Магнитоэлектрический датчик Холла, принцип его действия. Составляющие средства измерения. Описание методов генерации выборок. Проверка гипотезы о равенстве точности измерений. Гипотезы о тождественности эмпирического и теоретического законов для выборок.
Аннотация к работе
Бесконтактные клавишные переключатели на основе эффекта Холла применялись за рубежом довольно широко уже с начала 70-х годов. Если на полупроводник, по которому (вдоль) протекает ток, воздействовать магнитным полем, то в нем возникает поперечная разность потенциалов (ЭДС Холла). Если по пластинке между двумя параллельными сторонами пропустить ток и одновременно поднести к ней постоянный магнит, а к двум другим сторонам квадрата подсоединить провода, то получим генератор Холла (рис., поз. б). Если между магнитом и полупроводником поместить перемещающийся экран с прорезями, получим импульсный генератор Холла. Принцип действия генератора Холла: а - нет магнитного поля, по полупроводнику протекает ток питания - АВ; б - под действием магнитного поля - Н появляется ЭДС Холла - EF; в - датчик Холла Датчик Холла имеет щелевую конструкцию.В цехе выпускается изделие - средство измерения, состоящее из следующих частей: Д - первичный датчик (покупное изделие); У - масштабирующий усилитель (изготавливаемое изделие); АЦП - анологово - цифровой преобразователь (покупное изделие); ЦОУ - цифровое отсчетное устройство; ИСН - источник стабилизированного напряжения. Во время смены случайным образом отбирают n изделий и проводят их комплексные испытания, по результатам которых определяют метрологические характеристики и делают заключение о качестве изделия и технологического процесса. Если в цепи, состоящей из 2-х различных проводников, соединенных между собой в точках 1 и 2, нагревать одну из этих точек соединения, то в цепи появится Э.Д.С., называется термоэлектродвижущей силой и являющаяся разностью функций температур, мест соединения проводников. Подобная термоэлектрическая цепь, составленная из двух проводников (термоэлектродов), называется термопарой. Таким образом, изменение температуры рассматриваемым методом сводится к измерению Э.Д.С., которую термопара развивает при строго постоянной температуре t2 свободного конца.Совокупность всех случайных величин называется генеральной совокупностью. При измерениях генеральная совокупность - непрерывная случайная величина, характеризуемая каким законом распределения. Множество значений случайной величины, полученное в результате наблюдения над нею, называется случайной выборкой. Выборка - конечное множество измерений, взятых из генеральной совокупности случайным образом. На основании центральной предельной теоремы теории вероятностей результатом действия этих причин будет погрешность, распределенная по нормальному закону при условии, что ни одна из этих причин не является существенно преобладающей.Оценка находится путем приравнивания моментов генеральной совокупности соответствующим выборочным моментам, полученным из эксперимента. Оценка математического ожидания: где n - число измерений; x - случайная величина. Оценка дисперсии: Оценка математического ожидания для выборки случайных величин датчика: Полученная оценка математического ожидания m1 = 0.0499 Оценка математического ожидания для выборки случайных величин усилителя: Полученная оценка математического ожидания m2 = 199.9391 Оценка математического ожидания для выборки случайных величин АЦП: Полученная оценка математического ожидания m3 = 0.0012Для определения эмпирического закона распределения от вариационного ряда нужно перейти к статистическому (интервальному) ряду. Для этого вариационный ряд необходимо разбить на N интервалов. Разобьем выборку на 10 интервалов.Разобьем выборку на 10 интервалов. Количество результатов попавших в интервал (ni): 1 3 14 11 18 20 16 9 5 1 Для каждого интервала подсчитываем частости: , где ni - число результатов в i-ом интервале; n - общее колво результатов в выборке. Для каждого интервала подсчитываем частости: , где ni - число результатов в i-ом интервале; n - общее колво результатов в выборке. Интервальным или доверительным оцениванием называют оценивание, при котором по данным выборки определяют интервал, накрывающий истинное значение оцениваемого параметра с заданной вероятностью.Проверка производится для второй выборки и для ее двух разновидностей, заданных через коэффициенты к1 и к2. Такая задача обычно возникает в измерениях одной и той же величины разными приборами или же при проведении серий измерений одним и тем же прибором, но в различных условиях. Первая разновидность выборки, задается через коэффициент к1 =1.02 mx1= к1*mx==203.94Если гипотеза Н0 будет принята, то можно считать, что отличия в значениях mx1 и mx2 обусловлены случайными причинами и обе выборки далее можно использовать совместно. Если же будет принята гипотеза Н1, то различия в значениях mx1 и mx2 будут свидетельствовать о существенных различиях в условиях эксперимента - выборки нельзя далее использовать совместно. Для требований ТЗ полагают n2=? и получают критерий в виде: t <ta,k - принимается гипотеза Н0, о том что измеренное значение mx соответствует требованиям ТЗ (mx=a). 4) Проверка гипотезы о соответствии измеренного значения mx требованиям ТЗ для первой разновидности выборки, заданной через к1 =1.02. t >
План
Содержание
Введение
1. Анализ метрологических характеристик. Средства измерения. Датчик Холла
1.1 Схема изделия, состав, принцип действия
2. Генерация выборок
2.1 Описание методов генерации выборок
2.2 Расчет с помощью метода моментов оценок математического ожидания и дисперсии
2.3 Анализ наличия результатов, которые содержат грубые погрешности или промахи
2.4 Переход к интервальным рядам
2.5 Построение гистограммы и полигона для выборки усилителя
2.6 Определение интервальных оценок первых двух выборок при заданной доверительной вероятности Рд.
3. Гипотезы и их проверки
3.1 Проверка гипотезы о равенстве точности измерений
3.2 Проверка гипотезы о равенстве средних
3.3 Гипотезы о тождественности эмпирического и теоретического законов для всех трех выборок
4. Расчет суммарной погрешности измерения
Заключение
Список использованных источников
Введение
Магнитоэлектрический датчик Холла получил свое название по имени Э. Холла, американского физика, открывшего в 1879 г. важное гальваномагнитное явление. Бесконтактные клавишные переключатели на основе эффекта Холла применялись за рубежом довольно широко уже с начала 70-х годов. Достоинства этого переключателя - высокая надежность и долговечность, малые габариты, а недостатки - постоянное потребление энергии и сравнительно высокая стоимость.
Если на полупроводник, по которому (вдоль) протекает ток, воздействовать магнитным полем, то в нем возникает поперечная разность потенциалов (ЭДС Холла). Возникающая поперечная ЭДС может иметь напряжение только на 3 В меньше, чем напряжение питания.
Рассмотрим полупроводниковую пластинку размером 5х5 мм (см. рис., поз. а). Если по пластинке между двумя параллельными сторонами пропустить ток и одновременно поднести к ней постоянный магнит, а к двум другим сторонам квадрата подсоединить провода, то получим генератор Холла (рис., поз. б). Если между магнитом и полупроводником поместить перемещающийся экран с прорезями, получим импульсный генератор Холла.
Принцип действия генератора Холла: а - нет магнитного поля, по полупроводнику протекает ток питания - АВ; б - под действием магнитного поля - Н появляется ЭДС Холла - EF; в - датчик Холла Датчик Холла имеет щелевую конструкцию. С одной стороны щели расположен полупроводник, по которому при включенном зажигании протекает ток, а с другой стороны - постоянный магнит. В щель датчика входит стальной цилиндрический экран с прорезями. При вращении экрана, когда его прорези оказываются в щели датчика, магнитный поток воздействует на полупроводник с протекающим по нему током и управляющие импульсы датчика Холла подаются в коммутатор, в котором они преобразуются в импульсы тока в первичной обмотке катушки зажигания.
Проверку датчика Холла проще всего производить заменой на заведомо исправный, но можно воспользоваться и обыкновенным вольтметром (тестером). У исправного датчика Холла вольтметр, включенный на измерения постоянного напряжения и подключенный к выходу датчика, по мере вращения вала датчика-распределителя должен резко менять показания от примерно 0,4В до величины, не более чем на 3 В отличающейся от напряжения питания. метрологический измерение датчик холл