15.16. Результатом измерения называют значение величины, найденное путем ее измерения.

Результатом относительных измерений является число, выраженное в единицах относительной или логарифмической величин.

Погрешность измерения Д — отклонение результата измерения от исгимного значения измеряемой величины:

Уравнение измерений в простейшем случае связывает между собой истинное значение измеряемой величины X, результат измерения хн, погрешность измерения Д, числовое значение входного кода меры Ыж, ступень квантования меры qK н коэффициент масштабного преобразователя Хмп. Уравнения измерений получают из уравнения УС подстановкой в него уравнений М и .МП.

Для реализации измерения в самом простейшем случае необходимо осуществить две операции:

операцию воспроизведения мерой ряда величин с известными размерами из множества хы, т. е. х„ Xj. ...; хыи. например, равноинтервального ряда с одинаковым интервалом между qK, размер которого принимаем равным единице данной величины или се десятичной доле;

операцию сравнения для выявления знака разности размеров величины X и однородной выходной величины меры хц.

Процедура измерения в этом случае реализуется путем отработки ступенчатым изменением известной величины х»( последовательными шагами от первого i => I до конечного Размеры ступеней х{ при отработке выбирают в зависимости от способа отработки — равномерно или неравномерно ступенчатого. В первом случае ступень изменения Хм равна ступени квантования <?„ а во втором для уменьшения числа ходов вначале реализуются большие ступени х,, а затем меньшие, вплоть до qr, что необходимо для уравнивания X Hx.vj. Отработка продолжается до тех пор. пока разность неизвестной величины X и x.v не станет меньше минимальной ступени <?„. Таким образом, процедура отработки может быть описана, например, следующим алгоритмом:

17. Измерения классифицируют по наиболее существенным признакам (рис. 2.8).

По наличию размерности у измеряемой величины измерения можно разделить на абсолютные и относительные (26).

Абсолютными называют измерения, результат которых представляется в виде определенного числа единиц данной физической величины.

Относительные измерения — это измерения, результат которых представляется в виде определенного числа относительных единиц. Относительные измерения при прочих равных условиях могут быть выполнены более точно, чем абсолютные, так как в суммарную погрешность не входит погрешность меры величины.

По наличию предварительного измерительного преобразования измерения можно разделить на:

-непосредственные, при которых величина измеряется без любых предварительных преобразований сравнением с выходной величиной «еры. однородной с измеряемой;

-с предварительным преобразованием, при которых измеряемая величина предварительно преобразуется в величину, которая может быть воспроизведена с заданным размером и поддается сравнению.

По мерности измеряемой величины измерения классифицируются 9а одномерные и многомерные.

Измерить двумерную величину, уже значительно сложнее, чем одномерную, так как. например, при раздельном измерении вектора напряжения необходимо измерить раздельно активную U, и реактивную Ур составляющие. При измерении Ut необходимо избрать такой метод измерительного преобразования, чтобы выходная величина зависела Ьлько от иа, и не зависела от неинформативного параметра Up, а при измерении Uv — наоборот.

По характеру уравнений измерения подразделяются на прямые, Косвенные, совместные и совокупные [26).

-Прямые измерения — при которых искомое значение величин наедят непосредственно на опытных данных» Например, длина измеряется непосредственно линейкой, масса — на равноплечих весах, 9. д. с.— компенсацией компенсирующей известной э. д. с., ток — амперметром.

-Косвенные измерения — при которых искомое значение величины находя г на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям, которые называются аргументами.

-Совокупные измерения — при которых искомые значения нескольких одноименных величин находят решением системы уравнений, получаемых при прямых измерениях различных сочетаний этих величин.

Пример совокупных измерений — калибровка набора гирь.

-Совместные измерения — производимые одновременно измерения Х»ух или нескольких разноименных величин для нахождения зависимости между ними. Совместные измерения являются разновидностью измерения зависимостей (п. 9.4).

По соотношению между числом п измеряемых величин и числом уравнений измерения измерения удобно подразделить на неизбыточные и избыточные, или множественные. При т = п измерения неизбыточные. например однократные измерения, а при т> п — избыточные.

-Однократные измерения проводятся обычно в том случае, если при данном эксперименте допускается погрешность измерения, достигающая удвоенного среднего квадратического отклонения (с. к. о.) случайной составляющей погрешности средства измерения.

-Множественные измерения выполняются для достижения более высокой точности. Показатели точности результата измерения в этом 'случае определяют путем обработки ряда полученных наблюдений.

По способу осуществления избыточности множественные измерения можно подразделить на многократные и многоканальные. Избыточность измерений может быть осуществлена либо повторением измерений m раз, т. е. измерениями с многократными наблюдениями, либо разовым m-канальным измерением, либо их комбинацией.

По изменчивости величины во времени измерения подразделяются иа статические измерения, при которых измеряется неизменный во времени сигнал х {() = const и динаиические измерения, при которых .обычно измеряется сигнал, изменяющийся во времени, X (0 = var. При динамических измерениях в зависимости от характера изменения X (/) к динамическим характеристикам средств измерений предъявляются соответствующие требования (ГОСТ 8.25G-—77, п. 5.4). Теория и терминология динамических измерений находится в стадии быст-[рого развития. Динамические измерения являются разновидностью ^измерений зависимостей (п. 9.5).

18. Анализ методов прямых измерений является одним из основных разделов метрологии. В широком смысле метод измерения можно определить как алгоритм использования операций воспроизведения, сравнения, измерительного преобразования, масштабирования и запоминания с целью получении значения величины — результата измерения. Значение величины является именованным числом, выраженный в той или иной системе счисления. Поэтому анализ и синтез методов измерения тесно связаны с особенностями той первичной системы счисления, в которой на первом этапе представляется значение величины. Особенности системы счисления учитываются при анализе и синтезе методов через особенности средств измерения, связанных с числами, т. е. через особенности мер и масштабных преобразователей. Средства измерения являются материальной основой процедуры измерения. В дальнейшем будем основываться на следующем определении: метод измерения — это совокупность приемов использования средств измерения для установления значений величин.

Классификация методов прямых измерений. В соответствии с приведенной ранее классификацией средств измерений (п. 2.1) можно классифицировать н методы прямых измерений: методы измерений комплексными средствами измерения (метод непосредственной оценки), наборами ЭСИ, а также комбинированные методы с использованием комплексных и элементарных средств измерения (рис. 2.9). Методы прямых измерений нзборамн ЭСИ подразделяются в зависимости от наличия или отсутствия в наборе ИП и МП на четыре группы.

причем по крайней мере одна мера должна быть многоканальной. Число используемых УС при единичной системе счисления должно быть равно числу выходов многоканальной меры. В методах сопоставления числовое значение измеряемой величины определяется по совокупности сработавших УС в зависимости от системы счисления, по которой построены многоканальные меры.

19. Методы измерения без предварительных преобразований рода величины отличаются тем, что могут быть выполнены при прочих равных условиях с наиболее высокой точностью. Классифицируем совокупность этих методов по двум существенным признакам: особенностям алгоритма и наборам средств

По первому признаку, по особенностям алгоритма методы измерения подразделяются на:

-методы сопоставления, осуществляемые за один прием, параллельно, одноэтапно, при одновременном использовании всех применяемых в данном случае средств измерения, на основе многоканального сравнения.

-методы уравновешивания, осуществляемые за несколько приемов, последовательно, многоэтапно, на основе многократного сравнения.

Перед классифннацией методов по второму признаку выясним, какими качествами должны обладать средства измерения для реализации процедуры измерения. Для этого рассмотрим основное уравнение измерения

Измеряемая величина X изменяется от 0 до хя. При постоянстве q для обеспечения равенства правой и левой частей уравнении необходимо изменять либо Лмп. либо Nx. Изменение и Ksui реализуется в соответствующих средствах измерения — в мерах и масштабных преобразователях. Следовательно, для измерения величины, изменяющейся в широком диапазоне значений, выходная величина М или МП должна быть многозначной, т. е. либо изменяться во времени, либо иметь одновременно много значений; иными словами М и МП должны быть или регулируемыми, или многоканальными (п. 2.1). Поэтому будем различать: одноканальные нерегулируемые: меры (ОНМ) и масштабные преобразователи (ОНМП);

-одноканальные регулируемые: меры (ОРМ) и масштабные преобразователи (ОРМП);

-многоканальные нерегулируемые: меры (МНП) и масштабные преобразователи (МНМП);

-многоканальные регулируемые: меры (МРМ) и масштабные преобразователи (МР.ЧП).

