Отчёт по практическому занятию № 1 «Изучение погрешностей измерений. Обработка исходной выборки» Практика в Excel и Multisim (2022 год)
Дисциплина «Измерение и контроль параметров электронных компонентов и средств»
Целью работы является изучение погрешностей измерений, а также обработка исходной выборки и практика в Excel и Multisim.
В данной лабораторной работе были получены навыки работы в ПО Multisim 14 и рассчитаны погрешности измерений. Также проведена оценка погрешностей измерений и построены графики (гистограммы).
Была изучена инструментальная погрешность на примере выбранного оборудования – мультиметр MS-8269.
Была выполнена обработка исходной выборки, для которой были оценены среднее арифметическое значение результатов измерений, медиана, размах, дисперсия, среднеквадратическое отклонение по выборке, коэффициент вариации, коэффициент осцилляции и доверительный интервал.
Часть 1. Работа в ПО Multisim
Multisim является программой с многооконным графическим интерфейсом, позволяющим строить и редактировать схемы, модели и изображения компонентов, а также представлять результаты расчетов в удобном графическом виде.
Рисунок 1. Схема электрическая принципиальная объекта исследования. Оригинал
Рисунок 2. Схема электрическая принципиальная объекта исследования, сформированная в ПО Multisim
Рисунок 3. Результат анализа метода Монте-Карло
С помощью анализа методом Монте-Карло находят минимальное, максимальное и среднее значения выходного сигнала, определяют дисперсию (разброс) сигналов. Такой анализ важен перед началом серийного производства проектируемого устройства. При моделировании методом Монте-Карло происходит изменение номиналов радиоэлементов по случайному закону. Делается большое число запусков программы (несколько сотен) при различных номиналах радиоэлементов и строится статистический график.
Часть 2.1. Работа в ПО Excel. Результаты измерений
1.
Таблица 1. Таблица результатов измерений
|
Выбор |
№ п/п |
Резисторы |
Номинал, Ом |
Для расчёта R |
Коэф. Усиления |
Входное напр., В |
Выходное напр. (ИСТИНА), В |
|
|
0 |
R0 |
10000 |
|
|
3 |
|
|
ДА |
1 |
R1 |
18700 |
18700 |
0,868092692 |
2,604278075 |
|
|
ДА |
2 |
R2 |
37500 |
37500 |
|||
|
НЕТ |
3 |
R3 |
75000 |
0 |
|||
|
ДА |
4 |
R4 |
150000 |
150000 |
Рисунок 4. Листинг в ПО Excel. Результаты измерений
2.
Рисунок 5. Листинг в ПО Excel. Оценка абсолютной погрешности
3.
Рисунок 6. Листинг в ПО Excel. Оценка относительной погрешности
Рисунок 7. Листинг в ПО Excel. Оценка приведенной погрешности
Таблица 2. Таблица для инструментальной погрешности
|
MS-8269 |
|
|
min Диапазон DC, В |
0,2 |
|
max Диапазон DC, В |
1000 |
|
Погрешность, % |
0,5 |
|
Е.М.Р. |
1 |
|
Разрядность общая |
3,5 |
|
Разрядность DC |
3 |
|
Выставленный диапазон DC, В |
20 |
|
Цена деления для max DC, В |
1 |
|
Цена деления для выставленного DC, В |
0,01 |
|
ЕМР для выставленного диапазона, В |
0,01 |
|
Количество уровней дискретизации |
2000 |
Часть 2.2. Работа в ПО Excel. Обработка исходной выборки.
Таблица 3. Таблица результатов обработки исходной выборки
|
Min |
Среднее |
Max |
|
2,2805696 |
2,624469505 |
2,9631322 |
Таблица 4. Таблица результатов обработки исходной выборки
|
Медиана |
Размах |
Дисперсия |
|
2,63412 |
0,63636 |
0,011615788 |
Таблица 5. Таблица результатов обработки исходной выбрки
|
СКО |
Коэффициент вариации |
Коэффициент осцилляции |
|
0,107776565 |
0,041066038 |
24,24718591 |
Таблица 6. Таблица результатов обработки исходной выборки
|
Доверительный интервал |
|
|
Нижняя граница |
Верхняя граница |
|
2,526343435 |
2,741896565 |
Таблица 7. Таблица результатов обработки исходной выборки
|
Доверительный интервал B |
|
|
Нижняя граница |
Верхняя граница |
|
2,473637304 |
2,827791096 |
Рисунок 8. Листинг в ПО Excel. Оценка доверительного интервала
Таблица 8. Таблица для построения гистограммы
|
Карман |
Частота |
Столбец1 |
|
|
2,28057 |
0 |
|
|
|
2,314698 |
1 |
Среднее |
2,624469505 |
|
2,348826 |
0 |
Стандартная ошибка |
0,010724169 |
|
2,382954 |
0 |
Медиана |
2,63412 |
|
2,417082 |
1 |
Мода |
#Н/Д |
|
2,45121 |
2 |
Стандартное отклонение |
0,107776565 |
|
2,485338 |
5 |
Дисперсия выборки |
0,011615788 |
|
2,519467 |
7 |
Эксцесс |
0,610420507 |
|
2,553595 |
14 |
Асимметричность |
0,064697035 |
|
2,587723 |
9 |
Интервал |
0,63636 |
|
2,621851 |
5 |
Минимум |
2,30208 |
|
2,655979 |
18 |
Максимум |
2,93844 |
|
2,690107 |
15 |
Сумма |
265,07142 |
|
2,724235 |
10 |
Счет |
101 |
|
2,758363 |
5 |
|
|
|
2,792492 |
5 |
|
|
|
2,82662 |
0 |
|
|
|
2,860748 |
1 |
|
|
|
2,894876 |
2 |
|
|
|
2,929004 |
0 |
|
|
|
2,963132 |
1 |
|
|
|
Еще |
0 |
|
|
Рисунок 8. Гистограмма
Выводы
В результате выполнения данной работы, были получены навыки работы в ПО Multisim 14, были рассчитаны абсолютная, относительна, приведенная и случайная погрешности. А также построены графики для оценки данных результатов.
Проведен анализ инструментальной погрешности и произведена обработка исходной выборки. Для этого была произведена оценка размаха, дисперсии, среднеквадратического отклонения по выборке, коэффициента вариации, коэффициента осцилляции и доверительного интервала.
////////////////////////////