2. Методы измерений
В практике измерений при летных испытаниях под измерением принято понимать процесс, методы, способы и технические средства получения количественного значения измеряемой величины.
Более строгим является определение, сформулированное и считающееся классическим, где предлагается называть измерением познавательный процесс, состоящий в сравнении измеряемой величины в физическом эксперименте с некоторым ее значением, принятым за единицу сравнения.
В зависимости от подхода (структурный, конструктивный или информационный) предлагаются различные определения понятий измерений. Например, в самом общем случае измерение представляет собой сравнение измеряемой величины с тем или иным образом построенной шкалой возможных значений этой величины, и результат измерения состоит в выборе одного интервала из множества интервалов этой шкалы. При этом основная особенность результата измерения состоит в том, что он никогда не может представлять собой точного значения измеряемой величины, а является лишь указанием более или менее узкого интервала возможных значений.
Наиболее приемлемое понятие измерения – нахождение значения физической величины опытным путем с помощью технических средств.
Метод измерения – совокупность приемов использования, принципов и средств измерений.
Принцип измерения – совокупность физических явлений, на которых основаны измерения.
Средства измерения – технические средства, используемые при измерении и имеющие нормированные метрологические характеристики.
В соответствии с этим определением классическое уравнение измерений имеет вид
, (2.1)
где
РИ
– числовое значение физической величины
Р,
полученное в
результате измерений;
– текущее (измеряемое) значение физической
величины Р;
– единица измерения физической величины
Р.
Результат
измерения получается сравнением
измеряемой величины с
некоторой
мерой (эталоном), имеющей ту же физическую
природу, что и измеряемая
величина, т.е. сведением к минимуму
некоторой
функции
,
обращающейся в ноль при удовлетворении
равенства
(2.1). Таким образом, при определенных, но
достаточно
общих допущениях, результат измерения
может быть представлен в виде
.
Здесь – диапазон изменения измеряемой величины Р.
В соответствии с этим процедура (алгоритм) измерения может быть представлена в виде дифференциального или разностного уравнения
, (2.2)
(2.3)
где
– последовательность положительных
чисел, убывающих с ростом i
(положительная
убывающая функция времени);
– последовательные отсчеты величины
Р.
Выражения (2.2) и (2.3) наглядно показывают принципиальное свойство процесса измерений – итеративность, а также неминуемость погрешности измерений, связанную с конечностью процесса измерений, что полностью соответствует выше приведенному определению.
В классической метрологии все измерения методически подразделяются на прямые и косвенные. К прямым измерениям относятся те, результаты которых получаются непосредственным сравнением с мерой в соответствии с выражением (2.1).
Измерения при летных испытаниях практически всегда относятся к классу косвенных.
По природе измерения могут быть детерминированными или статистическими. Измерения при летных испытаниях (имея в виду вероятностную структуру работы объекта испытаний, случайный характер внешних факторов, воздействующих на ЛА и технические средства информационно–измерительных систем, случайные технологические отклонения при изготовлении элементов и т.п.) в большинстве случаев – статистические. В свою очередь, в статистических измерениях можно различать, в зависимости от задачи, элементарные и комплексные измерения. Первые представляют собой составную часть вторых.
К элементарным измерениям относятся:
обнаружение полезного сигнала на фоне шума, имеющее самостоятельное значение, например, в системах сигнализации;
распознавание образов (диагностика состояния объекта);
точечная (мгновенная) оценка измеряемой величины (полученной прямым или косвенным методом измерения);
оценка измеряемой величины в функции времени;
оценка статистических характеристик измеряемой величины.
К комплексным измерениям относится определение характеристик испытуемого ЛА – нахождение оценки оператора объекта.
Измерения при летных испытаниях, будучи по содержанию комплексными, могут быть разделены на элементарные. В отдельных случаях именно элементарные измерения составляют цель измерений.