ВЛИЯЮЩИЕ ФАКТОРЫ

Получение отсчета (либо принятие решения) — основная измерительная процедура. Однако, как отмечалось в разд. 2.1, во внимание должно приниматься еще множество факторов, учет которых представляет иногда довольно сложную задачу. При подготовке и проведении высокоточных измерений в метрологической практике учитывается влияние

объекта измерения;

субъекта (эксперта или экспериментатора);

способа измерения;

средства измерения;

условий измерения.

О б ъ е к т и змерений должен быть достаточно изучен. Например, при измерении диаметра вала должна быть уверенность в том, что он круглый. В противном случае может быть нужно измерять эллиптичность его сечения. При измерении площадей сельскохозяйственных угодий пренебрега­ют кривизной Земли, чего нельзя делать при измерении поверхности океанов. Измеряя плотность вещества, нужно быть уверенным в отсутствии инородных включений. При измерении периода обращения Земли вокруг Солнца можно заранее пренебречь его неравномерностью, а можно наоборот сделать ее объектом исследования. Таким образом,перед измерением необходимо представить себе модель исследуемого объекта, которая в дальнейшем, по мере поступления измерительной информации, может изменяться и уточняться. Чем полнее модель соответствует измеряемому объекту или исследуемому явлению, тем точнее измерительный эксперимент.

Эксперт или экспериментатор вносят в процесс измерения элемент субъективизма, который по возможности должен быть уменьшен. Он зависит от квалификации измерителя, его психофизиологического состояния, соблюдения эргономических требований при измерениях и много другого. Все эти факторы заслуживают внимания. К измерениям допускаются лица, прошедшие специальную подготовку, имеющие соответствующие знания, умения и практические навыки. В ответственных случаях их действия должны быть строго регламентированы. Особенно большую роль играет профессиональная подготовка экспертов при эвристических и органолептических измерениях (см. разд. 4.1). Важное значение имеет также настроение человека, его собранность, внимание, режим труда и отдыха. Наибольшая работоспособность наблюдается в утренние и дневные часы — с 8 до 12 ч. и с 14 до 17 ч. В период с 12 до 14 ч. и в вечернее время отмечается, как правило, снижение работоспособности, а в ночную смену она минимальна. Начало смены — период вхождения в работу — длится утром примерно от 30 мин до 1,5 ч. Затем работоспособность стабилизируется на 1,5 ... 2,5 ч. К середине дня начинается спад. После обеденного перерыва работоспособность снова повышается, но наивысшего уровня уже не достигает. В конце рабочего дня наступает спад, обусловленный утомлением.

Санитарно-гигиенические условия труда включают такие факторы, как микроклимат, всевозможные излучения, чистоту воздуха, освещение, производственный шум, вибрацию и т.д.

Острота зрения и длительность ясного видения в значительной степени зависят от условий освещения. Люди с нормальным зрением способны различать мелкие предметы лишь при освещенности 50 ... 70 лк. Максимальная острота зрения наступает при освещенности 600 . . . 1000 лк. Освещение может быть как естественным, так и искусственным. Наиболее благоприятным является естественное освещение, производительность труда при котором на 10 % выше, чем при искусственном. Дневной свет должен быть рассеянным и не иметь бликов. Во избежание действия солнечных лучей на . окна лаборатории следует повесить белые шторы. Искусственное освещение помещений должно быть люминесцентным рассеянным. Источники света необходимо заключать в арматуру с матовым или молочным стеклом. В зависимости от особенностей трудового процесса применяются три системы освещения: общее (для освещения всего помещения), местное (не­посредственно на рабочем месте) и комбинированное, сочетающее общее и местное. Общее освещение допустимо в помещении, где проводят механические измерения невысокой точности, когда направление света не играет особой роли. Комбинированное освещение требуется при высокоточных измерениях, когда для различения мелких деталей свет должен падать под определенным углом. Одно лишь местное освещение нормами не допускается, так как оно приводит к неравномерному распределению яркости в поле зрения наблюдателя. Это резко снижает производительность труда, увеличивает число ошибок в работе, приводит к быстрому утомлению. В оптимальных же условиях время ясного видения (с хорошей остротой) при непрерывной работе составляет 3 ч. Оно зависит от освещенности и сокращается при 50 лк на 57 %, при 75 лк — на 50 %, при 100 лк — на 26 %, при 200 лк — на 15 %.

