Определение погрешности измерения ширины «b» испытуемого образца

(табл. 3.3).

Таблица 3.3. Погрешности измерения ширины «b» испытуемого образца

Результаты наблюдений, см	Исправленные результаты наблюдений Хi, см	Отклонение и их квадраты
Хi – , см	(Хi – )2, см2
0,627 0,628 0,627 0,630 0,630	0,587 0,588 0,587 0,590 0,590	-0,001 0,000 -0,001 0,002 0,002	1,10-6 0,00 1,10-6 4,10-6 4,10-6
	=0,588 см

В соответствии с ГОСТ 8.207-76 аналогично получим b=(0.588±0.033)см, Р=0,95.

Соответственно =5,6%.

3) Определение погрешности измерения толщины «h» испытуемого образца (табл. 3.4).

Таблица 3.4. Погрешность измерения толщины «h» испытуемого образца

Результаты наблюдений , см	Исправленные результаты наблюдений Хi см	Отклонение и их квадраты
Хi – , см	(Хi – )2, см2
0,193 0,199 0,188 0,193 0,191	0,173 0,179 0,168 0,173 0,171	0,000 +0,006 -0,005 0,000 -0,002	0,0 3,6*10-6 2,5*10-6 0,0 0,4*10-6
	=0,173 см

В итоге в соответствии с ГОСТ 8.207-76 получаем ∆=0,33*10^{-1 см, т.е.}

h=(0.173±0.033) см, Р=0,95.

Соответственно получим =19,1%.

Если необходимо уменьшить доверительный интервал в «Z» раз, то, как следует из формулы для S(Ā), необходимо увеличить количество наблюдений примерно в «Z²» раз. В особых случаях, имеющих при измерениях отрицательные последствия для здоровья людей, принимают доверительную вероятность P = 0,99 и выше, что приводит к увеличению доверительного интервала.

Определение погрешности косвенного измерения величины .

Величину относительной погрешности косвенного измерения находим по формуле

%,

где α=1,1 при Р = 0,95. В итоге получим

.

Используя средние арифметические значения, находим

,

откуда получаем абсолютную погрешность косвенного измерения. Так как:

то .

Итак, окончательный результат:

, P=0,95.

В системе СИ соответственно

, P=0,95.

Все результаты расчетов заносятся в акт метрологической проработки.

Порядок заполнения актаметрологической проработки

Метрологический анализ позволяет производить обоснованный выбор технических средств обеспечивающих требуемую точность измерений, поэтому его проведение является неотъемлемой частью выполняемой научно – исследовательской работы.

Заголовок. Указать наименование темы, сформулировать целевое назначение получения измерительной информации, указать дату проведения экспериментов. Заполнить акт, составленный по специальной форме, содержащий ряд разделов, каждый из которых включает в себя несколько граф. При этом следует руководствоваться нижеследующими рекомендациями.

Контролируемые величины: графы (1-5).

Графа 1. Наименование величины, обозначение. Следует перечислить все величины подлежащие прямым и косвенным измерениям и характеризующие технологический процесс или состояние исследуемой системы. При необходимости в графу включают величины, необходимые для контроля конкретных условий проведения исследовательской работы (температуру окружающей среды, барометрическое давление, относительную влажность и т.п.).

Графа 2. Единица измерения. Записываются единицы измерения измеряемых (контролируемых) величин в системе СИ.

Графа 3. Диапазон ожидаемых значений. Записывают возможные наименьшие и наибольшие значения контролируемых величин, предусмотренные планом проведения эксперимента.

Графа 4. Допустимая погрешность. Указывает пределы погрешностей измерения, определяемые требованиями технического задания на проведение исследования.

Графа 5. Краткая характеристика измерения. Необходимо указать вид, метод и режим измерения. Как известно, виды измерения бывают: прямые, косвенные, совокупные, совместные. Методы прямых измерений в свою очередь, подразделяются на метод непосредственной оценки и метод сравнения с мерой. Метод сравнения с мерой может быть: дифференциальным нулевой, противопоставления, замещения, совпадений.

Характеристика применяемых средств контроля (графы: 6 - 11).

Эту часть акта заполняют при известном наборе средств измерений и оборудования, обеспечивающим контроль и проведение эксперимента в соответствии с графами 3 и 4.

Графа 6. Наименование, тип, заводской номер, год выпуска. Указывают наименование, тип, заводской номер и год изготовления, которые содержаться в паспортах, выпускных аттестатах и инструкциях на средства измерения.

Графа 7. Диапазон измерений. Указывают диапазон шкалы прибора или пределы его измерения.

Графа 8. Нормируемые метрологические характеристики. Указывается класс точности или величина приведенной относительной погрешности, цена деления шкалы прибора, вариация. При необходимости в этой графе приводят также динамические характеристики (постоянную времени, инерционность) средств измерений. При отсутствии полных данных в графе 8 обязательно следует указать те характеристики, которые позволяют судить о пригодности (соответствии) средства измерения для решения конкретной задачи.

Графа 9. Условия измерений. Отмечают соответствие условий проведения измерений эксплуатационным паспортным условиям средств измерений.

Графа 10. Дата последней госпроверки. Указывается дата последней госповерки.

Графа 11. Межповерочный интервал.

Назначается периодичность поверки средств измерений в соответствии с ГОСТ 8.002-86

Обработка результатов измерений (графы 12-14).

Графа 12. Характеристика способа обработки. Указывают, что производилась обработка прямых измерений с многократными наблюдениями (каких именно) и косвенных измерений (каких именно), либо одного из этих или других видов (каких именно) и в соответствии с каким ГОСТ.

Графа 13. Средства обработки. В качестве средств обработки результатов измерений могут быть указаны различные конкретные типы ЭВМ, калькуляторов, логарифмическая линейка и т.п.

Графа 14. Метрологическая оценка измерений. Оформление результатов измерений следует проводить по ГОСТ 8.011-72. Результаты измерений предоставляют в форме ,

где: – результат измерения; – границы погрешности результата измерения; Р – доверительная вероятность. Следует указать и относительную погрешность измерения.

Графа 15. Специальные требования по охране труда. Перечисляют необходимые условия проведения измерений, если работа сопряжена с опасностью (химической, электрической и др.). Следует указать виды защиты, средства ограждений и т.п.

Графа 16. Примечание (выводы рекомендации). Заполняется автором научно – исследовательской работы. Сравнивается допустимая погрешность по заданию (графа 4) с полученной погрешностью по расчету (графа 14). Делается соответствующий вывод. В этой графе так же консультант по метрологии отмечает достоинства и недостатки метрологического обоснования, степень соответствия данных акта цели НИРС.

Все результаты расчетов соответственно занесены в акт метрологической проработки (см. приложение).

Приложение

АКТ

метрологической проработки экспериментального определения нормального напряжения при исследовании образца (лопатки) типа А на разрыв

(от 20.09.08)

Таблица 3.5. Контролируемые величины

Наименован. величины, обозначение	Единица измерения (в старой системе) в системе СИ	Диапазон ожидаемых значений	Допустимая погреш-ность	Краткая характеристика измерений, ГОСТ, ОСТ, ТУ, и т.д.
Нагрузка P	(кгс) Н	(14 – 16) 137 – 157	(0,8) 7,85	Прямое измерение: метод непосредственной оценки: статический режим ГОСТ 11262-76
Ширина лопатки b	см	0,5 – 0,7	0,04	Прямое измерение: метод непосредственной оценки: статический режим ГОСТ 11262-76
Толщина лопатки h	см	0,1 – 0,2	0,04	Прямое измерение: метод непосредственной оценки: статический режим ГОСТ 11262-76
Разрушающее напряжение при растяжении	(кгс/см2) (Н/см2)	(110 – 180) 1100 – 1800		Косвенное измерение

Продолжение таблицы 3.5. Характеристика применяемых средств контроля

окончание таблицы 3.5.

Обработка результатов измерений	Спец. требов. по охране труда	Примечание (выводы, рекоменд)
Характеристика способа обработки	Средства обработки	Метрологическая оценка измерений
Прямые измерения с многократн. наблюдениями ГОСТ 8.207-76	калькулятор	(14,60±0,64) Р =0,95 143,2±6,28 =4,38%	Защитн. очки, комбине зон	Погрешн. измерения в пределах доп. погрешност. (0,64<0,8)
Прямые измерения с многократн. наблюдениями ГОСТ 8.207-76	калькулятор	(0,588±0,033) Р =0,95 =5,6%	Погрешн. измерения в пределах доп. погрешност. (0,033<0,04)
Прямые измерения с многократн. наблюдениями ГОСТ 8.207-76	калькулятор	(0,173±0,033) Р =0,95 =19,1%	Погрешн. измерения в пределах доп. погрешност. (0,033<0,04)
Косвенное измерение	калькулятор	(143,53±32,18) 1408±315,69 Р =0,95 =22,42%	Погрешность косвенного измерения величины соотв. выбранному набору средств измерений

Определение погрешности косвенного измерения величины с использованием формулы полного дифференциала

,

Рассматриваем это выражение как функцию переменных: P, b, h. Тогда абсолютная погрешность равна

Или

Подставив в полученное выражение значения:

p=14,6 кгс , b=0,588 см, h=0,173 см,

,

получим

;

Ранее эти величины соответственно были

,

Как видим, есть некоторая разница в результатах. Каким способом из этих двух пользоваться – решать автору дипломной работы!

Оценка погрешности прямых и косвенных технических измерений

Технические измерения – это измерения, выполненные однократно с помощью средств измерений. Однократный отсчет со шкалы измерительного прибора принимается за окончательный результат измерения.

Прямые технические измерения

Погрешность результата прямого технического измерения определяется:

1) Допустимой основной погрешностью прибора, определяемой его классом точности;

2) Методической погрешностью;

3) Погрешностью, обусловленной изменившимися условиями измерения.

Если причины 2 и 3 отсутствуют, то погрешность результата прямого технического измерения определяется допустимой основной погрешностью прибора, определяемой его классом точности.

Косвенные технические измерения

Дано: (х_1,x_2,…….x_n) , где: х_1, x_2,…….x _n - переменные, измеряемые однократно; ΔX_1, ΔХ_2,…… ΔХ_n­–допустимые погрешности приборов, определяемых их классами точности;

Определить: , df.

Решение

Используя формулу полного дифференциала функции f (х_1, x_{2 ,}…….x_n) ,

имеем

,

соответственно

Подставив в эти выражения исходные данные и значения производных,

получим искомые значения , .

Пример.

Велосипедист едет со средней скоростью

,

где s и τ (путь и время) – технические измерения. Тогда запишем

Соответственно .

Студенту предлагается самому закончить решение этой задачи.

Заключение

Средства автоматизации динамично совершенствуются, а в учебниках свое­временно не отслеживаются изменения в отечественном и зарубежном приборо­строении. Авторы пособия предлагают изучать конкретные устройства по новейшим каталогам реальных отечественных и зарубежных фирм, имеющимся на электрон­ных дисках компьютерной библиотеки кафедры автоматизированных систем сбора и обработки информации (АССОИ) университета.

Учебное пособие предоставляет студентам алгоритм самостоятельных дейст­вий по усвоению курса «Системы управления химико-технологическими процесса­ми». Авторы надеются, что поставленная цель – помочь студентам освоить курс по дисциплине СУХТП, в данном пособии достигнута.

Библиографический список

1. ГОСТ 21.404-85. Система проектной документации для строительства. Автоматизация технологических процессов. Обозначения условные приборов и средств автоматизации в схемах. – Введен в действие 01.01.1986 г.; переиздание июль 2007 г. – М. : Изд-во стандартов. 2007.

2. ГН 2.2.5.1313-03. Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны: Гигиенические нормативы. М.: Изд-во Минздрава России, 2003. – 268с.

3. ГН 2.1.6.1338-03. Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест. – М.: Изд-во Минздрава России, 2003.

4. Перечень рыбохозяйственных нормативов: предельно допустимых концентраций (ПДК) и ориентировочно безопасных уровней воздействия (ОБУВ) вредных веществ для воды водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение. – М.: Изд-во ВНИРО, 1999. – 304с.

Содержание

Ившин Валерий Петрович

Кандидат технических наук, доцент кафедры автоматизированных систем сбора и обработки информации.

За заслуги в области образования награждён нагрудным знаком «Почетный работник высшего профессионального образования Российской Федерации».

Перухин Марат Юрьевич

Кандидат технических наук, доцент кафедры

автоматизированных систем сбора и обработки

информации.

Дюдина Ирина Александровна

Кандидат технических наук, доцент кафедры

автоматизированных систем сбора и обработки

информации.

За заслуги в области образования награждена Почетной грамотой Министерства высшего образования Российской Федерации.

Фафурин Андрей Викторович

Доктор технических наук, профессор.

Заведующий кафедрой автоматизированных

систем сбора и обработки информации.

Заслуженный деятель науки и техники Республики Татарстан и Российской Федерации.

Интеллектуальная автоматика в курсовых и

дипломных проектах

Том 2