Таблица 3 – Примерная оценка величины отклонения мощности для каждого количества разъемных соединений

Это обусловлено тем, что измерения проводились в дБм. Это означает, что если перевести эту величину в мВт при постоянном количестве коннекторов, мощность уменьшается в одинаковое число раз, найдем это число для каждого количества коннекторов, учитывая, что опорная мощность для измерений составляет 1 мВт. Для этого воспользуемся логарифмической формулой (4.1) перевода дБм в мВт:

, (4.1)

где -величина мощности в дБм,

- опорная мощность, равная 1 мВт,

- выходная мощность.

Выведем из этой формулы формулу (4.2) для :

(4.2)

Таким образом, выполним перевод из одной единицы измерения, в другую, и сравним с теоретическим расчетом, приведенным во 2 главе (таблица 4).

Таблица 4 – Перевод мощности из дБм в Вт и теоретический результат

По полученным результатом, можно сделать вывод, что реальная измеренная оптическая мощность незначительно отличается от теоретической. Разница возникает из-за неидеальности оптических шнуров, неточной полировки коннекторов, а также других процессов, протекающих в оптическом волокне. Чтобы удостоверится в правильности получения результатов измерения, необходимо произвести обработку результатов.

С увеличением количества разъемных соединений выходная мощность уменьшается, это связано тем, что отраженный сигнал напрямую зависит от соединителей, присутствующих в линии.

5 Метрологическая обработка результатов измерений

5.1 Общая последовательность выполнения метрологической обработки результатов наблюдений

На практике мы всегда имеем дело с ограниченным числом измерений, и проблема, которая всегда стоит перед оператором, состоит в том, как оценить точность измерений, то есть найти меру приближения к истинному значению на основании группы результатов наблюдения. Проблема есть частный случай статистической задачи нахождения параметров функции распределения, в первую очередь среднеквадратического отклонения, на основе выборки, то есть ряда значений, принимаемых этой величиной в результате n независимых опытов [10].

Под измеряемой величиной понимают физическую величину, подлежащую измерению, измеряемую или изменяемую в соответствии с основной целью измерительной задачи [10].

Непосредственной целью измерений является определение истинных значений постоянной или изменяющейся измеряемой величины. Результатом как однократных, так и многократных измерений является реализация случайной величины, равной сумме истинного значения измеряемой величины и погрешности измерений [10].

Под обработкой результатов наблюдений следует понимать выполненные по определенным правилам, т.е. регламентированные процедуры по получению результата измерений из серии наблюдаемых значений (в случае многократных измерений). В простейшем случае (однократные измерения) результат измерений (испытаний) является собственно наблюдаемым значением. Под наблюдаемым значением следует понимать значение характеристики, полученное в результате единичного наблюдения. Физические величины следует рассматривать как частный случай характеристик, которым присуща количественная индивидуальность (размер). Значение, которого получают выполнением регламентированного метода и принимают за результат измерений [10].

Под погрешностью результата измерения понимают отклонение результата измерения от истинного (действительного) значения измеряемой величины. Истинное значение измеряемой величины известно, его используют в теоретических исследованиях. Это модельное значение, которое характеризует идеальным образом в количественном и качественном отношении свойство объекта (процесса) [10].

Погрешность измерения вычисляется по формуле 5.1:

, (5.1)

где – измеренное значение величины,

- истинное значение величины.

Как одна из основных характеристик измерения, погрешность должна быть обязательно оценена. Для различных видов измерений проблема оценки погрешности может решаться по-разному. Погрешность результата измерений можно оценить с разной точностью, на основании различной исходной информации [10].

Различают измерения с точной, приближенной и предварительной оценкой погрешностей.

При измерениях с точной оценкой погрешности учитываются индивидуальные метрологические свойства и характеристики каждого из примененных СИ, анализируется метод измерений с целью учета их влияния на результат измерения [10].

Если измерения ведутся с приближенной оценкой погрешности, то учитывают лишь нормативные метрологические характеристики СИ и оценивают влияние на их результат только отклонения условий измерения от нормальных [10].

Под абсолютной погрешностью ∆, выражаемой в единицах измеряемой величины понимают отклонение результата измерения от истинного значения . Таким образом формула 5.1 может быть использована для нахождения абсолютной погрешности [10].

Абсолютная погрешность характеризует величину и знак, полученный погрешности, но не определяет качество самого проведенного измерения.

Систематические погрешности ∆_с - составляющие погрешности измерений, остающиеся постоянными или закономерно изменяющиеся при многократных (повторных) измерениях одной и той же величины в одних и тех же условиях. Из всех видов погрешностей, именно систематические, является наиболее опасными и трудно устранимыми. Это объяснимо по ряду причин.

Во-первых, она постоянно искажает действительное значение полученного результата измерения в сторону его увеличения или уменьшения. Причем, заранее направление такого искажения трудно определить.

Во-вторых, величина систематической погрешности не может быть найдена методами математической обработки полученных результатов измерения. Она не может быть уменьшена при многократном измерении одними и теми же измерительными средствами.

В-третьих, она может быть постоянная, может монотонно изменяться, она может изменяться периодически, но по полученным результатам измерения закон ее изменения трудно, а иногда и не возможно определить.

В-четвертых, на результат измерений влияют несколько факторов, каждый из которых вызывает свою систематическую погрешность в зависимости от условий измерения. Причем, каждый новый метод измерения может дать свои, заранее неизвестные систематические погрешности и надо искать приемы и способы исключения влияния этой систематической погрешности в процессе измерения. Утверждение об отсутствии систематической погрешности или, что она пренебрежительно мала - все это надо не просто показать, но и доказать [10].

Случайные погрешности – составляющие погрешности измерений, изменяющиеся случайным образом при повторных (многократных) измерениях одной и той же величины в одних и тех же условиях. В появлении таких погрешностей нет какой-либо закономерности, они проявляются при повторных измерениях одной и той же величины в виде некоторого разброса получаемых результатов. Практически случайные погрешности неизбежны, неустранимы и всегда имеют место в результате измерения [10].

Грубые погрешности (промахи) – погрешности, существенно превышающие ожидаемые при данных условиях измерения. Такие погрешности возникают из-за ошибок оператора или неучтенных внешних воздействий. Их выявляют при обработке результатов измерений и исключают из рассмотрения, пользуясь определенными правилами. Следует заметить, что отнесение результатов наблюдения к числу промахов не всегда может быть выполнено однозначно [10].

Понятие погрешности характеризует как бы несовершенство измерения. Характеристикой качества измерения является используемое в метрологии понятие точности измерений, отражающее, как было показано выше, меру близости результатов измерений к истинному значению измеряемой физической величины. Точность и погрешность связаны между собой обратной зависимостью. Иначе говоря, высокой точности измерений соответствует малая погрешность. Поэтому, чтобы иметь возможность сравнить качество измерений, введено понятие относительной погрешности [10].

Относительной погрешностью δ называется отношение абсолютной погрешности измерения к истинному’ значению измеряемой величины. Она вычисляется по формуле 5.2 [10]:

. (5.2)

Также относительная погрешность часто выражается в процентах, формула 5.3:

. (5.3)

Приведённая погрешность _пр выражающая потенциальною точность измерений, представляет собой отношение абсолютной погрешности к условно применяемому значению величины, постоянному во всем диапазоне измерений или в части диапазона. Условно принятое значение величины называют нормирующим значением. Часто за нормирующее значение применяют верхний предел измерений. Применима формула 5.4 [10]: