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【關(guān)鍵詞】 直流電位差計(jì) 示值誤差 不確定度
1 適用范圍
適用于直流電位差計(jì)示值誤差測量結(jié)果的不確定度評定。
2 引用文件
(1)JJG123—2004《直流電位差計(jì)》檢定規(guī)程;
(2)JJF1059.1—2012《測量不確定度評定與表示》校準(zhǔn)規(guī)范。
3 概述
(1)測量依據(jù):JJG123—2004《直流電位差計(jì)》檢定規(guī)程。
(2)測量方法:直流比較式電位差計(jì)是測量電壓的儀器,它用一個(gè)已知電壓與被測電壓相互平衡。本方法采用直流比較的原理,利用改變比較儀中測量線圈匝數(shù)的方法來改變固定電阻上的電流,從而獲得補(bǔ)償電壓,并可直接讀數(shù)。
(3)環(huán)境條件:溫度(20±0.5)℃,濕度(40%~60%)RH。
(4)測量標(biāo)準(zhǔn):UJ42型直流比較儀式電位差計(jì)。
(5)被測對象:UJ25型直流電位差計(jì)。
(6)評定結(jié)果的使用。符號上述條件的測量結(jié)果,一般可參照使用本不確定度的評定方法,UJ25型直流電位差計(jì)第Ⅰ盤的第10個(gè)測量點(diǎn)測量結(jié)果的不確定度可直接使用本不確定度的評定結(jié)果。
4 數(shù)學(xué)模型
式中:—被測量UJ25電位差計(jì)的示值誤差,V;—被測UJ25電位差計(jì)的示值,V;—測量時(shí)在標(biāo)準(zhǔn)器UJ42比較式電位差計(jì)上讀取的值,V。
5 各輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的評定
5.1 輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的評定
輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量主要由重復(fù)性測量引入的不確定度分量、數(shù)據(jù)修約引入的不確定度分量兩個(gè)方面。
5.1.1 重復(fù)性測量引入不確定度分量的評定
用UJ42作標(biāo)準(zhǔn)器時(shí),被測電位差計(jì)UJ25,準(zhǔn)確度等級為0.01級,以第Ⅰ盤的第10個(gè)測量點(diǎn)為例,連續(xù)進(jìn)行10次重復(fù)測量,得到測量列為(單位:V):1.0000010、1.0000004、1.0000008、1.0000002、1.000006、1.0000018、1.0000014、1.0000004、1.0000005、1.0000008。
5.1.2 據(jù)修約引入的不確定度分量的評定
5.1.3 被測儀器引入的不確定度的合成
5.2 輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的評定
輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量主要由直流比較儀式電位差計(jì)最大允許誤差引入的不確定度分量、檢流計(jì)靈敏度誤差引起的不確定度分量、電位差計(jì)的工作電流相對變化引入的不確定度分量。
5.2.1 直流比較儀式電位差計(jì)最大允許誤差引入的不確定度分量的評定
5.2.2 檢流計(jì)靈敏度誤差引起的不確定度分量的評定
5.2.3 電位差計(jì)的工作電流相對變化引入的不確定度分量的評定
5.2.4 輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的合成
6 合成不確定度的評定
6.1 靈敏系數(shù)
6.2 各不確定度分量匯總(如表1)
6.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計(jì)算
7 擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)不確定度及相對擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定
8 測量不確定度的報(bào)告
被測電位差計(jì)UJ25,準(zhǔn)確度等級為0.01級,以第Ⅰ盤的第10個(gè)測量點(diǎn)的測量結(jié)果不確定度為:,
參考文獻(xiàn):
關(guān)鍵詞:測量不確定度;標(biāo)準(zhǔn)裝置;溫度測量儀表
溫度測量控制儀表在陜西華山化工集團(tuán)有限公司化肥生產(chǎn)過程中應(yīng)用廣泛,對安全生產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)低耗、穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)有著至關(guān)重要的作用。如何根據(jù)被檢溫度儀表的準(zhǔn)確度及信號類型正確選用檢定裝置,檢定裝置的測量不確定度如何計(jì)算,本文將進(jìn)行討論。
一、標(biāo)準(zhǔn)儀器的選擇
溫度儀表所配的傳感部件多為熱電偶式和熱電阻式一次部件。配熱電偶的溫度儀表其輸入信號一般為毫伏級的直流電壓量;配熱電阻的溫度儀表其輸入信號為直流電阻量。要對這類儀表進(jìn)行檢定校準(zhǔn),首先應(yīng)根據(jù)不同的輸入信號選擇不同的標(biāo)準(zhǔn)儀器和采取相應(yīng)的接線方法。毫伏電壓信號選用圖1、圖2方法,電阻信號接線方式選用圖2,按三線制或兩線制接線,標(biāo)準(zhǔn)器選用直流電阻箱。
在確定了檢定裝置的標(biāo)準(zhǔn)儀器種類以后,則要根據(jù)被檢儀表的準(zhǔn)確度級別、配用的一次測溫部件的分度號或輸入信號的量程范圍,依據(jù)檢定規(guī)程JJG74-1992《自動平衡式顯示儀表檢定規(guī)程》、JJG617-1996《數(shù)字溫度指示調(diào)節(jié)儀檢定規(guī)程》、JJG951-2000《模擬式溫度指示調(diào)節(jié)儀檢定規(guī)程》等技術(shù)規(guī)程中對標(biāo)準(zhǔn)器準(zhǔn)確度的要求來確定標(biāo)準(zhǔn)器的準(zhǔn)確度。
陜西華山化工集團(tuán)有限公司應(yīng)用的溫度測量控制儀表準(zhǔn)確度等級為0.5級,為滿足普遍使用的原則,將主標(biāo)準(zhǔn)器選用UJ31型0.05級直流電位差計(jì)(含配套的標(biāo)準(zhǔn)電池、檢流計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)電位差計(jì)供電電源)及0.05級直流毫伏信號源和0.02級直流電阻箱等輔助設(shè)備組成溫度儀表的檢定標(biāo)準(zhǔn)裝置。主標(biāo)準(zhǔn)器也可選用數(shù)字電壓表。
二、接線
具有參考端溫度自動補(bǔ)償電阻的儀表用補(bǔ)償導(dǎo)線法檢定時(shí)按圖1接線,用錳銅電阻法測量接線端子處溫度法檢定時(shí)按圖2接線。不具有參考端溫度自動補(bǔ)償電阻的儀表檢定時(shí)按圖2接線。
三、檢定標(biāo)準(zhǔn)裝置的測量不確定度
標(biāo)準(zhǔn)裝置選定后,應(yīng)對整套檢定標(biāo)準(zhǔn)裝置的測量不確定度進(jìn)行計(jì)算分析,以評定其是否符合檢定規(guī)程的要求,一般應(yīng)符合高一等標(biāo)準(zhǔn)不確定度宜取為被檢儀器不確定度的1/3-1/10的選用原則。溫度儀表基本誤差的檢定方法采用直接比較法,即用標(biāo)準(zhǔn)儀器向被檢儀表輸入一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)信號或用標(biāo)準(zhǔn)儀器檢測輸入給被測儀表的同一個(gè)信號,讀取標(biāo)準(zhǔn)和被測儀表上的示值,將兩者進(jìn)行比較得出誤差值。通常影響測量不確定度的因素有以下方面:標(biāo)準(zhǔn)器的測量不確定度;專用連接導(dǎo)線、補(bǔ)償導(dǎo)線的測量不確定度;零度恒溫器的溫度穩(wěn)定性;串接電阻的允差;環(huán)境條件的影響;人員操作的影響;被檢儀表的變動性等。在使用時(shí)應(yīng)根據(jù)具體的接線方式和檢定方法進(jìn)行具體的分析。
四、測量不確定度的計(jì)算
用0.05級的直流電位差計(jì)UJ31作為標(biāo)準(zhǔn)器檢定XWCJ-101型分度號為K、測量范圍(0℃-1100℃)、準(zhǔn)確度0.5級的自動平衡記錄儀?,F(xiàn)評定其測量不確定度,并檢驗(yàn)整套檢定設(shè)備的誤差是否符合檢定規(guī)程要求并小于被檢儀表允許誤差的1/3。該被檢儀表具有參考端溫度自動補(bǔ)償,接線方式如圖1方式。儀表的基本誤差的計(jì)算公式為:
=Ad-(As+e)
式中:――基本示值誤差;Ad――被檢儀表示值;As――標(biāo)準(zhǔn)儀器示值;e――補(bǔ)償導(dǎo)線修正值。
在檢定規(guī)程規(guī)定的環(huán)境條件下進(jìn)行檢定校準(zhǔn),環(huán)境溫度、濕度等影響可忽略不計(jì)。人員操作的影響和被檢儀表的變動性體現(xiàn)在檢定校準(zhǔn)的重復(fù)性中。檢定校準(zhǔn)的測量不確定度來自于:主標(biāo)準(zhǔn)器的測量不確定度u1;專用連接導(dǎo)線、補(bǔ)償導(dǎo)線的測量不確定度u2;零度恒溫器的溫度穩(wěn)定性u3;重復(fù)性測量的不確定度u4。以上各不確定度分量互不相關(guān),合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc:
uc=
現(xiàn)計(jì)算各不確定度分量及自由度。
第一,主標(biāo)準(zhǔn)器的測量不確定度u1;直流電位差計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量按B類不確定度評定。按JJG123-1988《直流電位差計(jì)檢定規(guī)程》,直流電位差計(jì)的允許誤差為:
Elim=±(+X)
式中:a――直流電位差計(jì)的準(zhǔn)確度等級;UN――直流電位差計(jì)基準(zhǔn)值,UJ31的UN=0。1;X為測量示值,分度號為K的記錄儀輸入電位最大值約為0.045119V。
由此得出最大允差的區(qū)間半寬度E:
E=(+0.045119)=0.028mV
該誤差在此區(qū)間內(nèi)為均勻分布,故包含因子k1=。該記錄儀在最大量程1100℃的熱電勢率為0.03785Mv/℃,所以:
u1==0.43℃
可以認(rèn)為此項(xiàng)不確定度很可靠,其自由度ν=∞。
第二,補(bǔ)償導(dǎo)線修正值的不確定度u2;補(bǔ)償導(dǎo)線修正值的測定方法是依據(jù)一級鎳鉻-鎳硅熱電偶的檢定方法進(jìn)行的,其允許誤差為±1.5℃,按正態(tài)分布考慮,故包含因子k2=3,此項(xiàng)不確定度為:
u2=1.5/3=0.5℃
此項(xiàng)不確定度很可靠,其自由度ν=∞。
第三,零度恒溫器的溫度穩(wěn)定性u3;零度恒溫器的恒溫準(zhǔn)確度為0±0.1℃,溫度穩(wěn)定度為±0.05℃。按均勻分布考慮,k3=,所以:
u31=0.1/
u32=0.05/
由此得到:u3==0.06℃,其自由度ν=∞。
第四,重復(fù)性測量的不確定度u4按A類不確定度來評定重復(fù)性不確定度。在室溫23℃,濕度75%[檢定規(guī)程規(guī)定為(20±5℃)、(30-85)%]實(shí)驗(yàn)室條件下,在刻度1000℃點(diǎn)進(jìn)行重復(fù)性測量,測量次數(shù)n=6次,數(shù)據(jù)如表1所示。
用貝塞爾公式求得單次測量標(biāo)準(zhǔn)差為:
S==0.009mV
在1000℃的熱電勢率為0.03898mV/℃,所以:
u4=S/0.03898=0.24℃
其自由度為:
ν=6-1=5
第五,合成不確定度如表2所示。
合成不確定度等于:
uc==0.7℃
uc的有效自由度為:
νcff=u4c(+++)=361
根據(jù)置信水平p=0.95,有效自由度νcff=361,查t分布值表得到t0.95(νcff=361)=1.98。
所以kc=1.98,因此擴(kuò)展不確定度應(yīng)為:
U=kcuc=1.98*0.70=1.4℃
0.5級自動平衡記錄儀量程0-1100℃,最大允許誤差為:
=±1100*0.5/100=5.5℃
U =1.4
所以,在這里用UJ31作為主標(biāo)準(zhǔn)器組成的檢定校準(zhǔn)裝置是符合檢定規(guī)程要求的。
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關(guān)鍵詞:物理實(shí)驗(yàn);實(shí)驗(yàn)教學(xué);綜合能力
中圖分類號:G42文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1672-3198(2008)08-0290-01
1 推進(jìn)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革
1.1 加強(qiáng)學(xué)生基本實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練
在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,加強(qiáng)學(xué)生基本實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)技能的訓(xùn)練是強(qiáng)化學(xué)生基本素質(zhì)、改善學(xué)生知識結(jié)構(gòu)、培養(yǎng)創(chuàng)新人才的需要。所以實(shí)驗(yàn)教學(xué)中對規(guī)定的普及性實(shí)驗(yàn),如:基本物理量的測量,基本實(shí)驗(yàn)儀器的使用,基本學(xué)習(xí)在實(shí)驗(yàn)前必須預(yù)習(xí),做到實(shí)驗(yàn)?zāi)康拿鞔_、實(shí)驗(yàn)原理清楚、實(shí)驗(yàn)步驟條理分明、熟悉實(shí)驗(yàn)儀器的操作。在教學(xué)方法上采用靈活多樣的形式,可分為兩個(gè)層次來安排教學(xué)。第一層次為實(shí)驗(yàn)技能和常用儀器,如一般的游標(biāo)卡尺、千分尺、萬用表、電壓表、電流表、電位差計(jì)、示波表等的使用和相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。在教學(xué)方法上采用開放選作的形式,即開放幾個(gè)實(shí)驗(yàn)室,安排一定的時(shí)間,采用由學(xué)生自由選做的方式,以盡快地讓實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)差的學(xué)生達(dá)到進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)的水平,也可使基礎(chǔ)水平好的學(xué)生可以有時(shí)間進(jìn)行選作或做必做的實(shí)驗(yàn),學(xué)到更多的實(shí)驗(yàn)知識。第二層次為基本的經(jīng)典性實(shí)驗(yàn)。為了充分發(fā)揮學(xué)生的能力,在教學(xué)方法上實(shí)行因材施教,在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上只規(guī)定最基本的要求,在限定的時(shí)間內(nèi),讓學(xué)生充分發(fā)揮主觀能動性,同時(shí)讓有興趣和學(xué)得較好的學(xué)生可以選作和深化,通過基本物理實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí),學(xué)生也就了解了物理實(shí)驗(yàn)的基本要求及其測量原理和方法;學(xué)會基本的誤差處理方法,并能準(zhǔn)確地處理數(shù)據(jù)和書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。
1.2 變被動性實(shí)驗(yàn)為主動性物理實(shí)驗(yàn)
過去的物理實(shí)驗(yàn),學(xué)生總是按老師上課時(shí)所教的實(shí)驗(yàn)的目的要求、所用儀器、實(shí)驗(yàn)步驟等來進(jìn)行實(shí)驗(yàn),這樣大大的妨礙了學(xué)生的自主能力,不利于學(xué)生的思維發(fā)展及能力的體現(xiàn),因此應(yīng)該變被動實(shí)驗(yàn)為主動實(shí)驗(yàn)。所謂的主動實(shí)驗(yàn)主要有兩個(gè)層次。第一個(gè)層次是:在老師的指導(dǎo)下,學(xué)生根據(jù)老師提出的實(shí)驗(yàn)課題,自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒉襟E,自己選擇儀器,在遵守安全守則、尊重實(shí)驗(yàn)客觀事實(shí)的基礎(chǔ)上,動手進(jìn)行實(shí)驗(yàn),從而得到實(shí)驗(yàn)的結(jié)果并進(jìn)行分析,從而得出結(jié)論。同時(shí),老師還可以從旁指導(dǎo),引導(dǎo)學(xué)生對課本上的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上,找出它們的缺點(diǎn),提出自己的改進(jìn)意見。這樣既可以使實(shí)驗(yàn)更加完善、實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加準(zhǔn)確,同時(shí)又可以鍛煉學(xué)生的主動性,增強(qiáng)他們的觀察力和創(chuàng)造力,從而讓他們的素質(zhì)得到提高。