Педагогические науки/5. Современные методы преподавания

Онищенко А.Ю, Бурченков Г.К., Затока С.А

Национальный технический университет Украины

«Киевский политехнический институт»

Исследование метрологических характеристик статистического ваттметра

Постановка задачи:

В связи с высокими требованиями к точности измерения удельных потерь мощности перемагничивания магнитомягких материалов все чаще возникает потребность в поиске новых решений этой задачи. Одним из перспективных направлений является использование статистического метода Монте-Карло.

На этом основании был разработан и подробно описан виртуальный прибор, моделирующий процедуру измерения рассматриваемым методом. Прибор можно использовать в дипломных и курсовых работах при проектировании приборов для испытания магнитомягких материалов. Модель позволяет выбрать параметры и оценить методическую погрешность статистического ваттметра.

Исследуются следующие метрологические характеристики:

· Математическое ожидание [Вт]

· SKO [Вт]

· Относительную неопределенность Uotn [%]

результата измерения.

Все результаты представим в графическом виде.

Оценивая средство измерения все чаще на ряду с его точностью ставят еще одну, безусловно важную характеристику, время измерения. Естественно, что время измерения прямо пропорционально связанна с точностью СИ, которая напрямую зависит от количества точек заполнения n. Поэтому рационально будет выбрать то количество, которое будет соответствовать требуемой точности.

Пусть необходимо получить прибор, относительная стандартная неопределенность результата которого соответствует значению 0,5%.

Опыт 1. Построим зависимость и определим необходимое количество точек заполнения. Моделирования провели для разных значений сдвигов фаз, результат представлен на рисунке 1.

рисунок 1

Как видим при n = 9 000 требуемая точность обеспечивается для любого значения сдвига фаз.

Теперь необходимо определить время измерения, необходимое для достижения требуемой точности.

Опыт 2. Построим зависимость .

Рисунок 2

Оценив результат, представленный на рисунке 2, сделаем вывод, что независимо от значения сдвига фаз, для того чтобы обеспечить значение относительной стандартной неопределенности результата измерения необходимо 11 секунд.

Оценим также случайную составляющую погрешности при количестве измерений N=50 для различных значений сдвигов фаз (5, 30, 45, 60, 80) при количестве точек заполнения n=9000.

Опыт 3. Построим зависимость .

Рисунок 3

Заметно что, при различных сдвигах СКО изменяется довольно незначительно, с размахом 0.00005 Вт

Следовательно, для обеспечения погрешности не более 0,5% необходимое количество точек заполнения - 9000 причем время измерения составит 11 секунд.

Из выше приведенных результатов следует, что применение метода Монте-Карло позволит значительно уменьшить погрешность измерения удельных потерь мощности перемагничивания, а так же время измерения.

Данный метод позволяет без дополнительного преобразования получить результат в цифровом виде, а так же дает возможность измерять мощность при малом угле , что особо важно при измерении удельных потерь в магнитомягких материалах.

Литература:

1. Наука и технологии: шаг в будущее: материалы международной научно-практической конференции (Praha, Publishing House, 27.02-05.03.2009). - C. 89-93.

2. Н. А. Виноградова, Я. И. Листратов, Е.В.Свиридов. Разработка прикладного программного обеспечения в среде LabVIEW: Учебное пособие – М.: Издательство МЭИ, 2005.

3. А. Я. Суранов "LabVIEW 7: справочник по функциям", Москва, "ДМК Пресс", 2005г.