Metoda de măsurare este un set de tehnici care asigură compararea cantității fizice măsurate cu unitatea (măsura) acesteia.
Metodele de măsurare se bazează pe principiile fizice ale interacțiunii dintre obiectul de măsurare și mijloacele de măsurare pentru obținerea informațiilor de măsurare cu o eroare admisibilă.
Metodele de măsurare se disting:
1) privind principiul fizic al măsurării (mecanică, pneumatică, acustică, optică, electrică etc.);
2) tipul de semnale de măsurare din instrumentele de măsură (analogic (funcția corespunzătoare este continuă) și digitală (funcția este cuantificată));
3) prin metoda de comparare a cantității fizice măsurate și a măsurii, se disting metoda de evaluare directă și metodele de comparare.
Cea mai obișnuită metodă de evaluare directă, în care este evaluată valoarea fizică, este mărturisirea unei mărimi directe sau a mai multor măsurători indirecte ale dispozitivelor pre-graduate în unități ale valorii măsurate.
În metodele de comparație, valoarea măsurată este comparată cu o măsură care este în afara mijloacelor de măsurare.
Distingeți metoda diferențială, unde valoarea măsurată este evaluată prin diferența sa cu unele standarde.
Luați în considerare un manometru lichid în formă de U, valoarea măsurată fiind presiunea Px (Figura 88).
Presiunea Px este dată de formula:
Dacă Px> PH. apoi lichidul corespunzător este stors în tubul conectat la măsura (standard).
În metodele diferențiale, presupunem că standardul cu care se compară cantitatea măsurată este mai precis decât valoarea însăși - Px. astfel încât eroarea va fi încorporată în măsurare .. # 961; gh, sau mai degrabă, adică densitatea destul de cunoscută cu precizie și accelerația gravitațională, întreaga eroare este în măsurarea înălțimii - h și mai mult această înălțime, mai mică eroarea.
Diferența dintre Px și PH ar trebui să fie cât mai mică posibil, prin urmare, înălțimea h trebuie să fie mărită, de exemplu, atunci când se măsoară presiunea în camera de combustie a unui motor cu rachetă, acest lucru se obține prin reducerea densității - # 961; - în loc de apă se utilizează ulei sau panta brațului este piezometru, în cazul în care eroarea de măsurare a înălțimii este de aproximativ 1 mm în prezența unui tub de 1,5 m înălțime, atunci eroarea va fi de 1 mm / 1500. În prezent, presiunea mediului - PH este măsurată cu o precizie ridicată, astfel încât metoda diferențială permite măsurarea mai precisă a presiunii Px. adică folosind un manometru.
O varietate a formei diferențiale este metoda zero. când mijlocul de măsurare, atunci când este încărcat cu valoarea sa măsurată, revine la poziția inițială.
În exemplul considerat, cantitatea # 961; gh → 0, h = 0 ... Histerezis este absent, umărul stâng la colțul din dreapta în afara - tensiunea superficială a lichidului rămâne pe perete și, bineînțeles, că citirile sunt distorsionate, dacă echilibrul de presiune Px. t. e. PH-ul de presiune înlocui presiune variabilă, care poate măsura cu precizie, coloanele vor reveni la poziția sa inițială, precum și parametrii de disipare a energiei vor fi absente.
Metoda zero este mai precisă, deoarece eroarea este concentrată în principal în standard, adică, care este eroarea standardului, la fel și eroarea acestei metode.
În metoda substituției, valoarea măsurată este evaluată prin modificarea semnalului de măsurare atunci când obiectul de măsurare este înlocuit cu un standard.
Luați în considerare un dinamometru încărcat, care este gradat în unități de masă (figura 89).
În locul valorii măsurate, încărcăm mijloacele de măsurare cu un standard.
Judecăm cantitatea măsurată prin relația:
Cu cât este mai aproape de referința la valoarea măsurată, cu atât este mai precisă măsurarea.