第二個(gè)層次是:老師可以在原有的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)之上,引導(dǎo)帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì),運(yùn)用不同的實(shí)驗(yàn)方法解決不同的物理問題,也就是設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)。比如在介紹了箱式電位差計(jì)工作原理并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之后,利用電位差計(jì)引導(dǎo)學(xué)生對如何測電源電動勢、測電路中電流、待測電阻、校正電壓表、校正電流表等。這樣可以引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)多種電路圖,引導(dǎo)他們對測量范圍超過電位差計(jì)量程時(shí)用到了分壓、分流電路,并用電阻箱代替滑動變阻器以便計(jì)算待測量。當(dāng)然,老師還可以請?jiān)O(shè)計(jì)方案優(yōu)秀者上臺講解設(shè)計(jì)思路,激發(fā)全班學(xué)生的創(chuàng)新能力。在引導(dǎo)學(xué)生在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過程中,尤其要啟發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析原因、尋找更好的解決問題的方法、重新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、再發(fā)現(xiàn)問題……這種有序的啟發(fā)對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維是十分重要的。
1.3 在物理實(shí)驗(yàn)中加入多媒體技術(shù)
教學(xué)效果的好壞,與電子課件的制作、多媒體與傳統(tǒng)教學(xué)方式的結(jié)合技巧有著直接的關(guān)系,課件在制作上不宜過多,尤其文字不宜過多,推導(dǎo)過程不宜過多。課件主要內(nèi)容應(yīng)該包括:各章節(jié)的內(nèi)容簡介、定理定律、公式、圖片、習(xí)題,而問題討論、公式推導(dǎo)、習(xí)題解答等應(yīng)該配合板書完成。課件的缺點(diǎn)之一是不能同時(shí)再現(xiàn)幾個(gè)頁面,同一個(gè)問題如果不能在同一個(gè)頁面顯示,其前后的呼應(yīng)關(guān)系就無法直接顯示。所以,有些在后續(xù)講解中立刻要用到的公式及圖形,應(yīng)該在黑板上短暫保留。另外,課件中每一次出現(xiàn)的文字內(nèi)容不宜過多,否則,容易給學(xué)生造成視覺上的混亂。多媒體教學(xué)模式的引入,極大地改善了教學(xué)環(huán)境,提高了教學(xué)效率,使當(dāng)前課時(shí)減少、信息量不斷增大的矛盾得以緩解,但多媒體教學(xué)的一種輔助手段不能取代教學(xué)活動的全部過程。采用多媒體教學(xué),學(xué)生往往只能聽見教師的聲音,而看不見教師的表情,這就影響了教師與學(xué)生的互動交流,以至有的學(xué)生不喜歡電子課件授課。因此,教師在教學(xué)中應(yīng)根據(jù)需要靈活選擇教學(xué)模式――電子課件與黑板,將多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)的教學(xué)方式有機(jī)地結(jié)合起來,將教師循序漸進(jìn)的講解與學(xué)生邏輯思維的過程有機(jī)地結(jié)合起來,形成互動教學(xué)模式,,達(dá)到良好的教學(xué)效果。
2 提高學(xué)生的綜合素質(zhì)能力
2.1 基本實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力與動手能力
眾所周知,觀察和實(shí)驗(yàn)是物理的基石,學(xué)生觀察能力的
培養(yǎng)是增強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ闹匾h(huán)節(jié)。那些新奇的、對生活有意義的知識和問題,能使學(xué)生有很大的興趣。在觀察一些物理現(xiàn)象時(shí),教師可引導(dǎo)學(xué)生注意整個(gè)現(xiàn)象發(fā)生的過程、產(chǎn)生的條件和特征等。如在觀察“摩擦起電”現(xiàn)象時(shí),要提示學(xué)生注意:“手帕摩擦過的塑料膜對碎紙屑有什么作用?手帕摩擦過的兩塊塑料膜,在相互接近時(shí),會發(fā)生什么現(xiàn)象?把用手帕和毛皮分別摩擦過的兩塊塑料膜靠近些,它們之間會產(chǎn)生什么現(xiàn)象?”通過觀察,學(xué)生自己得出了摩擦過的物體帶電及同種電荷相斥,異種電荷相吸的結(jié)論。通過觀察,不僅成功地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,滿足了學(xué)生的求知欲望,而且有利于發(fā)展學(xué)生的觀察能力,而這將對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ε囵B(yǎng)產(chǎn)生重要的作用。
以往實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的主要問題是學(xué)生動手操作能力不強(qiáng)。這主要與實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的、重點(diǎn)不明確有關(guān)。為了突出能力培養(yǎng)這一中心,應(yīng)加強(qiáng)操作環(huán)節(jié),增強(qiáng)學(xué)生的動手機(jī)會。以往供學(xué)生操作使用的儀器越少,學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)反而越快。究其原因,主要是一些動手能力差的學(xué)生干脆當(dāng)“觀眾”,這部分當(dāng)“觀眾”的學(xué)生光看不動手,也不留心觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,只照抄別人記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。為改變這一狀況,一方面應(yīng)改善教學(xué)設(shè)備,增加儀器,減少每組人數(shù),增加學(xué)生動手機(jī)會;另一方面,實(shí)驗(yàn)時(shí)指導(dǎo)教師應(yīng)精講要點(diǎn),準(zhǔn)確示范,啟發(fā)思考,耐心輔導(dǎo),并采取逐個(gè)檢查過關(guān)的方法,讓學(xué)生大膽動手操作,教師在旁邊指導(dǎo)糾正。還有一方面,物理實(shí)驗(yàn)課要徹底轉(zhuǎn)變以教師為中心的傳統(tǒng)模式。教師講清楚最基本的操作、注意事項(xiàng),把實(shí)驗(yàn)放心地留給學(xué)生做。在課堂上親自動手獨(dú)立完成實(shí)際實(shí)驗(yàn),使學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)的同時(shí),在物理實(shí)驗(yàn)的基本知識、基本方法和基本技能諸方面受到系統(tǒng)而嚴(yán)格的訓(xùn)練,能夠掌握一些常用儀器的操作,增加實(shí)際動手的機(jī)會。筆者在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn),由于加強(qiáng)操作環(huán)節(jié)教學(xué),學(xué)生一致反映:通過自己獨(dú)立實(shí)驗(yàn)主動性增強(qiáng)了,自覺地鉆研教材,研究實(shí)驗(yàn)原理,探討實(shí)驗(yàn)方法,達(dá)到了培養(yǎng)學(xué)生用實(shí)驗(yàn)手段解決實(shí)際問題的能力。
2.2 主動性設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力
在常規(guī)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,學(xué)生只要按書本上的詳細(xì)步驟操作,在現(xiàn)成的表格里填數(shù)據(jù),再把目的、原理、數(shù)據(jù)、結(jié)論抄一遍即可作為實(shí)驗(yàn)報(bào)告上交,這種教學(xué)學(xué)生很被動,難以培養(yǎng)學(xué)生探索和創(chuàng)新精神。