DC Metrology

laser interferometer - metrology and measurement (NBTE PREP) -TAMIL (Lipiec 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

DC Metrology

Obwody elektryczne prądu stałego


Pytanie 1

Zdefiniuj następujące terminy metrologiczne:

• Niepewność
• Precyzja
• Błąd
• Precyzja
• Identyfikowalność
Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Pozwolę ci zbadać definicje tych terminów!

Uwagi:

Słowa "dokładność" i "precyzja" są często (nieprawidłowo) wymieniane między sobą. Mają jednak wyraźne i oddzielne znaczenia.

Jeśli chodzi o słowo "identyfikowalność", warto omówić metrologię elektryczną jako karierę samą w sobie. Utrzymanie międzynarodowych standardów pomiarów jest pracochłonnym przedsięwzięciem, a wykwalifikowani elektronicy na wszystkich poziomach zaawansowania (technicy, inżynierowie, naukowcy, naukowcy) są potrzebni w wielu miejscach na całym świecie, aby utrzymać system. Choć może wydawać się nudne, metrologia jest niezbędna dla najnowszych badań naukowych, a także dla nowoczesnego przemysłu.

pytanie 2

W laboratoriach chemicznych stosuje się wagi równoważące do precyzyjnego pomiaru masy różnych substancji. Jak dokładnie jest stosowana "skala bilansu" w laboratorium "// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/00523x01.png">

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Skala "bilansu" działa na zasadzie mas w równowadze: nieznana masa jest przeciwdziałająca znanymi masami, dopóki waga nie zarejestruje warunku równowagi.

Uwagi:

Ważną kwestią, którą chcę poruszyć z tym pytaniem, jest to, że skala nie wskazuje nic na stan równowagi (zerowa masa po każdej stronie). Jako takie, podstawowe źródło dokładności w tym systemie pomiarowym nie leży w samym mechanizmie skali! Jest to ważna cecha systemu pomiarowego: wyodrębnianie źródeł niedokładności w bardzo specyficznych częściach systemu, gdzie mogą być ściśle kontrolowane.

pytanie 3

Wyjaśnij, jak działa ten układ elektryczny w podobny sposób do laboratoryjnej skali "bilansu":

Okrąg z literą "G" w nim jest symbolem galwanometru . Jaki praktyczny cel może służyć temu systemowi "# 3"> Odsłoń odpowiedź Ukryj odpowiedź

Galwanometr rejestruje zero wtedy i tylko wtedy, gdy dwa źródła napięcia są dokładnie równe.

Uwagi:

Pierwsze pytanie, które twoi uczniowie mogą zadać, brzmi: "Czym jest galwanometr ?". Niech przeprowadzają badania na ten temat! Odpowiedź jest łatwa do znalezienia.

Następnie uczniowie będą musieli wyjaśnić, w jaki sposób ten system może być użyty do zrobienia czegoś praktycznego. Tak jak laboratoryjna belka wagi służy do pomiaru masy, system ten również mierzy coś. Rzuć wyzwanie swoim uczniom, aby narysowali analogie między składnikami tego systemu a składnikami równowagi laboratoryjnej. Jaką istotną cechę musi mieć standardowe źródło napięcia E, aby był to przydatny system pomiarowy?

Pytanie 4

Jeśli woltomierz ma być używany do bezpośredniego pomiaru napięcia nieznanego źródła, najpierw musi zostać skalibrowany, aby zapewnić dokładny pomiar:

Jaka jest minimalna liczba punktów w zakresie miernika, którą należy skalibrować przy założeniu idealnie liniowej odpowiedzi "// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/00526x02. png ">

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Idealnie liniowy woltomierz, służący do bezpośredniego pomiaru napięcia, musi zostać skalibrowany w dwóch punktach wzdłuż jego zakresu pomiarowego, aby zapewnić dokładność pomiaru.

Woltomierz używany do pomiaru różnicowego musi być kalibrowany tylko w jednym punkcie wzdłuż jego zakresu, a ten pojedynczy punkt to zero.

Uwagi:

Zapytaj uczniów, czy dwa punkty kalibracji w zakresie miernika powinny znajdować się blisko siebie lub w oddaleniu, aby możliwa była jak najlepsza (najobszerniejsza) kalibracja.

Omów łatwiejsze wymagania kalibracyjne miernika różnicowego. Rzuć wyzwanie swoim uczniom na to pytanie: "Czy liniowość woltomierza ma tak duże znaczenie, jeśli jest wykorzystywana do pomiaru różnicowego w porównaniu do tego, czy jest używany do bezpośredniego pomiaru?" Dlaczego lub dlaczego nie?

Pytanie 5

Wyjaśnij najprostszy sposób wykonania kalibracji jednopunktowej na bardzo czułym, precyzyjnym woltomierzu. Jak upewnić się, że woltomierz odbiera stałe wejście o znanej ilości, zwłaszcza bez konieczności posiadania drogiego sprzętu do kalibracji?

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Skróć razem przewody testowe woltomierza. Tworzy to warunek wejściowy o wartości zero woltów.

Uwagi:

Rzuć wyzwanie swoim uczniom na to pytanie: "Jeśli zero jest odpowiednim sygnałem do zastosowania w kalibracji jednopunktowej, to dlaczego nie zostawić dwóch przewodów pomiarowych odłączonych? Dlaczego miałbyś je skracać razem? "

Jeśli zdarzy ci się, że w klasie jest dostępny czuły woltomierz, odpowiedź może być zademonstrowana z łatwością. Jest to szczególnie ważne, gdy woltomierz znajduje się w zakresie "AC millivolt", więc pobiera napięcia z linii zasilania z pobliskich urządzeń elektrycznych i narzędzi.

Pytanie 6

Ten dzielnik napięcia powinien wyprowadzać połowę napięcia akumulatora między punktami A i B:

Jeśli jednak wykonasz to samo doświadczenie za pomocą prawdziwego woltomierza, pomiar uzyskany za pomocą miernika będzie zasadniczo różnił się od tego, co powinno się tam znaleźć, na podstawie prognozy baterii 1/2 E. Wyjaśnij, dlaczego woltomierz rejestruje się tak jak on. Co jest takiego w tym obwodzie, który powoduje, że pomiar jest tak daleko od prognozy, kiedy wiemy dobrze, że inne obwody dzielnika napięcia, które skonstruowaliśmy, nie wykazują żadnego znaczącego błędu "# 6"> Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Obwód ten jest demonstracją woltomierza "obciążającego" obwód, powodując fałszywie niski pomiar.

Uwagi:

Miernik "ładowanie" jest poważnym problemem w metrologii elektrycznej. Podstawową zasadą pomiaru jest to, że przyrząd pomiarowy zawsze w pewnym stopniu wpływa na mierzoną wielkość. W takich przypadkach zakres oddziaływania jest poważny.

Dla tych instruktorów z pewnym doświadczeniem w dziedzinie fizyki kwantowej, proszę powstrzymać się od utrwalania mitu, że ładowanie miernika jest przykładem zasady nieoznaczoności Heisenberga. Zasada Niepewności nie ma nic wspólnego z wpływem przyrządu pomiarowego na coś, co mierzymy. Raczej opisuje niepewność związaną z samą ilością . Jeśli chcesz podzielić się z uczniami prawdziwym, elektrycznym przykładem tej zasady nieoznaczoności, poczekaj, aż uczą się harmonicznych i analizatorów widma, gdzie możesz im powiedzieć, że niemożliwe jest zmierzenie zarówno chwilowej amplitudy sygnału, jak i częstotliwości sygnału nieograniczona pewność.

Pytanie 7

Poniższy obwód woltomierza pozwala uniknąć problemów związanych z "ładowaniem" podczas pomiaru źródeł napięcia o wysokiej rezystancji. Opisz, w jaki sposób obsługiwać ten obwód i jak eliminuje się błąd ładowania za pomocą takiego potencjometrycznego instrumentu:

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Przestaw przełącznik w położenie "Bal" i ustaw potencjometr, aż ruch miernika dokładnie rejestruje zero woltów. Następnie przesuń przełącznik do pozycji "Pomiar" i odczytaj napięcie bezpośrednio z ruchu miernika.

Uwagi:

"Potencjometryczne" pomiary napięcia stałego były powszechne w przemyśle przed pojawieniem się precyzyjnych elektronicznych woltomierzy z wejściami o wysokiej rezystancji. Technika ta jednak z pewnością nie jest przestarzała, a w rzeczywistości jest nadal stosowana w laboratoriach metrologicznych na całym świecie w celu uzyskania jak najdokładniejszych (bez obciążenia) pomiarów napięcia.

Imponujące jest to, że studenci budują potencjometryczny obwód woltomierza za pomocą taniego analogowego VOM (Volt-Ohm-Milliammeter) i mają przewagę nad cyfrowo-woltomierzem o wolnej metodzie, który kosztuje setki dolarów! Im większa rezystancja związana z mierzonym źródłem napięcia, tym poważniejszy jest błąd ładowania dowolnego woltomierza, a tym bardziej, że potencjometryczny instrument potwierdza swoją wartość.

Pytanie 8

Metrologia ogólna była oparta na standardowych artefaktach, ale współczesny trend naukowy dotyczy standardów wewnętrznych . Wyjaśnij, co oznaczają te dwa terminy, a także ich znaczenie w pracy naukowej.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

"Artefakt" jest nieodtwarzalnym obiektem, który arbitralnie jest uznawany za "standard". Dla porównania "wewnętrzny" standard jest powtarzalnym standardem opartym na niezmiennych stałych fizycznych.

Uwagi:

Doskonałym przykładem standardu "artefaktu" jest metalowy pręt, który był międzynarodowym standardem "metr" (metrycznej jednostki długości). Zapytaj swoich studentów, jak wygodne byłoby dla naukowców pracujących na całym świecie skalibrowanie ich wyposażenia, gdyby jedynym podstawowym standardem pomiaru długości był pojedynczy pręt metalowy. Jakie korzyści mogą wynikać z użycia "wewnętrznych" standardów "Panel panelu roboczego - domyślny panel" itemscope>

Pytanie 9

Jaką technologię uważa się obecnie za najnowszą technologię do reprodukcji standardowego wolta ?

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Standard napięcia był oparty na konkretnym typie baterii chemicznej, ale już nie!

Uwagi:

Pytania takie jak ta nigdy nie staną się przestarzałe, nawet jeśli odpowiedź na to pytanie. W chwili pisania tego tekstu (sierpień 2003 r.) Uznana na całym świecie technologia standardowego wolta jest oparta na zjawisku kwantowym znanym jako efekt złącza Josephsona .

Pytanie 10

Jaka technologia jest obecnie uznawana za najnowocześniejszy do odtwarzania standardowego omu ?

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Standard napięcia był oparty na określonej długości specjalnego przewodu, ale już nie!

Uwagi:

Pytania takie jak ta nigdy nie staną się przestarzałe, nawet jeśli odpowiedź na to pytanie. W chwili pisania tego tekstu (sierpień 2003 r.) Uznana na całym świecie technologia standardowego woltów opiera się na zjawisku kwantowym znanym jako Efekt Halla kwantowego .

Pytanie 11

Laboratoria kalibracyjne często odwołują się do wskaźników niepewności testu (TUR), zwykle utrzymując stosunek 4: 1 lub więcej podczas wykonywania kalibracji na instrumentach. Co oznacza ta liczba?

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

"Wskaźnik niepewności testu" odnosi się do tego, o ile dokładniejszy jest przyrząd do kalibracji w porównaniu do kalibrowanego przyrządu.

Uwagi:

Podczas gdy twoi uczniowie mogą nigdy nie musieć obliczać TUR, nadal ważne jest, aby wiedzieć, jaka jest ogólna zasada. Jeśli którakolwiek z nich doświadczy trudności w zrozumieniu koncepcji, zapytaj ją, czy sensowne jest użycie linijki do sprawdzenia kalibracji mikrometru, czy skorzystaj z zegarka na rękę, aby sprawdzić długoterminową stabilność chronografu klasy laboratoryjnej.

  • ← Poprzedni arkusz roboczy

  • Indeks arkusza roboczego

  • Następny arkusz roboczy →