În metoda de coincidență, diferența dintre cantitatea măsurată și măsura reprodusă este determinată de coincidența oricăror semnale periodice, de exemplu marcaje de scală (etriere).
§ 27.7. Precizia și precizia măsurătorilor. Concepte de bază. Tipuri de erori de măsurare.
Eroarea de măsurare este diferența dintre valorile măsurate () și ideal ().
Nu știm semnificația cantității ideale, atunci vom folosi noțiunea de eroare reală:
- o cantitate determinată cu precizia maximă posibilă într-o anumită măsurătoare.
Instrument precis nu este utilizat în măsurătorile practice imediate, în special pentru măsurarea presiunii în camera de ardere se poate utiliza manometru cu piston, permițând un grad ridicat de precizie pentru determinarea presiunii, dar exercită activitate de lungă înghețat în condiții statice, deci utilizați senzori piezometrica, care este pus pe brațul dispozitivului, și citirile sunt calibrate cu ajutorul unui manometru cu piston, astfel, este valoarea reală a presiunii, prin urmare, poate fi determinată într-o eroare validă st și valoarea măsurată este citită de citiri manometru sau cu alt senzor.
Distingeți în locul de origine în lanțul de măsurare, erori obiective și subiective.
Obiectivul este:
1) instrumental (deplasarea săgeții dispozitivului scării etc.);
2) instalare (non-orizontală, non-paralelă etc.);
3) eroarea în metoda de măsurare (măsurarea temperaturii unui mediu în mișcare de un termocuplu cu o joncțiune deschisă) este cea mai grea, este necesară cunoașterea aprofundată a proceselor mecanice pentru eliminarea acestora;
4) teoretic -. La măsurarea obiectului de măsurare real este înlocuit cu un anumit model de model e va format corect, se va face erori metodice, teoretice. De exemplu, este necesar să se găsească aria secțiunii critice a motorului rachetă, presupunem că are o formă simplă, dar dimensiunile sale, după pornirea motorului, duza este incalzita, deoarece - datorită temperaturii și deformare plastică devine formă diferită și o zonă critică a secțiunii transversale este dificil de măsurat.
Erorile subiective sunt legate de proprietățile observatorului (caracteristici dinamice).
Cu privire la influența interferențelor (valori neschimbate) distinge eroarea de bază și cea suplimentară.
Intervalul acestor valori (presiune, temperatură ambiantă etc.) este dat în pașaportul instrumentului, în care eroarea de măsurare nu depășește valoarea specificată. Într-un număr de cazuri, este prevăzută o zonă de expansiune din acest interval, ceea ce determină o eroare adițională corespunzătoare (de exemplu o eroare de temperatură).
În cazul în care pașaportul nu specifică o zonă, atunci există metode care vă permit să evaluați situațiile care nu sunt limitate.
De exemplu, eroarea de temperatură este legată de coeficientul de expansiune liniară (# 945;) prin următoarea relație:
Pentru a evita erorile de temperatură, mijloacele și obiectul de măsurare trebuie să aibă aceeași temperatură normală egală cu t0 = 20 ° C. Măsurătorile deosebit de precise trebuie condiționate.
În funcție de forma de reprezentare, se disting erorile absolute () și relative ()
Prin metoda de procesare se disting erorile aleatoare și sistematice, acestea putând fi eliminate prin corecții.
Să considerăm un piston exact (un dispozitiv de măsurare exemplar) și un manometru de măsurare convențional (care funcționează cu instrumentul de măsurare) care sunt încărcate cu aceeași presiune - Px.
Măsurătorile se efectuează în mai multe puncte, în fiecare de mai multe ori. Obțineți următoarele erori # 916; x pe valoarea măsurată.
În intervalul de timp, citirile manometrului de lucru sunt efectuate în mai multe puncte, de fiecare dată când instrumentul de măsurare de referință este încărcat din nou.
Sunt repetate măsurători de aceeași mărime în aceleași condiții.
