Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

МСС телеконспект лекций ТКС

.pdf
Скачиваний:
11
Добавлен:
03.03.2016
Размер:
4.24 Mб
Скачать

Раздел 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

= = 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 .