordene "nøyaktighet" og "presisjon" blir ofte (feil) vekslet med hverandre. De har forskjellige og separate betydninger, skjønt.

Når det gjelder ordet "sporbarhet", vil du kanskje utdype elektrisk metrologi som en karriere i seg selv. Opprettholde internasjonale målestandarder er en arbeidsintensiv innsats, og kvalifiserte elektronikkfolk på alle nivåer av kompetanse (teknikere, ingeniører, forskere, forskere) trengs på mange steder rundt om i verden for å opprettholde systemet. Selv om det kan høres kjedelig, er metrologi avgjørende for toppmoderne vitenskapelig forskning og moderne industri.

Spørsmål 2

I kjemiske laboratorier brukes balansevekter til å måle masse av forskjellige stoffer nøyaktig. Hvordan, akkurat, er en laboratorie "balanse" skala brukt "// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/00523x01.png">

Avslør svar Skjul svar

En "balanse" -skala virker på prinsippet om massene i likevekt: Den ukjente massen motvirkes med kjente mengder masse til skalaen registrerer en balanse.

Merknader:

Det viktige punktet jeg ønsker å kommunisere med dette spørsmålet er at skalaen ikke gjør noe, men viser en tilstand av balanse (null overskuddsmasse på begge sider). Som sådan ligger den primære kilde til nøyaktighet i dette målesystemet ikke innenfor selve skalaen mekanismen! Dette er en viktig kvalitet på et målesystem: å isolere kilder til unøyaktighet til meget spesifikke deler av systemet, der de kan være tett kontrollert.

Spørsmål 3

Forklar hvordan dette elektriske systemet fungerer på samme måte som en laboratoriebalanse:

Sirkelen med bokstaven "G" i den er et symbol for et galvanometer . Hvilket praktisk formål kan et slikt system tjene "# 3"> Åpen svar Skjul svar

Galvanometeret registrerer null hvis og bare hvis de to spenningskilder er nøyaktig like.

Merknader:

Det første spørsmålet dine studenter sannsynligvis vil stille er, "Hva er et galvanometer ?" La dem gjøre forskningen på dette spørsmålet! Svaret er lett å finne.

Deretter må elevene forklare hvordan dette systemet kan brukes til å gjøre noe praktisk. Akkurat som en laboratoriebalanse-stråle tjener formålet med å måle masse, måler dette systemet også noe. Utfordre elevene dine til å tegne analogier mellom komponentene i dette systemet og komponentene i en laboratoriebalanse. Hvilken viktig funksjon må E-spenningskilden ha for at dette skal være et nyttig målesystem?

Spørsmål 4

Hvis en voltmeter skal brukes til å måle spenningen til en ukjent kilde, må den først kalibreres for å sikre en nøyaktig måling:

Hva er det minste antall poeng langs målerens rekkevidde som det må kalibreres på, gitt antagelsen om perfekt lineær respons? // www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/00526x02. png ">

Avslør svar Skjul svar

En perfekt lineær voltmeter, som brukes til å måle spenningen direkte, må kalibreres ved to punkter langs måleområdet for å sikre måle nøyaktighet.

En voltmeter som brukes til differensial måling må bare kalibreres på et enkelt punkt langs rekkevidde, og at enkeltpunktet er null.

Merknader:

Spør elevene om de to kalibreringspunktene på målerens rekkevidde skal være tett sammen, eller langt fra hverandre, for å få best mulig (mest omfattende) kalibrering.

Diskuter de enklere kalibreringskravene til differensemåleren. Utfordre elevene dine med dette spørsmålet: "Spor målingens linearitet av en voltmeter så mye om den brukes til å gjøre differensialmåling, sammenlignet med om den brukes til å gjøre en direkte måling?" Hvorfor eller hvorfor ikke?

Spørsmål 5

Forklar den enkleste måten å utføre enpunkts-kalibrering på et svært følsomt, presisjons voltmeter. Hvordan sikrer du at voltmeteret mottar et fast innspill av kjent mengde, spesielt uten å ha dyrt kalibreringsutstyr tilgjengelig?

Avslør svar Skjul svar

Kort voltmeterens testledninger sammen. Dette skaper en inngangstilstand på null volt.

Merknader:

Utfordre elevene dine med dette spørsmålet: "Hvis null er et passende signal for bruk med enpunkts-kalibrering, hvorfor ikke bare la de to testledningene frakobles? Hvorfor skal du kutte dem sammen? "

Hvis du har en sensitiv voltmeter tilgjengelig i klasserommet, kan svaret enkelt demonstreres. Dette gjelder spesielt hvis du plasserer voltmeteret i "AC millivolt" -området, slik at det plukker opp strømlinjespenninger fra nærliggende elektriske enheter og verktøy.

Spørsmål 6

Denne spenningsdeleren skal utgjøre halvparten av batteriets spenning mellom punktene A og B:

Men hvis du utfører det samme eksperimentet med en ekte voltmeter, vil målingene som er oppnådd med måleren, være vesentlig forskjellig fra hva som skal være der, basert på en prediksjon på 1/2 E batteri . Forklar hvorfor voltmeteret registrerer som det gjør. Hva er det med denne kretsen som fører til at målingene ligger så langt unna prediksjonen, når vi vet godt at andre spenningsdeler-kretser vi har konstruert, ikke har noen signifikant feil "# 6"> Gi svar svar Skjul svar

Denne kretsen er en demonstrasjon av voltmeter "lasting" på kretsen, ved å forårsake en feilaktig lav måling.

Merknader:

Meter "loading" er et alvorlig problem i elektrisk metrologi. Det er et grunnleggende måleprinsipp at et måleinstrument alltid påvirker mengden som måles, til en viss grad. I slike tilfeller er omfanget av innflytelse alvorlig.

For de instruktørene med litt bakgrunn i kvantfysikk, vær så snill å avstå fra myten om at målerlastingen er et eksempel på Heisenbergs usikkerhetsprinsipp. Usikkerhetsprinsippet har ingenting å gjøre med virkningen av et måleinstrument på noe vi måler. Snarere beskriver det en usikkerhet som ligger i selve mengden . Hvis du vil dele et ekte elektrisk eksempel på dette usikkerhetsprinsippet med elevene dine, vent til de studerer harmoniske og spektrumanalysatorer, der du kan fortelle dem at det er umulig å måle både det øyeblikkelige amplitude av et signal og frekvensen av et signal med ubegrenset sikkerhet.

Spørsmål 7

Følgende voltmeterkrets unngår problemer med å "laste" ved måling av høyspennings spenningskilder. Beskriv hvordan du bruker denne kretsen, og hvordan lasting av feil elimineres ved å bruke et slikt potensiometrisk instrument:

Avslør svar Skjul svar

Flytt bryteren til "Bal" -posisjonen og juster potensiometeret til målerbevegelsen registrerer nøyaktig nøyaktig null. Deretter flytt bryteren til "Meas" -posisjonen og les spenningen direkte fra målerbevegelsen.

Merknader:

"Potensiometriske" DC spenningsmålinger pleide å være vanlig i industrien før adventen av presisjons elektroniske voltmetere med høy motstandsinngang. Teknikken er imidlertid absolutt ikke foreldet, og er faktisk fortsatt ansatt i metrologiske laboratorier over hele verden for å oppnå de mest nøyaktige (ikke-last) spenningsmålinger som er mulige.

Det er imponerende å få elevene til å bygge en potensiometrisk voltmeterkrets ved hjelp av en billig analog VOM (Volt-Ohm-Milliammeter), og har den bedre enn en direkteavlesning, digital laboratoriekvalitets voltmeter som koster hundrevis av dollar! Jo større motstanden som er forbundet med spenningskilden som måles, desto alvorligere er feilfeilen til en hvilken som helst voltmeter, og jo mer et potensiometrisk instrument viser sin verdi.

Spørsmål 8

Generell metrologi pleide å være basert på standard artefakter, men den moderne vitenskapelige trenden er mot egensikkerhet . Forklar hva disse to begrepene betyr, samt deres betydning i vitenskapelig arbeid.

Avslør svar Skjul svar

En "gjenstand" er en ikke-reproduserbar gjenstand som vilkårlig anses som "standard". En "intern" standard er i sammenligning en reproduserbar standard basert på uforanderlige fysiske konstanter.

Merknader:

Et godt eksempel på en "artefakt" -standard er metallbjelken som pleide å være den internasjonale standarden for "meter" (metrisk enhet av lengde). Spør elevene om hvor praktisk det ville være for forskere som jobber rundt i verden å kalibrere utstyret dersom den eneste primære standarden for lengdemålingen var en enkelt metallbøyle. Hvilke fordeler kan være avledet fra bruk av "inneboende" standarder "panel panel-standard panel"

Spørsmål 9

Hvilken teknologi er for tiden ansett som toppmoderne for å reprodusere standard volt ?

Avslør svar Skjul svar

Spenningsstandarden pleide å være basert på en bestemt type kjemisk batteri, men ikke lenger!

Merknader:

Spørsmål som dette vil aldri bli foreldet, selv om svaret kan. På tidspunktet for denne skrivingen (august 2003), er den internasjonalt anerkjente teknologien for standard volt basert på et kvantfenomen kjent som Josephson Junction- effekten.

Spørsmål 10

Hvilken teknologi er for tiden ansett som toppmoderne for å reprodusere standard ohm ?

Avslør svar Skjul svar

Spenningsstandarden pleide å være basert på en spesifisert lengde på spesiell ledning, men ikke lenger!

Merknader:

Spørsmål som dette vil aldri bli foreldet, selv om svaret kan. På tidspunktet for denne skrivingen (august 2003), er den internasjonalt anerkjente teknologien for standard volt basert på et kvantum fenomen kjent som Quantum Hall Effect .

Spørsmål 11

Kalibreringslaboratorier refererer ofte til Test Uncertainty Ratios (TURs), som vanligvis holder i forholdet 4: 1 eller mer ved utførelse av kalibreringsarbeid på instrumenter. Hva betyr denne figuren?

Avslør svar Skjul svar

"Test Usikkerhet Ratio" refererer til hvor mye mer presis kalibreringsinstrumentet er sammenlignet med instrumentet som blir kalibrert.

Merknader:

Mens elevene kanskje ikke må beregne TUR, er det fortsatt viktig for dem å vite hva det generelle prinsippet er. Hvis noen av dem opplever vanskeligheter med å forstå konseptet, spør dem om det er noe fornuftig å bruke en lineal for å sjekke kalibreringen av en mikrometer, eller å bruke et armbåndsur for å sjekke stabiliteten i en laboratoriekvalitetskronograf på lang sikt.

  • ← Forrige regneark

  • Regneark Indeks

  • Neste regneark →