因此,為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,應(yīng)在上好傳統(tǒng)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課的同時(shí),積極探討開設(shè)綜合應(yīng)用的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決問題的能力。開設(shè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的具體辦法是期末根據(jù)課堂教學(xué)內(nèi)容和以往做過的實(shí)驗(yàn),提出幾個(gè)有針對性的、實(shí)用性和綜合性的實(shí)驗(yàn)命題,讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)全套實(shí)驗(yàn)方案,方案經(jīng)教師審定修改批準(zhǔn)后,在指定的時(shí)間內(nèi)完成。
實(shí)踐表明,實(shí)驗(yàn)是調(diào)動學(xué)生動手和動腦積極性的一項(xiàng)有效措施。要力求使學(xué)生感到實(shí)驗(yàn)有探索價(jià)值和有設(shè)計(jì)的必要,并能引起興趣,能培養(yǎng)動手動腦能力。實(shí)驗(yàn)應(yīng)注意聯(lián)系教學(xué)實(shí)際,要從學(xué)生及實(shí)驗(yàn)的具體情況出發(fā),通過啟發(fā)引導(dǎo),注意控制實(shí)驗(yàn)難度,降低思維臺階,逐步提高認(rèn)知水平,進(jìn)而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的目標(biāo)。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞:合成;計(jì)量器具;不確定度
1 被測和標(biāo)準(zhǔn)重復(fù)性不確定度的合成
在熱工計(jì)量器具的比較檢定中,通過被檢計(jì)量器具和作為標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)量器具(以下分別簡稱被檢和標(biāo)準(zhǔn))進(jìn)行比較來確定被檢的示值誤差或分度關(guān)系。在評定源于重復(fù)性的不確定度時(shí)有的需由被檢和標(biāo)準(zhǔn)分別評定,然后再進(jìn)行合成;而有的則只需由被檢或標(biāo)準(zhǔn)中的一組測量結(jié)果進(jìn)行評定,這要由不同的計(jì)量器具和測量方法而定,下面分別進(jìn)行討論。
被檢和標(biāo)準(zhǔn)都存在分散性、即兩組測量列中各個(gè)測量結(jié)果不一致。這種情況應(yīng)分別評定它們的不確定度,然后再作為兩個(gè)分量進(jìn)行合成。如標(biāo)準(zhǔn)溫度燈等光學(xué)輻射測溫儀器;熱電偶、熱電阻、液體玻璃溫度計(jì)等在檢定爐和恒溫槽中檢定、分度的計(jì)量器具;壓力流量計(jì)量儀器中的旋葉式水表等的檢定或分度都屬于這一類型。
被檢和標(biāo)準(zhǔn)的測量結(jié)果中,有一組不存在(實(shí)際上是未反映出)分散性,即其中一個(gè)測量列的各次測量結(jié)果相同。如以直流電位差計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)電壓發(fā)生器、直流電組箱為標(biāo)準(zhǔn),檢定模擬式和數(shù)字式溫度指示調(diào)節(jié)儀,被檢儀器指示或顯示同一刻(度)線或檢定點(diǎn)示值。對于這種情況其重復(fù)性的不確定度應(yīng)由標(biāo)準(zhǔn)器的測量結(jié)果進(jìn)行評定。對有的儀器也可采用由標(biāo)準(zhǔn)器給出檢定點(diǎn)的信號,由被檢儀器測量結(jié)果進(jìn)行評定。如用活塞壓力計(jì)檢定彈簧管式壓力表;以標(biāo)準(zhǔn)液體壓力計(jì)檢定臺式血壓計(jì)等都是標(biāo)準(zhǔn)器的示值不變,重復(fù)性的不確定度由被檢儀器的測量結(jié)果進(jìn)行評定。