Измерительные приборы размещают в поле зрения оператора в зоне, ограниченной углами ± 30° от оси в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Отсчетные устройства располагают перпендикулярно линии зрения оператора. Оптимальное расстояние от шкалы до глаз оператора определяют по формуле:

где h — высота знака, подлежащего считыванию; a — угол, равный 40 . . .50' . Для различения отметки шкалы с угловым размером 30 ... 40' необходимо время 0,03 с, а с размером 3 ... 6' — до 0,3 с. По контрастности отметки шкал должны на порядок отличаться от фона. По данным профессора М.Ф. Маликова, в зависимости от индивидуальных особенностей операторов, связанных с их реакцией, измерительными навыками и т.п., неточность глазомерного отсчета по шкалам измерительных приборов достигает ± 0,1 деления шкалы.

Уровень шума в лабораториях не должен превышать 40 ... 45 дБ. Повышению производительности труда способствует функциональная музыка, снижающая утомляемость, повышающая работоспособность, улучшающая эмоциональное состояние людей, имеющая эстетическое значение. Рекомендуемая продолжительность звучания музыки за смену 1,5 ... 2,5 ч. В музыкальные передачи должны включаться мелодичные, ненавязчивые популярные мелодии с легким и ясным музыкально-ритмическим рисунком, со спокойным темпом.

Очень часто измерение одной и той же величины разными способами дает совершенно непохожие результаты. Каждый из этих способов имеет свои достоинства и недостатки. В преодолении таких недостатков, в непрерывном совершенствовании измерений состоит искусство экспериментатора. Здесь нет и не может быть готовых рецептов, хотя со вре­менем выработались определенные приемы, знание которых полезно. Рассмотрим некоторые из них.

2.3.1. ИСКЛЮЧЕНИЕ ВЛИЯЮЩИХ ФАКТОРОВ

Способ замещения состоит в замене измеряемой величины равновеликой ей мерой, значение которой известно. Реакция средства измерений при этом должна остаться такой же. Например, при взвешивании груза на равноплечих весах его масса считается равной массе уравновешивающих гирь. Однако это справедливо только при строгом равенстве плеч, так как равновесие коромысла определяется не равенством сравниваемых масс, а равенством произведений силы на плечо. На практике плечи строго не равны между собой. Поэтому груз уравновешивается не равным ему по массе набором гирь. При использовании способа замещения тот же груз уравновешивается любой тарой, а потом заменяется набором гирь, при котором сохраняется равновесие коромысла. Очевидно, что масса груза в таком случае равна массе гирь, а влияние неравноплечести весов оказывается исключенным.

Точно так же, включив измеряемое сопротивление в мостовую схему и уравновесив ее, заменяют его затем магазином сопротивлений и, подбирая сопротивление магазина, восстанавливают равновесие моста. Высокая точность измерения сопротивлений этим способом обеспечивается за счет исключения остаточной неуравновешенности мостовой схемы, взаимного влияния ее элементов, утечек и других паразитных факторов.

Компенсация влияющего фактора по знаку осуществляется следующим образом. Измерение проводится дважды так, чтобы влияющий фактор оказывал противоположное действие, и берется среднее арифметическое двух опытов. Например, механические узлы некоторых средств измерений имеют люфты, влияние которых компенсируется, если измерительный механизм подводится к измеряемой величине сначала со стороны больших, а затем меньших значений (или наоборот). Можно скомпенсировать влияние постоянных магнитных полей, паразитных ТЭДС и т.п.

Если вляющий фактор приводит не к изменению измеряемого значения на некоторую величину, а к умножению его на некоторый коэффициент, то вместо компенсации по знаку применяется способ противопоставления. Рассмотрим его на примере взвешивания на равноплечих весах.

Условие равновесия коромысла записывается следующим образом:

ml₁ ⁼ m_rl₂,

где m — масса взвешиваемого груза; m_г - масса уравновеши­вающих гирь; l₁ и 1₂ — соответствующие плечи коромысла. Таким образом, влияние неравноплечести весов проявляется в наличии множителя 1₂ /l₁:

Если повторить взвешивание, поместив груз на чашу весов, на которой ранее были гири, получим

m'_гl₁ = m1₂,

где m'_г ≠ m_г. Разделив первое условие равновесия на второе, найдем, что

откуда

m =

достаточной степенью точности,

т. е. влияние неравноплечести весов оказывается исключенным.

Для исключая прогрессирующего влияния какого-либо фактора, являющегося линейной функцией времени (например, постепенного прогрева аппаратуры, падения напряжения в цепи питания, вызванного разрядом аккумуляторов или электрических батарей, потери эмиссии катодов радиоламп и т.п.) применяется способ симметричных измерений. Он заключается в том, что в течение некоторого интервала времени выполняется несколько измерений одного и того же размера, и затем берется полусумма отдельных результатов, симметричных по времени относительно середины интервала. Иногда для этого несколько измерений повторяют в обратной последовательности, и тогда аналогия с методом компенсации влияющего фактора по знаку становится очевидной, с той лишь разницей, что компенсации в середине временного интервала не происходит.