МСС телеконспект лекций ТКС
.pdfРаздел 1 Метрология Лекция 3 Погрешности измерений
3. Приборы с ад ~ млт
|
а bX var ; |
|
a bX |
|
var; |
|||||||||||
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X |
|
|
|
Класс точности: |
K c/ d |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
X |
н |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
max c d |
|
|
|
1 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
X |
|
|
|||||||||
Пример обозначения: 1,0 / 0,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
c d X |
|
|
|
|
||||||||
Расчетная формула: |
|
max X |
|
dXн |
. |
|
|
|||||||||
|
max |
|
|
|||||||||||||
|
100% |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
100% |
|
|
|
|
|
|
|
|
Пример 4: Предел измерения вольтметра 50 В, класс точности 0,5 / 0,2. Определить погрешность измерения напряжения 20 В.
Решение:
|
|
|
|
|
|
Xн |
|
|
|
|
|
50 |
|
|
|
|||
max |
c d |
|
|
|
1 |
|
0,5 0,2 |
1 |
0,8%; |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
Xизм |
|
20 |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
max |
|
|
Х |
|
|
0,8 20 |
0,16 В. |
|
|
|
|
|
||||||
100% |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Метрология, стандартизация и сертификация в телекоммуникационных системах и сетях
Лекция 4 Обработка результатов измерений
1.Показатели точности измерений.
2.Представление результатов измерений.
3.Нахождение значения измеряемой величины.
4.Процедура оценивания погрешности.
5.Погрешность однократных измерений.
6.Оценивание погрешности испытаний.
Раздел 1 Метрология Лекция 4 Обработка результатов измерений
4.1 Показатели точности измерений
Результат измерения – числовое значение, приписываемое измеряемой величине, с указанием точности измерения.
Численные показатели точности:
● |
доверительный интервал (доверительные границы) погрешности |
Р |
● |
оценка СКО погрешности S. |
|
Правила выражения показателей точности:
●численные показатели точности выражаются в единицах измеряемой величины;
●численные показатели точности должны содержать не более двух значащих цифр;
Академик А.Крылов: "Всякая неверная цифра – ошибка,
авсякая лишняя цифра – половина ошибки"
●наименьшие разряды результата измерения и численных показателей точности должны быть одинаковыми.
Раздел 1 Метрология Лекция 4 Обработка результатов измерений
4.2 Представление результатов измерений
Результат измерения: |
|
|
Х Х~ Р |
|
||||
|
|
Х Х~, Р |
|
|
или |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Пример: U = 105,0 В, 0,95 = ± 1,5 B |
или U = 105,0 ± 1,5 B. |
4.3 Нахождение значения измеряемой величины
Пусть модель объекта (измеряемой величины)
Х = ƒ (X1, X2, …, Xm) – мет ;
при измерениях получены результаты наблюдений Хij,
где i = 1, …, m – количество прямо измеряемых входных величин; j = 1, …, n – число наблюдений каждой входной величины.
Раздел 1 Метрология Лекция 4 Обработка результатов измерений
~
Порядок нахождения Х:
1) исключение известных систематических погрешностей путем введения поправок c ij :
Х΄ij = Хij – c ij ;
2)оценка равноточности измерений (исключение грубых погрешностей) (по критерию Смирнова или критерию Райта)
3)вычисление среднего арифметического каждой входной величины:
|
n |
X |
|
|
|
||
~ |
j 1 |
ij |
|
|
|
||
Х |
|
|
; |
|
|
in
4)вычисление значения измеряемой величины:
|
|
|
|
Х~ f Х~1 ... Х~m |
|
мет . |
|
|||
При связанных входных величинах сначала вычисляют ряд |
|
|||||||||
Х' |
= ƒ (X' |
1j |
, |
…, X' |
mj |
) – |
, а затем |
~ |
X j n |
. |
j |
|
|
|
|
мет |
Х |
|
Раздел 1 Метрология Лекция 4 Обработка результатов измерений
4.4 Процедура оценивания погрешности |
|
|
|
|
||||||
1) вычисление оценок СКО |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
~ |
|
|
|
|
||||
– входных величин: |
2 |
|
|
|
||||||
~ |
|
|
(Xij Хi) |
|
|
|
|
|||
|
|
j 1 |
|
|
|
|
|
|
||
S(Хi) |
|
|
|
|
; |
|
||||
n (n 1) |
|
|||||||||
– результата измерения: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
m f |
~ |
2 |
|||||||
|
|
|
||||||||
S(Х) |
|
|
|
S(Х ) ; |
||||||
|
|
|||||||||
|
|
|
X |
|
i |
|
||||
|
|
|
1 |
i |
|
2) определение доверительных границ случайной составляющей погрешности:
P tP(v) S(Х),
tP(v) – квантиль распределения Стьюдента для заданной Рд
при числе степеней свободы v= n – 1;
Раздел 1 Метрология Лекция 4 Обработка результатов измерений
3) вычисление границ и СКО неисключенной систематической составляющей погрешности:
|
|
|
m |
|
|
f |
2 |
|
|
|
|
|
|
нс |
|
|
|
||
|
|
нс k |
|
|
|
|
Sнс |
|
|
; |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
нсi ; |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
3 k |
|
|
|||||||||||
|
|
|
1 |
|
Xi |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
k = 1,1 при Рд = 0,95; ∆нсi определяется по имеющейся информации; |
||||||||||||||||||
4) |
вычисление СКО суммарной погрешности: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
S(Х)2 Sнс2 ; |
||||||||||||||
5) |
оценка погрешности измерения: |
S |
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
если ∆нс / S(Х) < 0,8 |
► |
|
|
P = |
P; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
если ∆нс / S(Х) > 8 |
► |
|
|
|
= ∆нс ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
P |
|
|
|
|
|
|
Р нс |
S ; |
|||||
|
если 0,8 ≤ ∆нс / S(Х) ≤ 8 |
|
► |
|
P |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
S(Х) Sнс |
|||||||||||||||
6) |
интерпретация полученных результатов: |
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
интервал (X – |
Р, X + |
Р) с вероятностью Рд содержит истинное |
||||||||||||||||
|
значение |
измеряемой величины. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Раздел 1 Метрология Лекция 4 Обработка результатов измерений
4.5 Погрешность однократных измерений
Прямые измерения (i = 1, j = 1)
Х Х~ Р
Х~ = Хизм – ∆c ; Р = ∆max , (∆max находится через класс точности прибора)
Пример 1: Uн1 = 150 В, К1 = 1,0; Uн2 = 200 В, К2 = 1,0 / 0,5. Записать результаты измерения напряжения при показаниях вольтметров Uизм = 75 В.
Решение: |
|
K1Uн1 |
|
1,0150 |
1,5B; |
|
max1 |
||||||
100% |
|
|||||
|
100 |
|
||||
U 75,0 1,5B. |
|
|||||
|
|
|
|
c d |
U |
н2 |
|
|
200 |
|
|
||
δ |
|
|
1 |
1,0 0,5 |
|
|
1 |
1,8% |
||
|
|
|
||||||||
|
|
|
||||||||
max2 |
|
U |
|
|
75 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
max2 δmax2U 1,8 75 1,4 B; 100% 100
U 75,0 1,4 B.
Раздел 1 Метрология Лекция 4 Обработка результатов измерений
Косвенные измерения (i = 2, …, m, j = 1)
Х Х~ Р
~ |
~ |
|
~ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
m |
|
f |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Х |
f Х1 ... Хm |
|
мет; |
P |
|
|
|
|
|
||||||||
X |
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
i |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
m |
|
|
|
|
|
|
● если Х = ∑ Xi |
|
► |
|
P |
max2 |
i ; |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X1... X |
|
|
|
|
|
m |
|
|
|
||||
|
● если |
X |
|
|
► δ(Х) |
|
|
δ2 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
X |
|
... X |
|
m |
|
1 |
|
max i |
|||||
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2
maxi ;
; |
|
|
δ(Х)X |
|
|
|
|||
P |
100% ; |
● |
если Х = kY ► ∆(Х) = k ∆(Y)max ; |
|
||
● |
если |
X = Yn |
► δ(Х) = n δ(Y)max ; |
∆(Х) = nYn-1 ∆(Y)max . |
|
(∆max |
и δmax |
вычисляются через класс точности). |
Раздел 1 Метрология Лекция 4 Обработка результатов измерений
Пример 2: Мощность симметричной трехфазной нагрузки измеряется одним ваттметром. Определить результат измерения, если показание ваттметра 600 Вт, предел измерения 750 Вт, класс точности 0,5.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р |
~ |
|
|
|
~ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Решение: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р Р; |
|
Р = 3Рф = 1800 Вт; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
KPн |
|
0,5 750 |
3,75Вт; |
P |
= 3Δ = 11 Вт ; |
Р = 1800 ± 11 Вт. |
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
max |
|
|
|
100% |
100 |
|
|
|
|
|
|
max |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
Пример 3: Найдите результат измерения сопротивления в схеме при показаниях |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
приборов Uизм = 100 B, Iизм = 1 A, если Uн = 200 B, KV = 1,0 / 0,5, |
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
RV = 10 кОм; Iн = 2 A, KA = 1,0, RА = 1 Ом. |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
~ |
U |
изм |
|
|
|
|
|
100 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Решение: |
мет |
= R = 1 Ом ; R |
|
|
|
|
|
|
|
1 99Ом; |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A |
|
|
|
|
|
|
Iизм |
мет 1 |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
K I |
|
|
|
|
|
1,0 2 |
|
|
|
|
|
|
|
U |
н |
|
|
|
|
|
|
|
|
200 |
|
|
||||||||||
|
|
|
δ |
I |
|
|
|
|
1 |
н |
|
|
|
|
|
2,0%; |
δ |
c d |
|
1 |
1,0 0,5 |
|
|
|
1 1,5%; |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Iизм |
1 |
|
|
|
|
|
U |
|
|
|
U |
|
|
|
|
|
|
100 |
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
~ |
|
|
2,5 99 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
δR δU2 δ2I 1,52 2,02 2,5%; |
|
|
R |
δRR |
|
2,5Ом; |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
100% 100
R = 99,0 ± 2,5 Ом .