4. Понятие о структуре измерительного эксперимента

(измерительной технологии)

Итак, для получения информации о свойствах материального объекта или явления человек использует технические средства измерений и проводит эксперимент. Простейший измерительный эксперимент может быть представлен в виде системы, содержащей минимум три звена: объект, несущий информацию о данном свойстве объекта к виду, удобному для восприятия органами чувств человека (через зрение); человек (оператор), формирующий результат измерения.

Этот результат представляет собой оценку интересующего свойства объекта. Например, исследуем деревянный шарик. Нужно узнать его массу. Это – интересующее нас свойство. Это свойство называют информативный параметр (т.е. тот, который несет информацию). Остальные параметры – неинформативные (это его размеры, плотность материала, из которого сделан шарик и т.д.). В другом эксперименте информативным параметром может быть диаметр, а масса – неинформативным.

Информация на измерительный прибор должна быть передана с помощью сигнала, например, электрического, теплового, акустического или другого.

В нашем случае это световой сигнал. Его отражение позволяет провести измерение с помощью шкалы весов. Со шкалы сигнал получает оператор (в делениях), он оценивает свойство, т.е. формирует результат измерения (в граммах ).

Измерительный эксперимент - это научно обоснованный опыт для получения количественной информации с требуемой или возможной точностью определения результата измерений

Независимо от цели проведения и конечного результата измерительный эксперимент состоит из трех этапов: подготовки к измерениям, выполнения измерений и обработки результатов измерений.

Для обеспечения необходимого качества каждый этап выполняется по определенным правилам. Из чего состоит простейшее измерение, мы рассмотрели, но на все три составные части измерения (объект, прибор и оператора) воздействует окружающая среда, т.е. должны быть обеспечены еще и условия измерений.

Для получения высокой или требуемой точности проводится подготовка к измерениям. Она состоит из анализа поставленной задачи, создания условий для измерений, выбора средств и методов измерений, выбора числа измерений, подготовки специалиста (оператора), опробования средств измерений.

Для правильной постановки измерительной задачи надо определить, какие параметры являются информативными (т.е. должны быть измерены), какой точности должен быть результат измерений, в какой форме его надо представить. `До начала измерений стараются выбрать модель объекта, параметры которой подлежат измерению.

Выбранная модель должна удовлетворять двум требованиям: соответствовать реальному объекту, и измеряемые параметры должны быть стабильны в течение всего времени измерения.

Точность результата измерений зависит от к

Проведение - измерительный эксперимент

Страница 1

Проведение измерительного эксперимента предполагает наличие технических устройств, которые могут обеспечить заданную точность получения результата. Технические устройства, участвующие в эксперименте, заранее нормируются по показателям точности и относятся к средствам измерений. [1]

При проведении измерительного эксперимента может быть учтена часть априорной информации, не использованная при подготовке. Эксперимент связан с целевой установкой измерения опосредованно, через формулировку измерительной задачи; результат эксперимента - опытные данные - отделен от результата этапом обработки. Вследствие промежуточного положения измерительного эксперимента среди других этапов измерения в его рамках отсутствуют объективные критерии правильности его проведения. Последствия ошибок, допущенных при проведении измерительного эксперимента, обычно выявляют лишь при анализе результата измерения или при обработке данных наблюдений. Например, неконтролируемое изменение условий может привести к увеличению разброса результатов наблюдений сверх ожидаемого уровня, что выявляется при обработке, а может стать причиной систематического сдвига результата, который невозможно обнаружить в рамках данного метода измерений. [2]

В настоящее время при проведении сложных измерительных экспериментов начинают применять теорию планирования эксперимента, позволяющую выработать наиболее оптимальный план проведения эксперимента. [3]

Модульное построение ППП позволяет пользователю создать желаемую структуру системы для проведения конкретного измерительного эксперимента. [4]

Значения систематической погрешности определяются помимо прочего областью существования измеряемой величины и организацией проведения измерительного эксперимента. [5]

Завышенные оценки погрешностей измерения, как правило, ведут к необходимости увеличения затрат на проведение измерительного эксперимента, вызывают необоснованные затраты на разработку, промышленный выпуск и эксплуатацию средств измерений. [6]

Итеративными будем называть циклические измерительные процедуры, в каждом цикле которых алгоритм изменяется на основе информации о результата измерения, полученных в предыдущих циклах, и с учетом изменения условий проведения измерительного эксперимента. [7]

Условия измерений могут быть контролируемыми или неконтролируемыми. Такое разграничение условно: с одной стороны, невозможно полностью контролировать все условия проведения измерительного эксперимента, а с другой - невозможно осуществить измерение в условиях, полностью не контролируемых. Таким образом, можно говорить о неконтролируемости условий в определенных пределах, которые обусловлены требуемой точностью измерений. [8]

Специфика, связанная с объектом и задачами, решаемыми системой, определяется областью ее применения. Разработаны основные компоненты системы, позволяющей на начальном этапе исследования, в соответствии со сценарием проведения измерительного эксперимента, путем заполнения таблицы связей и функционального использования отдельных приборов обеспечить автоматическое функционирование виртуальной системы в режиме эксплуатации, не требующей на этом этапе знания языков программирования. [9]

В конкретных случаях они могут сочетаться различным образом, в зависимости от способа выполнения наблюдений для аргументов. Выбор способа обработки данных при планировании измерения зависит от функционального вида зависимости, априорных данных об аргументах и возможностей проведения измерительного эксперимента. Наиболее важными являются два крайних способа, которые можно условно назвать сведением к простым косвенным, измерениям и сведением к прямым измерениям. [10]

Следует подчеркнуть, что строгая формулировка любой измерительной задачи предполагает требуемую точность измерений. Требования к точности не всегда формулируются в явном виде. Например, при измерениях по аттестованной методике задачу проведения конкретного измерительного экспериментаформулируют без указания точности. [11]

При проведении измерительного эксперимента может быть учтена часть априорной информации, не использованная при подготовке. Эксперимент связан с целевой установкой измерения опосредованно, через формулировку измерительной задачи; результат эксперимента - опытные данные - отделен от результата этапом обработки. Вследствие промежуточного положения измерительного эксперимента среди других этапов измерения в его рамках отсутствуют объективные критерии правильности его проведения. Последствия ошибок, допущенных при проведении измерительного эксперимента, обычно выявляют лишь при анализе результата измерения или при обработке данных наблюдений. Например, неконтролируемое изменение условий может привести к увеличению разброса результатов наблюдений сверх ожидаемого уровня, что выявляется при обработке, а может стать причиной систематического сдвига результата, который невозможно обнаружить в рамках данного метода измерений. [12]