Выбор методик выполнения измерений(измерения при научных исследованиях)

Выбор методик выполнения измерений(сортировка объектов на группы по заданному параметру, приблизительная(ориентировочная) оценка параметров)

Обеспечение требуемой точности измерений. 2.Обеспечение экономичности измерений. 3.Обеспечение представительности (валидности) результатов измерений. 4.Обеспечение безопасности измерений.

Выбор методик выполнения измерений (МВИ). Основные требования, предъявляемые к МВИ.

Требования, предъявляемые к методике выполнения измерений (МВИ):

Точность измерений является необходимым условием для использования их результатов. Несоблюдение этого условия делает невозможным получение действительного значения измеряемой физической величины и бессмысленным проведение измерений. Обеспечение точности измерений заключается в установлении требуемого соотношения допустимой погрешности измерений [ Δ ] и предельного значения реализуемой в ходе измерений погрешности Δ: Δ ≤ [Δ].

При оценке экономичности измерений учитывают производительность и себестоимость измерительной операции, необходимую квалификацию оператора, наличие конкурирующих СИ, цену универсальных СИ, стоимость разработки и изготовления нестандартизованного СИ, возможность многоцелевого использования данных СИ и др.

При многократных измерениях одной и той же ФВ представительность результата измерений обусловлена его достоверностью и связана с числом наблюдений при измерениях – чем больше (в разумных пределах) наблюдений в серии, тем более четко проявляются систематические составляющие погрешности измерений и тем достовернее становятся статистические оценки средних значений и границ случайной погрешности. Представительность результата измерений при многократных наблюдениях одной и той же ФВ зависит также от выбранной доверительной вероятности. Уровень представительности тем выше, чем больше вероятность накрытия истинного значения полученной интервальной оценкой.

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

62. Выбор методик выполнения измерений(измерительный контроль, арбитражная перепроверка результатов приёмочного контроля).

Формулирование возможных измерительных задач осуществляется прежде всего с позиций точности. С этой позиции можно рассматривать такие задачи, как обеспечение точности измерений, необходимой для использования результатов:

- при измерительном приемочном контроле заданного параметра;

-при арбитражной перепроверке результатов приемочного контроля;

-при сортировке объектов на группы по заданному параметру;

-при проведении научного исследования;

-при ориентировочной (приблизительной) оценке заданного параметра.

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

При решении любой из поставленных частных измерительных задач необходимо:

· Установить необходимую точность измерения.

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

Необходимую точность измерения, как правило, нормируют значением допустимой погрешности измерения [Δ]. Значение [Δ] зависит от поставленной измерительной задачи, которая может быть сформулирована в разных вариантах.

Для случая приемочного контроля объекта по заданному параметру, если заданы два его предельных значения, допустимая погрешность измерений не должна превышать 1/3 части допуска (Т) параметра:

[Δ] ≤ Т/3,

где Т – допуск параметра, равный разности между двумя его нормированными предельными значениями наибольшим (Аmax) и наименьшим (Аmin)

Т = Аmax – Аmin.

Соотношение [Δ] ≤ Т/3 будет удовлетворительным при случайном характере контролируемого параметра и случайной погрешности измерений. Если принять, что распределение контролируемого параметра на множестве реальных объектов случайно и технология обеспечивает соответствие поля рассеяния параметра полю допуска

6σ_техн ≤ T,

где σ_техн – оценка с к о технологического процесса,

то возможное значение поля допуска T' с искажением из-за наложения на допуск Т предельной погрешности приемочного контроля [Δ] можно определить по правилу сложения дисперсий случайных величи

_________

T' = √ T² + [Δ] ².

Элементарные расчеты показывают, что искажение поля допуска для принятого соотношения [Δ] и Т не превысит 5 % допуска. Такое искажение в технической практике вполне допустимо, следовательно, выбранное значение [Δ] может считаться пренебрежимо малым по сравнению со значением допуска Т контролируемого параметра. Аналогичное допущение о пренебрежимой малости допустимой погрешности измерений по отношению к норме неопределенности измеряемого параметра положено в основу всех последующих случаев ее назначения.

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.

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 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 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.