Мера и масштабный преобразователь являются единственными средствами измерений, в уравнения которых входят числа, определяющие размер их выходных величин. Эти числа могут задаваться автоматически, программно.

Для реализации процедуры измерения при однородности X с входной величиной УС и выходной величиной меры минимально необходимый набор ЭСИ состоит из меры и устройства сравнения. Пели мера однозначна, то набор функционально неполный и для реализации процесса измерения в набор необходимо ввести многозначный МП. Рассматриваем два функционально полных набора ЭСИ:

1)меру, устройство сравнения;

2)однозначную меру, устройство сравнения и многозначный масштабный преобразователь.

По использованию этих наборов методы сопоставления и метода уравновешивания классифицируются еще на две подгруппы. Внутри этих подгрупп синтезируем каждый метод отдельно с учетом особенностей данного алгоритма, а также применяемых М н МП.

На основе показанных различий М и МП синтезируем методы сопоставления, отличающиеся использованием только нерегулируемых мер.

20. Первый метод сопоставления основывается на наборе СИ, состоящем из МНМ, которая базируется на единичной системе счисления с iV„ равномерными ступенями, jV. каналами и jV, УС при условии использования одноэтапного алгоритма. В большинстве случаев {для тока, напряжения и др.) предполагается наличие физическою совпадения начальных нулевых значений у измеряемой и образцовой величин.

В многоканальной мере выходные величины воспроизводятся заранее параллельно непрерывно, следовательно, затраты времени на их Создание отсутствуют. Время затрачивается лишь на операцию сравнения, поэтому стремятся применять наиболее быстродействующее УС. минимум затрат времени при этом методе достигается ценой максимальных аппаратурных затрат, так как необходимое количество УС равно т. е. количеству каналов меры. Числовое значение результате измерения определяется по номеру старшего из сработавших УС.

Номер старшего из сработавших УС определяют из детерминированного алгоритма первого метода сопоставления .

при этом по каждому из каналов с номером Nt и менее передается кодовый сигнал I. Следовательно, числовое значение измеряемой величины представляется первичным единичным, многоканальным кодом Л$>. Код ЛГ{5> в преобразователе ко-дов преобразуется обычно в цифровой код или в код управления цифровым индикатором.

Например, при измерении напряжения этим методом в качестве многоканальной нерегулируемой меры используют делитель образцового напряжения, выполненный из одинаковых по номиналу резисторов. На этом методе основаны быстродействующие измерители амплитуд кратковременных импульсов напряжения. Он удобен для измерения перемещения I н времени Т, для которых можно создать точные многоканальные меры и несложные УС. В методе используют различные системы счисления — единичную, двоичную, реализуя соответственно многозначные меры.

При измерении первым методом сопоставления интервалов длины н времени часто наблюдается несовпадение начальных нулевых меток измеряемой и образцовой величин. В таком случае погрешность от квантования возникает с обеих сторон интервалов (п. 7.1). Эту разновидность первого метода сопоставления иногда называют методом интерполяции.

21. Таким образом, благодаря избыточности метода нониуса (вместо одной нерегулируемой меры применяется две), ступень квантования уменьшена в п раз. Это можно трактовать также как «умножение» величины X в п раз и определение отношения величины пХ к ступени основной меры

Метод нониуса используется тогда, когда нельзя создать меру со (ступенями, меньшими в л раз (например линейку с делениями, равными 0.1 мм). Метод нониуса применяют главным образом для измерения перемещений и малых интервалов времени.

Важной особенностью метода нониуса является то, что он удобен [для относительных измерений, т. е. для определения отношения

В методе растра используются две меры с близкими размерами ступеней ф, и <7,,; qt, = (1 — I/п) ф, (рис. 2.13. о). Расстояние между нулевыми метками обычно плавно увеличивается от 0 до I,. При этом максимально сближенные метки обеих линеек или дисков переместятся на расстояние /, в п раз большее, чем 1Х. Результат измерения получают путем счета числа меток в ряду q,t пересеченных тенью от максимально сближенных меток. Это уравнение совпадает с уравнением метода нониуса. Растр является автоматизированной разновидностью метода нониуса, отличающейся тем, что результат измерения получают автоматически путем счета числа меток, пересеченных тенью от максимально сблизившихся меток при изменении расстояния между нулевыми метками мер от 0 до I,.

Метод муара — эго метод преобразования горизонтального перемещения одного из двух рядов параллельных, равноотстоящих пересекающихся под малым углом в линий в вертикальное перемещение уровня их пересечения. Оба ряда линий представляют собой меры с одинаковыми ступенями q,. Эти ряды линий наносят на прозрачные диски или линейки. При изменении взаимного расположения пересекающихся под острым углом линий возникает перемещающаяся тень. Эта тень перемещается перпендикулярно направлению движения двух рядов линий, ее перемещение в 1/sin а раз больше 1Я, равного расстоянию, на которое переместился одни из рядов. Результат измерения получают путем счета количества меток, пересеченных тенью, у третьей меры со ступенями q„ расположенной перпендикулярно первым двум мерам.

Методы растра и муара, являясь вариантами первого метода сопоставления. как и метод нониуса, могут быть реализованы не только в режиме постепенного изменения измеряемого перемещения от 0 до 1Х, ко и в режиме «мгновенного» измерения I,, Методы нониуса, растра н муара используются и ках методы умножения перемещений.

22. Второй метод сопоставления основывается на использовании одно-канальной нерегулируемой меры и многоканального нерегулируемого масштабного преобразователя. Этот метод может быть целесообразным в том случае, если многоканальный МП выполнить более удобно, чем многоканальную Af, а также в том случае, если при наличии только ОНМ необходимо обеспечить минимальное время измерения.

Второй метод сопоставления основан (рис. 2.10, в) на использовании в качестве ММП, например простейшего равноступснчвтого делителя

Основным недостатком этого метода является отсутствие прямой пропорциональности между N и размером измеряемой величины X. Для обеспечения прямой пропорциональности между числовым значением X, т. е. Л'х и изменяемым коэффициентом простейшего равноступенчатого делителя, необходимо такой делитель использовать в обратной цепи усилителя с глубокой отрицательной обратной связью.

Недостатком этого метода является также невозможность создания режима компенсации для максимального снижения потребления.

При использовании в один прием УС, ОНМ и ОНМП можно осуществить только операцию сравнения.

Третий метод сопоставления основан на использовании многоканальной нерегулируемой меры и одноканального масштабного преобразователя. Он отличается от первого только наличием предвключенного ОНМП.

23. Четвертый метод сопоставления, или метод коинциденции (одновременного попадания), основан на использовании многоканальных нерегулируемых МНМ и МНМП. Наличие двух многозначных средств определяет избыточность метода. Метод удобен для измерения повторяющихся одинаковых расстояний между метками /л, периодов Тх или частоты импульсов. Измерение, например 1Х, осуществляется смешением обоих рядов меток (М н МП) до совпадения нулевых меток и последующего определения номеров второй пары «совпадающих» меток рядов.

Ввиду трудностей точной индикации «совпадения» импульсов обычно применяют упрощенный вариант метода коннцнденции, при котором задаются достаточно большим числом интервалов Тх и счет числа интервалов Т% ведется до достижения заданного числа Л1*. При этом наблюдается несовпадение меток и в начале и в конце суммарного интервала

24. Первый метод уравновешивания, или нулевой метод измерения , основан на использовании одноканальной регулируемой меры (ОРМ) и одного УС. В этом случае аппаратурные затраты минимальны, так как используется только одно УС и ОРМ. На регулирование меры неизбежны затраты времени. Следовательно, минимум аппаратурных затрат достигается ценой снижения быстродействия. Мера управляется оператором либо автоматически по знаку разности л — — х.ч на выходе УС. Характерной особенностью этого метода является изменение выходной величины меры хы вплоть до уравнивания со значением X.

Первый метод уравновешивания с одной ОРМ является наиболее распространенным. Изменение выходной величины меры при уравновешивании может быть выполнено многими способами или алгоритмами отработки, отличающимися также и использованием различных рабочих систем счисления: единичкой, двоичной, двончио-десятичной и др. При использовании единичной рабочей системы счисления и равноступенчатой отработки число ходов при уравновешивании и соответственно время измерения будут максимальными. При использовании в качестве первичной двоичной системы счисления и поразрядного уравновешивания время уравновешивания близко к минимальному

25. Метод ускоренного уравновешивания основан на использовании многоканальной регулируемой меры (МРМ) и Н УС (рис. 2.10, и). Ускорение достигается ценой увеличения количества УС н применения МРМ.

Использование МРМ дает возможность значительно ускорить процесс уравновешивания, поскольку она обладает и пространственным, и временным разделением. Так. например, при осуществлении метода ускоренного уравновешивания для уменьшения времени измерения н повышения разрешающей способности развертку можно вести во всех квантах параллельно. Этот метод наиболее удобно реализовать на устройствах сравнения постоянных магнитных потоков.

26. Методы ускоренного уравновешивания основаны на использовании остальных возможных сочетаний разновидностей средств измерения. При использовании этих методов, благодаря применению многоканальных М или МП и соответственно увеличенного числа УС, достигается уменьшение времени измерения.

27. Стробоскопические методы отличаются использованием одновременно многоканальных М и МП.

Эти методы названы по наименованию стробоскопического эффекта, который обычно используется в УС. В момент уравновешивании одновременно срабатывают все УС. Стробоскопические методы применяются для измерения величин частотно-временной группы — частоты и периода. которые характеризуются временным разделением, а условно разделены пространственно. В них уравновешивание производится изменением либо известного периода Г, (с регулируемой мерой), либо коэффициента преобразования МП, например изменением неизвестной частоты в известное число раз. Стробоскопический эффект используется при этом для определения знака разности и равенства или кратности сравниваемых периодов повторения импульсов. В этих двух методах вместо стробоскопического эффекта можно использовать специальное электронное импульсное УС.

28. Комбинированные методы осуществляются за два или более цикла нулем сочетания различных методов как внутри групп сопоставления и уравновешивания, так и комбинаций различных групп. Метод прямого уравновешивания является примером комбинированного метода измерения. Этот метод реализуется в двух циклах. В первом цикле используется метод сопоставления с МНМ , а во тором (после создания разности) — либо снова метод сопоставления, либо нулевой метод уравновешивания.

29. При дифференциальном методе измеряемая величина измеряется в два этапа. На первом этапе с помощью регулируемой меры создается величина, однородная с X и близкая к ней по значению. Затем создается разность, которая во втором этапе измеряется прибором — комплексным средством измерения, а результаты суммируются.

При дифференциальном методе разность измеряется обычно с помощью высокочувствительного прибора, но с низкой точностью.

30. Предварительные аналоговые преобразования измерительного сигнала необходимы для извлечения измерительной информации, т. е. для создания промежуточного сигнала, один из параметров которого удобен для измерения. Предварительное измерительное преобразование выполняется обычно с целью изменения рода сигнала, осреднения или функционального преобразования. Рассмотрим особенности методов прямых измерений.

В большинстве случаев эти методы отличаются от рассмотренных ранее лишь наличием предвключенного ИП, изменяющего вид входной величины, и применяются в тех случаях, когда для измеряемой величины отсутствуют устройства сравнения и меры.

Если для X созданы регулируемые меры, но не созданы устройства сравнения, то можно применить рассмотренные далее варианты метода замещения.

Метод замещения с регулируемой одноканальной мерой широко применятся при точных измерениях, основан на использовании набора элементарных средств: В, ММ и ИП с уравнением. Его целесообразно применять в том случае, если для X не созданы УС, но созданы регулируемые одноканальные меры. Этот метод реализуется в два этапа. На первом этане на вход подается сигнал X, и запоминается значение выходной величины К„ а на втором — от регулируемой меры подастся изменяющаяся по значению x.v, которая изменяется до тех пор, пока У, не станет равным У,

К коэффициенту преобразования ИП К предъявляются требования только кратковременной стабильности, так как постоянство К должно быть обеспечено лишь в течеиие небольшого интервала времени, равного длительности двух этапов. В этом случае может быть использована кратковременная память. Ввиду меньших требований к стабильности К его можно сделать бэльшим по значению, т. е. увеличить чувствительность измерительного устройства. Автоматизация метода замещения в цифровых приборах дает возможность повысить их точность и чувствительность при использовании высокочувствительных, но недостаточно стабильных преобразователей.

Метод замещения с регулируемым МП реализуют на основе набора средств, состоящих из В, ОМ, МП и ИП. Этот метод (рис. 2.15, 6) можно рекомендовать в тех случаях, когда есть однозначная нерегулируемая мера Х регулируемый МП для величины X или для величины У, а устройство сравнения имеется только для величины Y

31. Методы измерения средних значений сигнала являются частным случаем методов измерения статистических характеристик сигналов 93. При измерении средних значений сигнала X (0 необходимым дополнительным средством преобразования является осреднктель, или интегратор. Методы измерения средних значений сигналов (рис. 2.16) можно классифицировать в зависимости от способа выполнения операции интегрирования и в зависимости от места реализации преобразования в прямой цепи или в цепи меры.

По способу выполнения операции интегрировании методы измерения средних значений можно подразделить на две группы: с аналоговым интегрированием и цифровым интегрированием. С учетом места реализации преобразования формально образуются следующие четыре метода измерения средних значений:

первый метод — с аналоговым интегрированием сигнала

второй метод — с аналоговым определением приращения выходного сигнала меры

третий метод — с цифровым интегрированием результатов измерения

четвертый метод — стохастический с управлением меры случайными числами, распределенными по равномерному закону н полученными от генератора случайных чисел (ГСЧ)

Возможность измерении среднего значения сигнала стохастическим методом (методом Монте-Карло) была впервые указана в 1963 г. М. И. Ланиным и С М. Мандельштамом. В 128! анализируются возможности этого метода для различных функциональных преобразований.

32. В настоящее время все чаще автоматически реализуются измерения величии, являющихся функциями одной или нескольких параметров, которые будем называть аргументами. Часть таких измерений, которыеи ранee выполнялись при участии оператора, называется косвенными.

При анализе этих методов измерений целесообразно рассматривать их в зависимости от способа реализации функционального преобразования и места включения измерительного функционального преобразователя (ИФП). В соответствии с вышесказанным методы измерений с ИФП на основе использования одноканальной регулируемой меры и одного устройства сравнения классифицируют по двум признакам: по способу реализации функционального преобразования; по месту включения функционального преобразователя.

По способу выполнения функционального преобразователя методы косвенных измерений подразделяем на две группы с аналоговым и цифровым функциональным преобразованием. Функциональный преобразователь в зависимости от места включения может быть использован для преобразования: аргументов X, Y; результатов измерения аргументов Nx, Nt.

Метод измерений первой группы целесообразно применить в том случае, если аргументы Х и У могут быть подвергнуты заданному аналоговому функциональному преобразованию и если может быть создана мера для измеряемой величины Z = / (X, У).

Методы измерений второй группы целесообразны в случае, если более доступным для реализации является аналоговый ИФП с функцией, обратной заданной.

Методы третьей группы являются методами цифрового функционального преобразования, например при помощи микропроцессора.

Методы четвертой группы целесообразны в том случае, если функциональное преобразование, обратное заданному, удобно реализовать при помощи детерминированного или стохастического функционального преобразователя кода.

33. Изделия перед передачей заказчику, после изготовления, перед очередным использованием после хранения или ремонта и во многих других случаях нуждаются о определении их действительного технического состояния прежде всего с точки зрения годности к использованию и работоспособности. Если априорных сведений о истинном состоянии объектов недостаточно, что, к примеру, может препятствовать их применению или резко снижает эффективность наших действий, то прибегают к процедурам, которые обеспечивают повышение уровня достоверности наших знаний о истинном состоянии объектов; к этим процедурам относятся контроль и техническое диагностирование. Объектами технического контроля и диагностирования являются обычно параметры изделия и состояния объекта.

Контролем изделий называют процесс определения соответствия чения параметра изделия установленным требованиям.

Техническим диагностированием называют процесс определения Технического состояния объекта диагностирования с определенной Точностью.

Часто возникают споры, какая из процедур — измерение или контроль — является более обшей или более сложной. Измерение и контроль близки по своей информационной сущности, содержат ряд общих операций (например сравнение, измерительное преобразование), тесно связаны между собой, дополняют друг друга.

Сложность и контрольных, и измерительных устройств непрерывно возрастает. Контролю иногда предшествует измерение, н тогда его на* зывают цифровым. Измерению часто предшествует контроль. Например, определение полярности и выбор предела измерения являются собственно контрольными операциями, в автоматических и цифровых приборах они предшествуют измерению.

Процедуры измерения и контроля во многом существенно различаются:

результатом измерения является количественная характеристика, а контроля — качественная;

измерение осуществляется в широком диапазоне значений измеряв* мой величины, а контроль — обычно в пределах небольшого числа возможных состояний;

измерительные устройства применяются часто при научных исследованиях, когда почти ничего не известно об измеряемой величине к ллотнссть вероятности X часто предполагается равномерной во всем диапазоне возможных значений измеряемой величины. Контрольные устройства применяются для проверки состояния изделий, параметры которых заданы и изменяются обычно в узких пределах;

основной характеристикой качества процедуры измерения является точность, а процедуры контроля — достоверность (п. 4.6).

Различают несколько видов контроля в зависимости от степени охвата партии изделий контролем и в зависимости от числа контролируемых параметров.

По первому признаку контроль подразделяют на сплошной и статистический.

Сплошному контролю подвергаются все изделия партии.

Статистическому контролю подвергается определенная. статистически представительная часп. партии изделий (при крупносерийном производстве изделий и относительно высокой стоимости контроля по сравнению со стоимостью изделия).

По второму признаку контроль подразделяют на однопараметровый. при котором состояние объекта контроля определяется по размеру одного параметра, и на многопараметрооый, при котором состояние объекта определяется размерами многих параметров.

Контроль, как и измерение, состоит из отдельных элементарных операций: измерительного преобразования, сравнения, воспроизведения уставок контроля, заключения контроля.

Методом однопараметрового контроля является алгоритм использования элементарных операций контроля с целью определения заключения о состоянии объекта контроля. Алгоритмом контроля называется аналитическое описание совокупности приемов получения заключения о состоянии объекта контроля.

Для более подробного описания методов контроля классифицируем нх по следующим признакам:

форме сравниваемых сигналов, виду алгоритма контроля, по расположению зоны нормального состояния, и по виду воздействия на объект контроля.

Методы контроля классифицируют также по ряду используемых при контроле физических процессов на магнитные, акустические, изотопные, оптические и т. д.

По форме сравниваемых сигналов методы однопараметрового контроля подразделяются на аналоговые методы, при которых операции сравнении производятся с аналоговыми сигналами и на цифровые методы контроля с предварительным аналого-цифровым преобразованием, т. е. автоматическим измерением, при которых сравнение с уставками производится в цифровой форме. Для сравнения числовых значений результатов измерений N, и чисел уставок iVH и ЛГ. применяют арифметические устройства ЭВМ или специальные устройства сравнения кодовых сигналов УСК.

34. Комплексный объект наиболее сложный для изучения — представляет собой физическое явление, технологический процесс, автоматическую систему управления и т. п. Основной характеристикой его является система или совокупность зависимостей между физическими величинами X,, Х„ Х3, ...,X„. В общем случае эти величины Xi, Х„ Х„ .... Хя неизвестные по значению, имеют неизвестный характер изменчивости во времени, неизвестные взаимные связи и законы изменения во времени. Поэтому задачами исследования такого комплексного объекта являются:

-определение перечня величин, характеризующих объект; определение характера изменчивости величин; определение качественных характеристик зависимостей между величинами;

-определение функциональных зависимостей между величинами; динамические измерения величин, входящих в систему, с целью установления зависимости их от времени.

О комплексных объектах (особенно об объектах управления, контроля и испытаний) имеются обычно предварительные априорные сведения — о числе величин, их роде, характере изменения (в частности, о частотном диапазоне, о законах распределения), о пределах изменения, о детерминированных связях между величинами, о вероятностных взаимосвязях между ними, характеризующихся коэффициентами корреляции.

По априорным данным выбирают измерительную аппаратуру, на основе вероятностных характеристик — метод обработки результатов измерения отдельных величин.

Определение характера изменения величин, описывающих объект измерения, производится на основе априорных данных и измерений величин. На основании измерений величин устанавливают характер законов изменения величин.

Определение функциональных зависимостей между величинами можно произвести на основе:

-априорных данных о связях между величинами;

-известных физических законов;

-совместной плотности распределения;

-результатов измерения, например, статистическим регресиоиным анализом.

Зависимости можно классифицировать по двум существенным признакам — виду аргументов к характеру изменчивости величин, входящих в зависимость. По первому признаку зависимости можно подразделять на временные и невременные, или параметрические, а по второму — на квазидетерминированные и случайные (рис. 2.21).

Простейшие модели зависимостей можно подразделить также по числу величин, входящих в модель зависимости, и по виду функциональной связи между величинами, входящими в модель. По первому признаку модели подразделяют на модели, связывающие две, три и более величин, а по второму — простейшие модели соответственно подразделяются на линейные и нелинейные.

8