對于這類儀器的重復(fù)性不確定度評定,從形式上看只是被檢或標(biāo)準(zhǔn)中一組的測量結(jié)果所確定,但實(shí)際上導(dǎo)致測量結(jié)果分散性的影響量卻包含了對兩者的影響,是綜合效應(yīng)的結(jié)果。如模擬式儀器的讀數(shù)誤差、數(shù)字式儀表的分辨力,以及環(huán)境條件的影響都會在測量結(jié)果中反映出來。不能認(rèn)為這一類儀器檢定的不確定度評定只是由被檢或標(biāo)準(zhǔn)中的一組所決定,而遺漏了另一阻。因此,也就無須分別計(jì)算被檢和標(biāo)準(zhǔn)的不確定度,否則將造成重復(fù)。如以標(biāo)準(zhǔn)電壓發(fā)生器或直流電位差計(jì)檢定一數(shù)字儀表,被檢儀表測量結(jié)果相同,雖然數(shù)字表存在分辨力導(dǎo)致的不確定度未直接反映出來,但這個(gè)因素會反映到標(biāo)準(zhǔn)器的測量結(jié)果中。
2 測量循環(huán)中的測量結(jié)果
很多熱工測量儀表的示值誤差檢定要求作正、反向(行程)測量,即從儀表測量下限開始增加輸入信號,經(jīng)過預(yù)先選定的各檢定點(diǎn)到儀表測量上限,作為正向(行程)測量,然后再從測量上限返回到測量下限作為反向(行程)測量,正、反向測量一起構(gòu)成一個(gè)測量循環(huán)。因此,一個(gè)測量循環(huán)中每個(gè)檢定點(diǎn)獲得正、反兩個(gè)測量結(jié)果。在重復(fù)性不確定度評定實(shí)驗(yàn)中,進(jìn)行多個(gè)測量循環(huán),從而可獲得正、反向測量的兩個(gè)測量列,在實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算中,應(yīng)根據(jù)儀器對檢定結(jié)果的要求來確定是選用單向還是雙向測量結(jié)果。1)在檢定結(jié)果中要求各測量結(jié)果均不得超過最大允許誤差,則使用單向(一般多采用正向)測量結(jié)果進(jìn)行評定;2)如果要求給出測量結(jié)果(包括正、反向)平均值則應(yīng)?。ㄕ矗╇p向測量結(jié)果進(jìn)行計(jì)算。重復(fù)性是反映測量結(jié)果的隨機(jī)效應(yīng),但在正、反向兩個(gè)測量列中存在著不同的系統(tǒng)效應(yīng),從而使測量結(jié)果中會有這種效應(yīng)的影響。
例:一彈簧管式一般壓力表和一彈簧管式精密壓力分別進(jìn)行重復(fù)性實(shí)驗(yàn),都是進(jìn)行了6個(gè)測量循環(huán)(n=6),每個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)共有12個(gè)測量結(jié)果(正、反各有6個(gè))。在實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算中對一般壓力表按①要求,取n=6;而對精密壓力按②要求,則取n=12。
3 重復(fù)性不確定度的表示
4 實(shí)驗(yàn)點(diǎn)的選擇和讀數(shù)方法
熱工計(jì)量儀器不確定度評定中,實(shí)驗(yàn)點(diǎn)的選擇應(yīng)由被檢、標(biāo)準(zhǔn)、測量用儀器乃至輔助設(shè)備等綜合考慮。對于按A類方法評定重復(fù)性的不確定度時(shí)主要應(yīng)從儀器的工作原理、結(jié)構(gòu)以及讀數(shù)裝置等方面考慮,原則上是以重復(fù)性大的點(diǎn)作為實(shí)驗(yàn)點(diǎn)、
一般來說模擬式熱工儀表由于測量讀數(shù)誤差的影響,在接近測量標(biāo)尺上、下限區(qū)間重復(fù)性造成的不確定度要大,特別是具有弧形度盤的儀器更是如此。對于數(shù)字式熱工儀表、線性量化誤差大的點(diǎn)重復(fù)性要差。如S型分度、測量范圍為(0~1600)e數(shù)字溫度計(jì)在800e點(diǎn)附近測量讀數(shù)的分散性要大于其他點(diǎn)。
在測量讀數(shù)方法上,采用令被檢指示同一檢定點(diǎn)(或刻線),由標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行讀數(shù)較之由標(biāo)準(zhǔn)給出檢定點(diǎn)(或刻線)同一信號、而由被檢進(jìn)行讀數(shù)的測量結(jié)果要準(zhǔn)確。在為不確定度評定進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)所采用的測量讀數(shù)方法應(yīng)與相應(yīng)檢定規(guī)程的規(guī)定一致。
5 評定方法的選用
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貴州醫(yī)科大學(xué);中華醫(yī)學(xué)會神經(jīng)病學(xué)分;會腦電圖與癲癇學(xué)組