Punctele sunt rezultatele experimentelor repetate, poate fi un număr destul de mare de ele. Distribuția Gaussiană poate fi utilizată pentru cel puțin 30 de dimensiuni, altfel se folosește testul Studentului.
Luați valoarea Hobr, care arată mijloacele de măsură exemplară. Mărimea erorii poate fi găsită prin compararea citirilor instrumentului cu modelul:
Efectuând prelucrarea rezultatelor măsurării directe, determinăm parametrii de distribuție rămași.
Primul parametru statistic al măsurării este așteptarea matematică:
O mulțime de erori de măsurare aleatorii:
Abaterea medie pătrată:
Ca rezultat, putem construi o distribuție în orice punct - așteptările matematice.
Abaterea așteptărilor matematice față de valoarea reală a măsurandului este o componentă sistematică a erorii:
Abaterea măsurătorilor repetate singulare din așteptările matematice este o componentă aleatoare a erorii:
Răspândirea erorilor aleatorii în ceea ce privește așteptările matematice este caracterizată de o variație a mijloacelor de măsurare.
§ 27.8. Prelucrarea rezultatelor măsurătorilor. Masuratori unice si multiple. Eliminarea erorilor brute și sistematice în măsurători. Estimarea componentei aleatorii a erorii de măsurare.
- un set de rezultate ale măsurătorilor aleatorii (experimente repetate, ale căror componente sistematice ale erorii de măsurare sunt excluse).
Folosind formula (27.12) este speranța matematică, folosind ecuația (27.13) - o multitudine de erori de măsurare aleatoare, folosind (27.14) - abaterea medie pătratică și greșelile sunt excluse:
Pe graficul prezinta rezultatele experimentelor repetate. După histograme construirea sau procesarea matematică este aplicată curbei de distribuție Gauss corespunzătoare, a căror maxim se află într-un punct care corespunde așteptărilor, forma curbei este determinată de doi parametri statici - medie și deviația standard.
Cunoscând curba, este posibil să se găsească probabilitatea unei măsurători în care - sau intervalul, spre deosebire de alte dimensiuni, conceptul intervalului de încredere, care este simetrică față de medie și relativă este determinată de nivelul de încredere. Gauss este o funcție chiar și, prin urmare, putem determina probabilitatea de rezultatul unei singure măsurare într-un interval egală cu de două ori funcția Laplace a cuantila unei distribuții normale:
În măsurătorile tehnice, valoarea de încredere este de obicei 0,95, ceea ce corespunde unui dublu cuantic al distribuției normale:
Uneori se utilizează coeficientul de semnificație. egală cu diferența dintre unitate și încredere
interval # 916; x este numit în acest caz - încredere. și probabilitatea este încrederea.
Să presupunem că au fost luate 1000 de măsurători, este aleasă o probabilitate de 0.95, este necesar să se determine greselile dintr-un set x dat. Este normal ca 950 de măsurători să se încadreze în intervalul de încredere și 50 pot fi în afara limitelor, măsurătorile care se încadrează în afara intervalului de încredere sunt naturale pentru numărul de măsurători. La 100 de măsurători, 95 ar trebui să intre în intervalul respectiv, cu 10 măsurători în afară, se poate situa lângă limitele intervalului sau nimic. În continuare măsurătorile se abat de la așteptările matematice, cu atât mai puține sunt probabilitățile de apariție a acestora, cu atât mai mare este probabilitatea ca această măsurătoare să fie o greșeală.
Pentru a verifica o lipsă a întregului set de variabile aleatoare, selectați rezultatul având abaterea maximă față de așteptarea matematică. cuantele sale sunt localizate. care, dacă nu depășește criteriul Chauvin S (n). în funcție de numărul de măsurători, rezultatul nu este considerat o greșeală:
Dacă condiția nu este îndeplinită, rezultatul acestei măsurări este eliminat și procesarea se repetă cu noi valori. până când toate gafele sunt eliminate. Apoi rezultatul măsurătorii este scris în forma:
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: