КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Обработка результатов измерений и определение погрешности измерений
Прннципы выбора технических средств.
Для осуществления процесса измерений, т.е. количественного определения характеристик объекта деятельности (технического устройства или агрегата, технологического процесса, продукции, сырья и т.д.), необходимы технические и методические средства измерений адекватные поставленной задаче. Выбор этих средств представляет непростую комплексную задачу, в которой присутствуют взаимосвязанные научно-техническая, экономическая и организационная составляющие. Обычно эта задача решается в несколько этапов, причем каждый последующий этап может вызвать необходимость корректировки решений, принятых на более ранних стадиях.
Для решения научно-технической составляющей этой задачи необходимо выполнить следующую последовательность действий.
На первом этапе должны быть разработаны технические требования к средствам измерений. Для этого необходимо: · Определить задачу измерений. Т.е. установить физические величины, которые наиболее точно характеризуют интересующие нас свойства объекта, и определить степень достоверности, с которой эти величины должны измеряться. Обычно эти характеристики задаются техническими параметрами объекта измерения. · Определить условия измерений, т.е. провести анализ условий, в которых должны выполняться измерения. Это один из наиболее ответственных этапов выбора измерительных средств, который включает: § анализ особенностей технологического оборудования и технологического процесса, совместно с которым должны работать средства измерений, § анализ условий их эксплуатации § анализ условий окружающей среды § анализ потенциальных источников шумов и помех.
§ анализ требований производственной безопасности · Определить требования к средствам измерений, которые накладывает имеющаяся (при модернизации) или проектируемая система управления, в том числе используемые конструктивные, аппаратные, программные и другие стандарты. · Определить требования к экономическим показателям оборудования. · Сформулировать требуемые условия для проведения измерений, обработки результатов и ошибок измерений, оценки точности измерений, документирования и архивация результатов измерений.
На основании полученной и обработанной информации формулируются технические требования к методам и средствам измерений. Эти требования в том числе должны включать: 1. Диапазон изменения измеряемого технологического параметра - физической величины. § При этом следует учитывать какой диапазон значения параметра соответствуют нормальному (рабочему) режиму и каковы могут быть предельно допустимые максимальные и минимальные значения параметра. 2. Допустимые величины абсолютной и относительной погрешности измерений во всем диапазоне измерений, а также в рабочем и предельно допустимых режимах. 3. Величину предельной допустимой нормальной погрешности средств измерения. 4. Требования к быстродействию средств измерений. Нужно обязательно принимать во внимание несколько обстоятельств. § В нормальном рабочем режиме быстродействие средства измерений должно минимум в 2-5 раз превышать быстродействие системы управления объектом § При измерении параметров, критичных с точки зрения безопасности работы объекта, необходимо учитывать с какой максимальной скоростью может изменяться величина измеряемого параметра в критических условиях. § Быстродействие средств измерений определяется не только быстродействием первичного и вторичных измерительных преобразователей, но скоростью передачи информации в систему управления. Нужно, к примеру, учитывать, что аналоговый унифицированный сигнал передается в режиме реального времени, скорость передача цифровой информации по последовательному интерфейсу в реальности RS-485 имеет ограничение на уровне порядка 500 байт/с, скорость передачи информации в сетях зависти не только от типа интерфейса, но и от архитектуры самой сети
5. Условия проведения измерений – наличие неблагоприятный факторов в месте установки элементов средства измерений (химическая активность, температура, влажность, запыленность рабочей и окружающей среды, источники вибраций и электромагнитных шумов и помех и т.п.) 6. Условия эксплуатации и показатели надежности оборудования – требования к электропитанию, наличию систем сжатого газа, пыле, и влагозащиты, долговечности, периодичности технического обслуживания и др. 7. Условия монтажа элементов средства измерения, их взаимное пространственное расположение, предполагаемые или имеющиеся средства и стандарты информационного обмена, требования к конструктивному оформлению средств измерений 8. Требования к конструктивной, энергетической и информационной совместимости. На втором этапе исходя из технических требований определяются принципы, методы и технические средства измерений, которые соответствуют выработанным техническим требованиям и наиболее адекватны задаче измерений и условиям, в которых эти измерения должны осуществляться. При этом необходимо принимать во внимание и анализировать технические, экономические и организационные факторы. · Как правило, для измерений какой-либо физической величины могут быть применены различные методы измерений, а каждый из методов может быть реализован с использованием разнообразного по своим характеристикам и конструктивному исполнению оборудования. Однако далеко не все из них могут быть использованы в конкретных условиях. Каждый метод, каждый тип измерительного прибора имеет свой диапазон применений. Так различные методы имеют разную методическую и инструментальную погрешность, разную чувствительность к условиям эксплуатации, разные стандарты исполнения, разные требования к монтажу в составе технологического оборудования и т.п.
· С точки зрения экономики достоверность и. точность применяемых методов и средств измерений должны обеспечивать оптимальное соответствие выбранным критериям решения задачи измерений. Т.е. выбранные технические средства должны обеспечить оптимальное качество измерений
Недостаточная точность измерений приводит к увеличению ошибок контроля и к экономическим потерям. Завышенная точность измерений требует дополнительных затрат на приобретение более дорогих средств измерений, увеличение времени измерений, повышенной квалификации персонала.
Ø Требования к точности измерений являются не только физическими, техническими и метрологическими, но и экономическими и и организационными требованиями. · Выбранные технические средства должны соответствовать существующим стандартам предприятия и стратегии его технического развития. · Необходимо, чтобы выбранное средство измерений было включено в Государственный реестр средств измерений. В виде исключения использование измерительных средств, которые не включены в этот реестр возможно только в случае, когда измеряемая величина используется для контроля технологических параметров, не влияющих на качество продукции и безопасность производства.
Особое внимание должно быть уделено вопросам аппаратной и программной совместимости средств измерения с другими средствами автоматизации. При этом необходимо учитывать не только сегодняшние требования к средствам и методам измерений, но и краткосрочную и среднесрочную перспективу их развития в общем контексте развития средств автоматизации предприятия. Следует учитывать, что со временем требования к задаче измерений могут измениться, как правило в сторону их ужесточения. Выбор измерительных средств должен учитывать эту возможность.
На третьем этапе проверяется наличие условий для обеспечения нормальной эксплуатации выбранных средств измерения в условиях данного производства или предприятия. Это означает, что:
· На предприятии должна существовать система метрологической поддержки выбранных средств измерений, т.е. наличие организационных структур, способных осуществить работы по привязке средств измерений к соответствующим метрологическим процедурам и эталонам, включая возможность периодической поверки и калибровки средств измерений. · При закупке оборудования и его монтаже необходимо предусмотреть наличие комплекса вспомогательных устройств и принадлежностей – источников электропитания, соединительных кабелей, адаптеров, линий и интерфейсов связи, сетевого оборудовании и программного обеспечения, необходимых для функционирования средств измерения в составе систем управления. Следует очень внимательно относится к определению комплектности приобретаемого оборудования – наличие кабелей, адаптеров, во подключения средств измерения, источников электропитания, согласующих устройств и т.п.
При выборе измерительного оборудования, как и любого другого, кроме технических и экономических соображений необходимо принимать во внимание организационные и коммерческие аспекты. Средства измерений с практически одинаковыми техническими и эксплуатационными показателями могут производиться и поставляться множеством фирм. В такой ситуации выбор в пользу той или иной марки и модели прибора очень часто определяется не только техническими или экономическими соображениями, сколько организационными. Необходимо учитывать научно-технический уровень и квалификацию персонала поставщика, а также: · долговременную техническую политику предполагаемых поставщиков и производителей, · наработанные кооперационные связи предприятия, · наличие у поставщика развитой системы технической поддержки, включая систему обучения персонала, гарантийного и сервисного обслуживания. · наличие на предприятии опыта работы с оборудованием той или иной фирмы (поставщиком или производителем). Если речь идет о сложных наукоемких измерительных системах, то указанные соображения могут играть определяющую роль при окончательном выборе средств измерений.
Контрольные вопросы 1. Определите различие между понятиями «шум» и «помеха». 2. Что может являеться потенциальным источником шумов в средствах измерений. 3. Какие причины могут вызывать помехи при проведении измерений в производственных условиях. 4. С какими физическими процессами связано появление «белого» шума. 5. Как зависит интенсивность шума от температуры. 6. Разъясните понятие «отношение сигнал/шум». 7. Назовите основные методические способы повышения отношения сигнал/шум в измерительных системах 8. Определите понятие «синфазная помеха» 9. Разъясните метод синхронного детектирования 10. Перечислите основные аппаратные способы подавления шумов и помех. 11. Разъясните, каким образом использование дифференциальных измерительных схем может снизить уровень шумов и помех. 12. Поясните, в чем состоят основные правила заземления средств измерений. ПРИЛОЖЕНИЕ 1.
· Обработка результатов измерения имеет своей целью определение истинного (действительного) значения измеряемой величины по его измеренному значению. · Основная задача обработки результатов измерений состоит в вычислении погрешности измерений и вводе соответствующей корректировки – поправки, в измеренные значения физической величины. Оптимальная процедура и методы вычисления погрешностей измерения зависят как от природы источника погрешностей и, в частности, могут быть различными для систематической и случайной составляющих погрешности, так и от того, с каким видом сигнала мы имеем дело – аналоговым или цифровым. В общем случае вопрос определения погрешности измерений решается применением всего комплекса методов математической статистики и теории вероятности. Однако, порядок определения погрешностей и внесения соответствующих поправок совершенно различен в научных (метрологических) и технических измерениях. В науке или метрологии анализ погрешностей может осуществляться после собственно измерений и занимать сколь угодно много времени. В технических измерениях мы должны получать действительное значение измеряемой физической величины (технологического параметра) с известной и заданной погрешностью в режиме реального времени. Поэтому в технических измерениях анализ всех потенциальных источников погрешностей и ее ожидаемой величины должен проводиться заранее, на этапах определения методов измерения, выбора технических средств, их монтажа и наладки. К сожалению, не существует и не может существовать каких-либо общих рекомендаций по осуществлению такой процедуры. В каждом конкретном случае требуется свой индивидуальный подход к определению погрешности. Однако, во всех случаях анализ погрешностей проводится на основе методов, которые детально разработаны применительно к метрологическим задачам и научным исследованиям.
Дата добавления: 2015-03-31; Просмотров: 736; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |