Metrologi DC

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

$config[ads_text] not found
Anonim

Metrologi DC

DC Litar Elektrik


soalan 1

Tentukan istilah metrologi yang berikut:

• Ketidakpastian
• Ketepatan
• Ralat
• Ketepatan
• Kebolehpercayaan
Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Saya akan membiarkan anda mengkaji definisi istilah ini!

Nota:

Perkataan "ketepatan" dan "ketepatan" sering (salah) bertukar antara satu sama lain. Mereka mempunyai makna yang berbeza dan berasingan, walaupun.

Mengenai perkataan "kebolehkesanan, " anda mungkin ingin menguraikan metrologi elektrik sebagai kerjaya sendiri. Mengekalkan piawaian pengukuran antarabangsa adalah usaha yang intensif, dan orang elektronik berkelayakan di semua peringkat kepakaran (juruteknik, jurutera, penyelidik, saintis) diperlukan di banyak lokasi di seluruh dunia untuk mengekalkan sistem. Walaupun ia mungkin terdengar membosankan, metrologi sangat penting untuk penyelidikan saintifik seni serta industri moden.

Soalan 2

Dalam makmal kimia, skala imbangan digunakan untuk mengukur jisim pelbagai bahan. Bagaimana, betul, adalah skala "keseimbangan" makmal yang digunakan "// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/00523x01.png">

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Skala "keseimbangan" berfungsi berdasarkan prinsip jisim dalam keseimbangan: jisim yang tidak diketahui disangkal dengan jumlah massa yang diketahui sehingga skala mencatat keadaan keseimbangan.

Nota:

Titik penting yang saya ingin berkomunikasi dengan soalan ini adalah bahawa skala tidak ada tetapi menunjukkan keadaan keseimbangan (sifar massa berlebihan di kedua-dua pihak). Oleh itu, sumber utama ketepatan dalam sistem pengukuran ini tidak terletak pada mekanisme skala itu sendiri! Ini adalah kualiti penting sistem pengukuran: untuk mengasingkan sumber ketidaktepatan kepada bahagian-bahagian yang sangat khusus dalam sistem, di mana mereka boleh dikawal ketat.

Soalan 3

Terangkan bagaimana sistem elektrik ini berfungsi dengan cara yang serupa dengan skala "keseimbangan" makmal:

Bulatan dengan huruf "G" di dalamnya adalah simbol untuk galvanometer . Apa tujuan praktikal yang mungkin sistem seperti ini berfungsi "# 3"> Menerangkan jawapan Sembunyikan jawapan

Galvanometer mendaftarkan sifar jika dan hanya jika kedua sumber voltan adalah sama dengannya.

Nota:

Soalan pertama pelajar anda mungkin bertanya ialah, "Apakah galvanometer itu ?" Biarkan mereka melakukan penyelidikan mengenai soalan ini! Jawapannya mudah dicari.

Seterusnya, pelajar anda perlu menerangkan bagaimana sistem ini boleh digunakan untuk melakukan sesuatu yang praktikal. Sama seperti balok-balok makmal yang berfungsi untuk mengukur jisim, sistem ini juga mengukur sesuatu. Cabar pelajar anda untuk menggambar analogi antara komponen sistem ini dan komponen-komponen dari keseimbangan makmal. Apakah ciri penting yang mesti mempunyai sumber voltan standard E agar ini menjadi sistem pengukuran yang berguna?

Soalan 4

Sekiranya voltmeter digunakan untuk secara langsung mengukur voltan sumber yang tidak diketahui, ia mestilah terlebih dahulu ditentukur untuk memastikan pengukuran yang tepat:

Apakah bilangan minimum mata sepanjang julat meter yang perlu ditentukur di, memandangkan andaian tindak balas linear yang sempurna "// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/00526x02. png ">

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Voltmeter sempurna linear, digunakan untuk mengukur voltan secara langsung, perlu dikalibrasi pada dua titik di sepanjang julat ukurannya untuk memastikan ketepatan pengukuran.

Sebuah voltmeter yang digunakan untuk pengukuran perbezaan hanya perlu dikalibrasi pada satu titik di sepanjang rentangnya, dan titik tunggal adalah sifar.

Nota:

Tanyakan kepada pelajar anda jika kedua-dua titik penentukuran pada jarak meter harus berdekatan, atau jauh, untuk penentukuran terbaik (paling komprehensif).

Bincangkan keperluan penentukuran yang lebih mudah bagi meter kebezaan. Hantarkan pelajar anda dengan soalan ini: "Adakah ukuran linearity dari sesuatu voltmeter sama banyak jika ia digunakan untuk membuat pengukuran perbezaan, berbanding jika ia digunakan untuk membuat pengukuran langsung?" Kenapa atau mengapa tidak?

Soalan 5

Terangkan cara paling mudah untuk melakukan penentukuran satu titik pada voltmeter ketepatan yang sangat sensitif. Bagaimanakah anda memastikan voltmeter menerima input tetap kuantiti yang diketahui, terutamanya tanpa peralatan penentukuran yang mahal?

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Ujian voltmeter pendek membawa bersama. Ini mewujudkan keadaan input volt sifar.

Nota:

Hantarkan pelajar anda dengan soalan ini: "Jika sifar adalah isyarat yang sesuai untuk digunakan untuk penentukuran satu titik, maka mengapa tidak hanya meninggalkan kedua ujian membawa terputus? Kenapakah anda menyekat mereka bersama? "

Sekiranya anda mempunyai voltmeter sensitif yang terdapat di dalam bilik darjah, jawapannya boleh ditunjukkan dengan mudah. Ini benar terutamanya jika anda meletakkan voltmeter dalam julat "AC millivolt" supaya ia mengambil voltan talian kuasa yang sesat dari peranti elektrik dan utiliti berhampiran.

Soalan 6

Pembahagi voltan ini sepatutnya mengeluarkan separuh voltan bateri antara mata A dan B:

Walau bagaimanapun, jika anda melakukan eksperimen yang sama menggunakan voltmeter sebenar, pengukuran yang diperolehi dengan meter akan sangat berbeza daripada apa yang sepatutnya berada di sana, berdasarkan ramalan bateri 1/2 E. Terangkan mengapa voltmeter mendaftarkannya. Apakah yang dimaksudkan dengan litar ini yang menyebabkan pengukuran menjadi jauh dari ramalan, apabila kita tahu dengan lancar bahawa litar pembahagi voltan lain yang kita telah bina tidak menunjukkan apa-apa ralat yang ketara "# 6"> Menerangkan jawapan Sembunyikan jawapan

Litar ini adalah demonstrasi voltmeter "loading" pada litar, dengan menyebabkan pengukuran yang salah rendah.

Nota:

Meter "loading" adalah masalah serius dalam metrologi elektrik. Ini adalah prinsip dasar pengukuran bahawa alat ukur sentiasa memberi kesan kepada kuantiti yang diukur, sedikit sebanyak. Dalam kes seperti ini, sejauh mana kesannya teruk.

Bagi mereka yang mempunyai latar belakang dalam fizik kuantum, sila mengelakkan daripada mengekalkan mitos bahawa muatan muatan adalah contoh Prinsip Ketidakpastian Heisenberg. Prinsip Ketidakpastian tidak ada kaitan dengan kesan alat ukur pada sesuatu yang kita ukur. Sebaliknya ia menggambarkan ketidakpastian yang wujud pada kuantiti itu sendiri . Jika anda ingin berkongsi contoh elektrik yang benar tentang prinsip ketidakpastian ini dengan pelajar anda, tunggu sehingga mereka belajar harmonik dan penganalisis spektrum, di mana anda boleh memberitahu mereka adalah mustahil untuk mengukur kedua-dua amplitud merta isyarat dan kekerapan isyarat dengan kepastian tanpa had.

Soalan 7

Litar voltmeter berikut mengelakkan masalah "memuatkan" apabila mengukur sumber voltan rintangan tinggi. Huraikan cara mengendalikan litar ini, dan bagaimana ralat pemuatan dihilangkan dengan menggunakan instrumen potentiometrik seperti :

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Gerakkan suis ke kedudukan "Bal" dan sesuaikan potensiometer sehingga pergerakan meter mendaftarkan sifar sifar dengan tepat. Kemudian, alihkan suis ke kedudukan "Meas" dan baca voltan terus dari pergerakan meter.

Nota:

Pengukuran voltan DC "Potentiometrik" digunakan untuk menjadi biasa dalam industri sebelum kedatangan voltmeters elektronik ketepatan dengan input rintangan tinggi. Teknik ini, bagaimanapun, tidak semestinya usang, dan sebenarnya masih digunakan dalam makmal metrologi di seluruh dunia untuk mendapatkan pengukuran voltan yang paling tepat (tanpa beban) yang mungkin.

Adalah menarik untuk mempunyai pelajar membina litar voltmeter potentiometrik menggunakan VOM analog murah (Volt-Ohm-Milliammeter), dan mengalahkan beratus-ratus dolar yang berkualiti tinggi bacaan, makmal digital berkualiti tinggi. Semakin besar rintangan yang wujud pada sumber voltan yang diukur, semakin teruk kesalahan pemuatan mana-mana voltmeter, dan semakin banyak alat potentiometrik membuktikan nilainya.

Soalan 8

Metrologi umum digunakan untuk berdasarkan artifak standard, tetapi trend saintifik moden adalah ke arah standard intrinsik . Jelaskan apa maksud kedua-dua istilah ini, serta kepentingan mereka dalam kerja saintifik.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

"Artefak" adalah objek yang tidak dapat ditiru semula yang secara saksama dianggap "standard". Piawaian "intrinsik", dengan perbandingan, adalah piawaian yang boleh dihasilkan berdasarkan pemalar fizikal yang tidak berubah.

Nota:

Satu contoh hebat dari "artifak" ialah bar logam yang digunakan sebagai standard antarabangsa untuk "meter" (unit metrik panjang). Tanya kepada pelajar anda betapa mudahnya para saintis yang bekerja di seluruh dunia untuk menentukur peralatan mereka jika satu-satunya standard utama untuk pengukuran panjang adalah satu bar logam. Manfaat apa yang boleh diperolehi daripada penggunaan "intrinsik" standard "panel kerja panel panel lalai" itemks>

Soalan 9

Teknologi apa yang kini dianggap sebagai canggih untuk menghasilkan voltan standard?

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Standard voltan yang digunakan adalah berdasarkan jenis bateri kimia tertentu, tetapi tidak lagi!

Nota:

Soalan-soalan seperti ini tidak akan menjadi usang, walaupun jawapannya mungkin. Pada masa penulisan ini (Ogos 2003), teknologi yang diiktiraf di peringkat antarabangsa untuk voltan standard adalah berdasarkan fenomena kuantum yang dikenali sebagai kesan Josephson Junction .

Soalan 10

Teknologi apa yang kini dianggap sebagai canggih untuk menghasilkan semula ohm standard?

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Piawaian voltan yang digunakan adalah berdasarkan panjang wayar khusus tertentu, tetapi tidak lagi!

Nota:

Soalan-soalan seperti ini tidak akan menjadi usang, walaupun jawapannya mungkin. Pada masa penulisan ini (Ogos 2003), teknologi yang diiktiraf di peringkat antarabangsa untuk voltan standard adalah berdasarkan fenomena kuantum yang dikenali sebagai Kesan Dewan Kuantum .

Soalan 11

Makmal penentukuran seringkali merujuk kepada Rasio Ketidakpastian Ujian (TUR's), biasanya memegang kepada nisbah 4: 1 atau lebih ketika melaksanakan kerja penentukuran pada instrumen. Apakah arti angka ini?

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

"Nisbah Ketidakpastian Ujian" merujuk kepada berapa lebih tepat instrumen kalibrasi dibandingkan dengan instrumen yang ditentukur.

Nota:

Walaupun pelajar anda mungkin tidak perlu mengira TUR, masih penting bagi mereka untuk mengetahui apa prinsip umum. Jika mana-mana daripada mereka mengalami kesulitan memahami konsep, tanyakan kepada mereka jika ia masuk akal untuk menggunakan pemerintah untuk memeriksa penentukuran mikrometer, atau menggunakan jam tangan untuk memeriksa kestabilan jangka panjang kronograf gred makmal.

  • ← Lembaran Kerja Sebelumnya

  • Indeks Lembaran Kerja

  • Lembaran kerja seterusnya →