ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Планирование измерений из "Обеспечение и эксплуатация измерительной техники" Необходимым условием эффективного применения средств измерений является своевременное и качественное планирование измерений. Рассмотрим пример, иллюстрирующий эффективность составления рациональных планов при решении одной и той же измерительной задачи об определении массы трех объектов (а, Ь, с) с помощью весов [9]. Обычно это взвешивание выполняется по плану, приведенному в табл. 2.1, где плюс означает наличие соответствующего объекта на весах, а минус — его отсутствие. [c.40] Из сравнения полученных результатов следует, что при новом плане выполнения экспериментов дисперсия результатов оказывается вдвое меньше, чем при традиционном методе, хотя в обоих случаях на взвешивание трех объектов затрачивалось по четыре опыта. Таким образом, рациональное планирование измерений позволяет обеспечить необходимую точность результатов при минимальных (или допустимых) затратах. В связи с этим очевидна необходимость применения некоторых объективных методов, которые позволяют оптимальным образом организовать измерительный эксперимент. [c.41] Измерения всегда базируются на априорной (известной до опыта) информации. На основе априорных данных строят или выбирают физическую или математическую модель объекта измерений. Этот этап следует считать важнейшим при планировании измерений, так как ошибки, допущенные на этом этапе, в дальнейшем невозможно исправить. В ходе измерений модель объекта можно лишь уточнить, например путем предварительных измерений. Несоответствие реального объекта приписываемой ему модели служит источником погрешности, которую обычно называют погрешностью классификации и относят к методическим составляющим общей погрешности измерений. Эта погрешность присутствует в результатах измерений всегда, так как невозможно построить или выбрать модель, полностью адекватную объекту измерений. Иначе говоря, модель лишь приближенно отражает состояние и поведение объекта измерений. Чем лучше модель отражает объект, тем меньше погрешность классификации. [c.42] Входные параметры, которые влияют на объект и могут быть измерены, называют факторами. [c.43] При пассивном эксперименте исследователь не имеет возможности воздействовать на объект, поэтому задача определения наилучшего плана проведения эксперимента сводится к оптимальной организации пассивного сбора информации и включает в себя такие вопросы, как выбор интервалов времени между моментами измерений, задание числа выполняемых измерений, определение метода обработки результатов и т. д. Для решения указанных вопросов используют известные методы обработки результатов измерений [10]. [c.43] В отличие от пассивного эксперимента активный связан с воздействием на ход процессов в изучаемом объекте и с возможностью выбора в каждом опыте тех уровней факторов, которые представляют интерес. Если какой-либо существенный фактор окажется неучтенным, то это может привести к заметному повышению погрешности эксперимента. С другой стороны, увеличение числа рассматриваемых факторов приводит к значительному возрастанию числа опытов, поэтому следует воспользоваться методами отсеивания несущественных факторов [11]. [c.43] Методы планирования многофакторного эксперимента, в котором необходимо учитывать влияние многих независимых переменных, предполагают изменение всех факторов сразу, а не изучение влияния каждого из них в отдельности, как при традиционных способах составления планов. Такое многофакторное планирование более эффективно и позволяет значительно уменьшить погрешности определения интересующих экспериментатора величин. [c.43] Рассмотрим планирование факторного эксперимента на примере простой и часто используемой линейной полиномиальной модели, для которой достаточно. использовать только два уровня факторов. Число опытов, необходимых для реа- лизации всех возможных сочетаний уровней факторов, равно 2 (где к—число факторов), и имеет место так называемый полный факторный эксперимент. Условия эксперимента можно записать в виде таблицы (называемой матрицей пла- ирования эксперимента), в которой строки соответствуют различным опытам, -а столбцы — значениям факторов. Одна из таких матриц планирования для двух факторов приведена в табл. 2.3, где верхний крайний уровень обозначен - - а нижний —I. [c.44] После выделения параметров и характеристик объекта выбирают виды их измерений в зависимости от возможности реализации, а также от требуемой точности. При проведении измерений средства измерений взаимодействуют с объектом измерений. При этом объект и средства измерений влияют друг на друга, что может привести к некоторому изменению свойств объекта и показаний измерительного прибора. Так, входное сопротивление подключаемого средства измерений может существенно повлиять на режим работы объекта и привести к погрешности в результатах измерений. При измерениях в цепях переменного тока следует учитывать влияние на объект не только активной составляющей входного сопротивления средства измерений, подключаемого к объекту, но и реактивной. На режим работы объекта и, следовательно, на результат измерений особенно сильно воздействуют емкостные составляющие входных сопротивлений электронных вольтметров и осциллографов. Подключение вольтметра (осцил лографа) к колебательному контуру приводит к снижению резонансной частоты контура за счет входной емкости вольтметра или осциллографа и к снижению добротности контура за счет шунтирующего действия активной составляющей входного сопротивления этих приборов. [c.45] Стандартные методики измерений учитывают всевозможные источники погрешностей измерения, регламентируют последовательность действий, обеспечивающих наименьшую погрешность измерений. При отсутствии стандартной методики производят аттестацию методики измерений, в ходе которой определяют сначала составляющие погрешности измерений, а затем и суммарную погрешность, значение которой и приписывают данной методике. [c.46] Вернуться к основной статье