ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Планирование аппаратурных спектральных исследований физических процессов из "Аппаратурный спектральный анализ сигналов" При планировании аппаратурных исследований реальных процессов нужно, в первую очередь, учитывать цель этих исследований, но по возможности не ограничиваться поставленной задачей, а несколько расширять рамки исследований для познания и уточнения требуемых и смежных характеристик процесса, поскольку при этом могут выявиться новые, быть может весьма полезные, и интересные особенности исследуемых процессов. [c.153] Планирование аппаратурных исследований недопустимо без изучения и обобщения известных данных по исследуемому процессу или явлению. Нужно собрать и тщательно изучить известные материалы по исследуемому вопросу изучить и подвергнуть анализу возможные и уже применявшиеся методики исследований, состав аппаратуры, оценить влияние различных внутренних и внешних факторов и полученные результаты. Это разрешит исключить повторения, наметить границы предполагаемых исследований с некоторым перекрытием для сопоставления известных и вновь полученных результатов. Необходимо также изучить известные теоретические положения по исследуемым процессам или явлениям, поскольку математическая модель процесса обычно создается последовательными приближениями от аппаратурных исследований к рабочей гипотезе, далее к уточняющим аппаратурным исследованиям, математической модели процесса второго приближения и т. д. [c.153] Рассмотрим некоторые позиции планирования натурных исследований. Основная цель натурных исследований— получить математическую модель физического процесса. Модель должна иметь вероятностный характер, а параметры процесса — статистические характеристики. Полное представление о случайном процессе дает обработка ансамбля реализаций процесса, и лишь для эргодического стационарного случайного процесса можно ограничиться малым числом либо даже одной реализацией процесса достаточной длительности. Однако в реальных условиях натурных исследований ансамбля реализаций нет (гл. 1) и (напомним) исполняющие устройства работают не от ансамбля, а от одной или малого числа реализаций, что имеет свои особенности ( 1.4), поэтому важно подвергнуть исследованию представительную реализацию (объект). Выбор представительных реализаций, т. е. реализаций исчерпывающе в вероятностном смысле характеризующих случайный процесс, сложная задача, к сожалению, не имеющая однозначных правил априорного решения. [c.155] Основное в выборе представительной реализации — опыт и эрудиция исследователя. Для натурных процессов нужно выбирать условия — уровни факторов, встречающиеся наиболее часто. В качестве исследуемых объектов нужно выбирать безусловно исправные образцы, характерные для данного типа объектов. Если возможно, то нужно проводить исследования не одного образца, а нескольких, тогда по разбросу результатов исследований можно судить о представительности конкретных объектов и совокупности объект — природа. [c.155] Исследуя процессы в объектах и совокупности объект— природа, нужно планировать испытания при разных режимах работы объекта в сочетании с разными природными условиями. Например, при исследовании шумов транспортных средств нужно проводить испытания при разных изменяющихся скоростях движения в устанавливающихся и установившихся режимах, при разных маневрах объекта и т. п. При этом нужно выявлять отдельные источники шумов, определять их вклад в общий шум объекта, включая и выключая основные и вспомогательные механизмы и т. п. [c.155] Разброс оценок характеристик объекта из-за инструментальных ошибок, влияние трудно учитываемых факторов (условий), внешних, внутренних и их совокупности, можно уменьшить, применяя при исследованиях случайное чередование и сочетание условий, режимов объектов и т. п. Такой прием называют рандомизацией исследований [86]. [c.156] Характер условий (факторов), воздействующих на исследуемый процесс (объект), их число и уровни воздействия исследователь выбирает, исходя из компромисса между задачами аппаратурных исследований, их требуемой точностью, техническими возможностями, трудоемкостью и стоимостью. Например, оценка воздействия на уровень пурговых радиопомех [30] скорости ветра (10. ..50 м/с), температуры (—30...0°С) и относительной влажности (60...95%)—трехфакторный эксперимент. Количество уровней воздействия для каждого фактора определяется компромиссом между требуемой точностью, значимостью этого фактора и допустимой трудоемкостью исследований и обработки. Процессы, исследуемые в этом примере, неуправляемы, поэтому предусматривать, планировать рандомизацию исследований нельзя, можно лишь фиксировать (обрабатывать) или не фиксировать результаты наблюдений. [c.156] В общем плане исследований должен быть расписан каждый опыт воздействия какого фактора, при каких уровнях и как устанавливаются и контролируются любые уровни воздействия по какой методике, какой аппаратурой и в какой последовательности как юстируется тракт форма записи в журнал наблюдений при опытах методы регистрации первичных результатов исследований какая экспресс-обработка при опытах и т. п. [c.156] Важная задача планирования исследований — выбор объема исследований, при котором статистические погрешности не более допустимых при каждом опыте [83, 84]. Пользуясь известными методами математической статистики [3], можно для стационарного случайного процесса определить суммарную длительность реализаций, обеспечивающую требуемую точность оценки характеристики с заданной по тому или иному критерию доверительной вероятностью. [c.156] Аналогично при полосе фильтра Гф и полосе анализа fг. .. в пределах которой осредняются отсчеты 0(ш), предполагая что 5(тО (Т(со) О (ша), число некоррелированных отсчетов по частоте будет Л /= (/2—[О/Рф- Таким образом, все Л т, Nf или N Nf (в дальнейшем просто М) отсчетов ЭС некоррелированны и имеют одинаковую дисперсию С(ш). [c.157] Задаваясь требуемой (ожидаемой) точностью результатов аппаратурных исследований физических процессов, следует помнить, что аппаратурно исследуются отдельные реализации процесса, а не сам процесс, особенно это существенно при исследованиях в условиях работы исполняющих устройств. Исполняющее устройство должно реагировать на одну (малое число) реализацию относительно небольшой длительности ( 1.1). При большом разбросе характеристик разных реализаций высокая точность измерений не уточняет условия работы исполняющих устройств и практически бесполезна, так как природа процесса такова, что для разных реализаций или даже разных участков одной реализации значительный разброс показаний обусловлен природой процесса и условйя работы исполняющих устройств в разное время от разных реализаций существенно разнятся. Поэтому при измерениях шумов реальных объектов или природных явлений (шумов моря, радиопомех) общая погрешность исследований порядка единиц де-цибелл вполне приемлема. [c.158] Вернуться к основной статье