1 - Введение (1093438), страница 12

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

Текст из файла (страница 12)

При исследовании точности воспроизведения номинально одинаковых физических величин на одном объекте (толщина пластины, высота цилиндра и т.д.) или на множестве номинально одинаковых объектов (диаметры шариков в партии, присоединительные размеры колец для подшипника качения одного типоразмера, массы одинаковых деталей и др.) задачу можно ограничить оценкой малости размаха RQ измеряемых физических величин. Задачу исследований можно расширить вплоть до выявления вида и числовых характеристик распределения исследуемой случайной величины.

Например, если необходимо убедиться, что рассеяние параметра исследуемого объекта при его многократном воспроизведении не превышает некоторого заранее заданного значения Rnorm или искомого значения 2Δ , удовлетворительным решением задачи может быть соотношение

Rnorm = R' ≈ 2Δ,

где R' – оценка рассеяния параметра, включающая погрешность воспроизведения величины и погрешность ее оценки,

Δ – оценка погрешности измерения, которая в таком случае принимается за допустимое значение погрешности измерения ([Δ] = Δ).

В этом случае можно считать доказанным, что размах или поле практического рассеяния (R') при многократном воспроизведении физической величины не превышает удвоенного значения допустимой погрешности измерения, или

При исследовании характера изменения ФВ подходы необходимо различать в зависимости от того, будут изменения стохастическими или детерминированными.

Если изменение исследуемой ФВ носит стохастический характер (может рассматриваться и вариант рассеяния экспериментальных результатов при многократном воспроизведении номинально одинаковых ФВ), необходимо построить гистограмму и полигон распределения исследуемой случайной величины. Для этого следует выявить реальное поле практического рассеяния (R') многократно воспроизводимой физической величины, на которое погрешности измерений Δ не оказывали бы значительного искажающего воздействия.

В таком случае методом последовательных приближений добиваются соотношения

Δ = (1/10...1/6)R' ,

после чего достигнутое значение Δ также принимают за допустимое значение погрешности измерения, т.е. [Δ] = Δ.

Представительность результатов измерений разных ФВ или изменяющейся ФВ можно свести к задачам различения отдельных измеряемых величин, причем глубина изучения каждой из величин и их отличий определяются поставленными задачами исследований. При исследовании детерминированного изменения физической величины под действием контролируемых переменных аргументов или неопределенных факторов необходимо назначить такую допустимую погрешность измерений, которая была бы пренебрежимо мала по сравнению с исследуемым изменением величины (ChQ):

[Δ] << ChQ.

К требуемому соотношению также приходят методом последовательных приближений, при необходимости выбирая очередную МВИ с меньшими погрешностями по сравнению с предыдущей.

При исследовании характера изменения величины под действием управляемого аргумента можно добиться желаемого соотношения, увеличивая диапазон изменений исследуемой величины. При этом точность измерений может быть не слишком высокой, но приходится компенсировать начальную неопределенность информации увеличением числа экспериментов, расширением их диапазона и т.д.

При исследовании детерминированного дискретного изменения физической величины под действием контролируемых переменных аргументов необходимо назначить такую допустимую погрешность измерений, которая была бы пренебрежимо мала по сравнению с шагом изменения исследуемой величины (Ch1Q):

[Δ] << Ch1Q.

При ориентировочной оценке ненормируемой физической величины можно назначить практически любую допустимую погрешность в разумных пределах. В таком случае измерение, как правило, осуществляют с произвольной погрешностью, которая реализуется с помощью первой доступной методики выполнения измерений. Реализуемую в процессе измерений погрешность принимают за допустимую. При необходимости уточняют задачу измерения, для чего оценивают значение реализуемой погрешности измерений и возможные искажения значения измеряемой физической величины. Формальное описание выбора допустимой погрешности измерений сводится к зависимости:

[Δ] = Δ.

Если результаты измерений приближаются к некоторым пороговым значениям, а информация должна быть более определенной, необходимо уточнение задачи измерения. Иногда при ориентировочных измерениях следует однозначно ответить на вопросы о переходе температуры за точку затвердевания жидкости (например, замерзания воды), о возможности установки объекта в ограниченное пространство, близкое к его габаритам, о применимости средства для измерений физической величины на границе диапазона и т.д.

При ориентировочной оценке нормированной ФВ в основу выбора допустимой погрешности измерений можно положить градацию измеряемых ФВ в интересующем оператора диапазоне, которую можно принять за норму исходной неопределенности. Например, при измерении внутренних диаметров колец подшипников качения в диапазоне (50...100) мм с градацией размеров через 5 мм можно безболезненно допустить погрешность измерения [Δ] = (1...2) мм. При измерении наружных диаметров метрических резьб в диапазоне от 2 до 4 мм погрешность измерений должна обеспечить достоверную дифференциацию размеров через 0,5 мм, следовательно она должна быть примерно втрое меньше ступени градации нормированных ФВ.

Подводя итог рассмотрению примеров назначения (выбора) допустимой погрешности измерения, можно отметить, что для каждой из поставленных задач он имеет свои особенности и всегда основан на определении значения погрешности, пренебрежимо мало влияющей на результат измерения.

СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ. МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ

Средства измерительной техники (измерительная техника) – обобщающее понятие, охватывающее технические средства, специально предназначенные для измерений. В примечании поясняется, что к средствам измерительной техники относят средства измерений и их совокупности (измерительные системы, измерительные установки), измерительные принадлежности, измерительные устройства.

Приведенное понятие подкрепляется набором терминов с определениями, которые не всегда удачны.

Измерительные принадлежности – вспомогательные средства, служащие для обеспечения необходимых условий для выполнения измерений с требуемой точностью. Приведенные в документе примеры включают термостат, специальные противовибрационные фундаменты, треногу для установки прибора по уровню и другие устройства, предназначенные для защиты объекта измерений и средств измерений от действия влияющих величин. В перечислении отсутствуют принадлежности к концевым мерам угла или длины, оправки, установочные призмы и иные технические средства, которые по технической сути значительно ближе к «принадлежностям».

Еще менее удачно определен термин измерительное устройство – часть измерительного прибора (установки или системы), связанная с измерительным сигналом и имеющая обособленную конструкцию и назначение. Устройство, входящее в технический комплекс, может иметь в определенной мере «обособленную конструкцию и назначение», и иметь информационные связи с другими техническими устройствами, но не «с измерительным сигналом». В качестве примеров измерительных устройств приведены регистрирующее устройство измерительного прибора (включающее ленту для записи, лентопротяжный механизм и пишущий элемент) и измерительный преобразователь, что существенно запутывает картину. Наиболее универсальным измерительным устройством в рамках данной концепции может считаться компьютер с периферией.

К средствам измерительной техники, непосредственно участвующим в получении и преобразовании измерительной информации относятся средства измерений.

Средство измерений – техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее и (или) хранящее единицу физической величины, размер которой принимают неизменным (в пределах установленной погрешности) в течение известного интервала времени. Основным признаком в данном определении являются нормированные метрологические характеристики, что подразумевает и возможность воспроизведения единицы физической величины с требуемой точностью, и ее сохранение на протяжении всего периода метрологической пригодности средства измерений.

В зависимости от функционального назначения и конструктивного исполнения различают такие виды средств измерений, как меры, измерительные преобразователи, измерительные приборы, индикаторы, измерительные установки, измерительные системы, измерительно-вычислительные комплексы.

Мера физической величины (мера величины; мера) – средство измерений, предназначенное для воспроизведения и (или) хранения физической величины одного или нескольких заданных размеров, значения которых выражены в установленных единицах и известны с необходимой точностью.

Набор мер – комплект мер разного размера одной и той же физической величины, предназначенных для применения на практике как в отдельности, так и в различных сочетаниях (например, наборы концевых мер длины, угловых концевых мер, наборы разновесов). Магазин мер – набор мер, конструктивно объединенных в единое устройство, в котором имеются приспособления для их соединения в различных комбинациях (например, магазин электрических сопротивлений).

При оценивании величин по условным (неметрическим) шкалам, имеющим реперные точки, в качестве «меры» нередко выступают вещества или материалы с приписанными им условными значениями величин. Так, для шкалы твердости Мооса мерами являются минералы различной твердости. Приписанные им значения твердости образуют ряд реперных точек условной шкалы.

Измерительный преобразователь – техническое средство с нормированными метрологическими характеристиками, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или измерительный сигнал, удобный для обработки, хранения, дальнейших преобразований, индикации или передачи. Примеры измерительных преобразователей – термопара, пружина динамометра, микрометрическая пара винт-гайка.

Отличительной особенностью измерительного преобразователя является выдача им измерительной информации в форме, не поддающейся непосредственному восприятию оператором. По характеру входного и выходного сигналов различают аналоговые, цифро-аналоговые, аналого-цифровые преобразователи. По месту, занимаемому в измерительной цепи различают преобразователи первичные и промежуточные. Преобразователи с пропорциональным преобразованием сигнала измерительной информации называют масштабными.

Первичный измерительный преобразователь (первичный преобразователь) – измерительный преобразователь, на который непосредственно воздействует измеряемая физическая величина, т. е. первый преобразователь в измерительной цепи измерительного прибора (установки, системы). В одном средстве измерений может быть несколько первичных преобразователей, например, ряд термопар измерительной установки, предназначенной для контроля температуры в разных точках холодильной емкости.

Датчик – конструктивно обособленный первичный преобразователь, от которого поступают измерительные сигналы (он «дает» информацию). Датчики метеорологического зонда или стационарной метеостанции передают измерительную информацию о температуре, давлении, влажности и других параметрах атмосферы, причем они могут находиться на значительном расстоянии от принимающего его сигналы средства измерений. Термин «датчик» в ГОСТ 16253 был помечен как не рекомендуемый, поскольку он отражает только одну из функций первичного измерительного преобразователя – «выдачу информации».

Измерительный прибор (прибор) – средство измерений, предназначенное для получения значений измеряемой физической величины в установленном диапазоне. Измерительный прибор предназначен для получения измерительной информации от измеряемой физической величины, ее преобразования и выдачи в форме, поддающейся непосредственному восприятию оператором. Прибор включает в себя один или несколько измерительных преобразователей и присоединенное к ним устройство отображения измерительной информации типа шкала-указатель, указатель-диаграммная бумага, числовое табло. В зависимости от системы представления информации различают показывающие или регистрирующие приборы, причем регистрирующие могут быть записывающими либо печатающими, а в зависимости от формы выходного сигнала различают приборы е аналоговым либо с дискретным выходом («дискретные» приборы часто называют «цифровыми»). Следует обратить внимание, что вид устройства отображения измерительной информации не определяет форму выходного сигнала: система шкала-указатель электронно-механических часов принадлежат «дискретным» приборам, а изменение выходного сигнала бытового счетчика электроэнергии на правом барабане цифрового табло носит непрерывный характер.

Характеристики

Список файлов лекций