1 - Введение (1093438), страница 11

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 11)

Во втором случае представительными могут считаться только те результаты, которые адекватно отражают исследуемые свойства объекта или группы однотипных объектов. Исследования должны ответить на вопросы, связанные с адекватностью выбора и реализации модели исследуемого объекта и правомочностью распространения ограниченной измерительной информации на все исследуемое множество номинально одинаковых физических величин.

Примерами соответствия "один объект – одна ФВ" являются масса тела, сопротивление резистора, температура плавления вещества. Ситуацию "один объект – множество номинально одинаковых ФВ" можно рассмотреть на примере таких геометрических параметров детали, как расстояние между номинально плоскими гранями или "диаметры" номинально цилиндрической поверхности в разных сечениях. Отличаются (пусть незначительно) коэффициенты преломления одной оптической детали, локальные плотности неоднородного материала, параметры твердости поверхности на разных участках после одинаковой термообработки и т.д.

При измерениях номинально одинаковых ФВ одного объекта представительными можно считать те результаты, которые с достаточной полнотой характеризуют исследуемый объект. Представительность результатов в таком случае обеспечивается достаточным числом измерений и правильным выбором контрольных точек (контрольных сечений).

Нарушение представительности результатов при измерении номинально одинаковых физических величин может быть обусловлено неидеальностью объекта измерения. Так, реальная поверхность шейки вала может отличаться от прямого кругового цилиндра, например наличием конусообразности или бочкообразности в продольном сечении, овальности или огранки в поперечном сечении и рядом других погрешностей формы. В подобном случае представительность результатов зависит не только от числа и расположения контрольных сечений, но и от значения методических погрешностей измерений и обеспечивается только при их удовлетворительных (пренебрежимо малых) значениях. Очевидно, что в такой ситуации необходимо комплексное решение двух частных задач: обеспечение требуемой точности каждого результата измерений и обеспечение представительности (валидности) всех результатов для достаточно полной характеристики объекта измерения.

При рассмотрении безопасности измерений следует анализировать опасности, связанные с измеряемым объектом, а также те, которые могут нести средства измерений. Опасны явления, связанные с такими измеряемыми величинами, как высокое давление, механические и электрические напряжения, сила электрического тока, радиоактивность и многие другие. Источниками опасности в применяемых средствах измерений могут быть используемые для измерительных преобразований подвижные механические элементы, высокие давления и электрические напряжения, когерентные пучки оптических частот и другие энергетически насыщенные явления.

Формулирование возможных измерительных задач осуществляется прежде всего с позиций точности. С этой позиции можно рассматривать задачи в соответствии с ожидаемым использованием результатов измерений, например, такие как:

- измерительный приемочный контроль заданного параметра;

- сортировка объектов на группы по заданному параметру;

- арбитражная перепроверка результатов приемочного контроля;

- измерения параметров при проведении научного исследования;

- измерения при ориентировочной оценке заданного параметра.

В принципе возможны и другие формулировки, но абсолютное большинство измерительных задач сводится к перечисленным.

При решении любой из поставленных задач измерения необходимо:

• Установить необходимую точность измерения.

• Убедиться в том, что реализуемая в процессе измерения точность соответствует установленной.

Порядок решения частных задач измерения может быть изменен, в частности, установление необходимой точности измерений может осуществляться на основании анализа полученных в ходе измерений предварительных результатов методом проб и ошибок с необходимой корректировкой.

Необходимую точность измерения, как правило, нормируют значением допустимой погрешности измерения [Δ]. Значение [Δ] зависит от формулировки поставленной задачи измерений, которые могут быть представлены в разных вариантах. Постановка задачи измерений может быть корректной, либо некорректной, что зависит от исходной информации об измеряемой физической величине. Корректно поставленными (корректными) задачами будем называть те, условия которых содержат достаточно полную информацию для априорного назначения допустимой погрешности измерений. Близость результата измерения к истинному значению измеряемой физической величины можно охарактеризовать погрешностью измерений, причем пренебрежимо малой погрешностью можно считать такую, которая не приведет к недопустимому искажению измерительной информации. Если для измеряемой физической величины установлена норма исходной неопределенности, например, допуск параметра, то допустимой погрешностью измерений можно считать такую, которая будет пренебрежимо малой по сравнению с допуском параметра (нормой его исходной неопределенности).

Из приведенных рассуждений следует, что корректно поставленными (корректными) задачами измерений можно считать те, в условиях которых установлена норма исходной неопределенности измеряемой физической величины.

К ним можно отнести задачи измерительного приемочного контроля по заданному параметру, если нормированы его предельные значения (задан допуск параметра). Разновидностью такой задачи можно считать случай измерений при поверке средства измерений (допуском параметра является допустимая погрешность поверяемого средства измерения). К корректным задачам можно отнести также сортировку объектов на группы по заданному параметру, вне зависимости от числа групп сортировки. Сортировка объектов на две группы (годные – брак) и на три группы (годные – брак исправимый – брак неисправимый) практически совпадает с задачами измерений при приемочном контроле. Сортировка объектов на N групп (при N > 3) отличается только необходимостью введения допуска параметра в пределах одной группы, который играет такую же роль как допуск параметра при приемочном контроле.

Если результаты измерений будут использованы для арбитражной перепроверки результатов приемочного контроля, в качестве нормы исходной неопределенности контролируемого параметра используют не допуск параметра, а погрешность, с которой осуществлялся приемочный контроль.

К некорректно поставленным (некорректным) будем относить те задачи измерений, , в условиях которых не установлена норма исходной неопределенности измеряемой физической величины, в результате чего полнота информации недостаточна для априорного назначения допустимой погрешности измерений. К таким задачам можно отнести измерительный приемочный контроль объекта по параметру, ограниченному одним предельным значением (сверху или снизу). Некорректными можно считать задачи измерений при проведении научного исследования в случаях, когда необходимо выяснить пределы изменений исследуемой ФВ или исследовать характер изменения исследуемой ФВ под воздействием изменяющихся факторов. Изменение исследуемой ФВ может иметь стохастический характер, в том числе и при многократном воспроизведении номинально одинаковых ФВ, либо детерминированный характер – при управляемом или контролируемом изменении аргументов в ходе исследования. Детерминированное изменение может быть непрерывным либо дискретным, что сказывается на постановке конкретной измерительной задачи. Еще один вид некорректно поставленных задач связан с ориентировочной оценкой заданного параметра. Здесь могут рассматриваться два подвида задач измерений:

• оценка ненормируемой физической величины;

• оценка нормированной физической величины.

Оценка ненормируемой ФВ подразумевает использование измерительной информации для принятия управляющих решений, например, насколько тепло одеваться, можно ли положить определенную массу в пакет с ограниченной "грузоподъемностью", войдет ли объект в ограниченное пространство, можно ли измерить параметр данного объекта средством с ограниченным диапазоном и др.

Под нормированной ФВ подразумевается величина, у которой задано номинальное значение, назначенное в соответствии с нормативной документацией (номинальные диаметры и шаги резьб, модули зубчатых колес и т.д.). Ориентировочное измерение нормированной ФВ может понадобиться, например, для идентификации величины (выделения ее из ряда ближайших к ней значений).

При контроле погрешности средства измерения (поверке СИ) в нормальных условиях погрешность измерения не должна превышать 1/3 основной погрешности поверяемого средства измерений Δси, если погрешности поверяемого СИ и погрешности поверки имеют случайный характер:

[Δ] ≤ Δси/3 .

При сортировке объектов на N групп по заданному параметру допустимую погрешность назначают в зависимости от минимального допуска параметра в группе (Тгр):

[Δ] ≤ Тгр/3.

При сортировке объектов по заданному параметру на две группы (годные – брак) или на три группы (годные – брак исправимый – брак неисправимый) групповой допуск равен допуску контролируемого параметра и задача практически совпадает с задачами приемочного контроля

[Δ] ≤ Т/3.

При арбитражной перепроверке результатов приемочного контроля, с учетом уже приведенных допущений, предельно допустимая погрешность измерений [Δ]а не должна превышать 1/3 часть погрешности измерений параметра при его приемочном контроле (Δпр):

[Δ]а ≤ Δпр/3 .

Таким образом, измерения параметра при приемочном контроле, сортировке на группы, при арбитражной перепроверке результатов приемочного контроля представляют собой тривиальные измерительные задачи, в ходе решения которых допустимую погрешность измерений определяют, исходя из традиционного в метрологической практике соотношения

[Δ] ≤ (1/5...1/3)А,

где А – норма исходной неопределенности измеряемого параметра (допуск контролируемого параметра, погрешность измерения в ходе приемочного контроля или основная погрешность поверяемого СИ).

При приемочном контроле объекта по заданному параметру, когда нормировано одно предельное значение параметра по типу Rmax = 0,5 мм или Lmin = 50 мм некорректно поставленная задача измерения требует уточнения, которое может осуществляться по одному из двух направлений:

а) при недопустимом пропуске брака погрешность измерений устанавливают из экономических соображений, затем принимают ее за допустимую. Контрольную границу смещают "внутрь" контролируемого параметра на ступеньку, равную выбранному значению погрешности [Δ] = Δэкон. В результате контрольная граница параметра Hk устанавливается по типу:

Hk = Rmax – Δ, или Hk = Lmin + Δ.

б) при допустимой вероятности ограниченного числа бракованных объектов с незначительными отклонениями на уровне обычного приемочного контроля можно назначить некоторый условный допуск параметра (нормирующий допуск Tnorm) с полем допуска, ориентированным "внутрь" параметра. После назначения допуска задача сводится к тривиальной:

[Δ] ≤ Тnorm/3.

При измерении параметра в процессе научного исследования допустимую погрешность измерений определяют, исходя из конкретной цели исследований. При экспериментальном исследовании для получении некоторой точки исследуемой зависимости эксперимент многократно повторяют. При этом рассеяние результатов эксперимента, полученных путем измерений складывается из рассеяния многократно воспроизводимой ФВ (RQ) и удвоенной погрешности измерений 2Δ.

R = RQ * 2 Δ ,

где * – знак объединения (комплексирования) членов уравнения, поскольку они могут складываться алгебраически, геометрически и т.д.

Частные задачи, решаемые в ходе исследований, могут состоять как в нахождении соотношения рассеяния результатов эксперимента и погрешности измерений (R и Δ), так и в определении оценок рассеяния (например RQ) при многократном воспроизведении исследуемой ФВ. В первом случае можно говорить об оценке пределов изменений исследуемой ФВ при ее многократном воспроизведении в некоторых фиксированных условиях эксперимента, а во втором – о выявлении характера изменения и параметров изменения исследуемой ФВ. Рассмотрим методику выбора допустимых погрешностей измерений для этих двух случаев.

Характеристики

Список файлов лекций