Прямое многократное измерение. Особенности метрологического анализа многократного измерения. Алгоритмы обработки результата многократного измерения.

Многократное измерение проводится в основном в профессиональной метрологической деятельности а также при проведении точных измерений научных экспериментов. Они очень трудоемки и требуют затрат времени и средств, поэтому необходимость многократного измерения должна быть технико-экономически обоснована.

Рассмотрим последовательность действий при проведении многократного измерения.

1. Анализ априорной информации. Назначение анализа такое же, как при однократном измерении. При этом роль анализа в данном случае уменьшается за счет большого количества апостериорной информации, получаемой в процессе измерений (распределение вероятности результата измерений определяется экспериментально).

2. Получение n независимых значений отсчета. Эта основная измерительная процедура, которая может быть организованная по-разному:

· Если измерением измеряемой величины во времени можно пренебречь, то значения отсчета получают путем многократного повторения процедуры сравнения;

· Если известно, что измеряемая величина может существенно измениться, то ее измеряют одновременно несколькими средствами измерений, каждое из которых дает одно из значений отсчета.

3. Перевод значений отсчета в показания и внесение в них поправок. В результате этого действия получают n независимых результатов измерений. Если многократное измерение выполнялось одним средством измерения, то поправки могут изменяться за счет изменения во времени влияющих факторов. Если использовалось несколько средств измерений, то поправки отличаются из-за индивидуальных свойств средств измерений. Весь массив данных

(где i=1..n) характеризует результат многократного измерения.

4. Исключение ошибок. Определяют точечные оценки результата измерения и проверяют по правилу «трех сигм» (или иначе) сомнительные результаты. Если ошибки есть, то их исключают и повторно определяют точечные оценки (способ ранее рассмотрен)

5. Проверки нормальности закона распределения вероятности результата измерения. Дальнейшая обработка результатов измерений производится в зависимости от того, является ли закон распределения вероятности нормальным или нет.

5.1. Строят гистограмму. По виду гистограммы уже можно определить, что закон распределения отличается от нормального закона. Если по гистограмме можно предположить что закон может быть нормальным эту гипотезу нужно математически доказать. При построении гистограммы учитывают следующие рекомендации:

· интервалы по оси абсцисс следует выбирать, по возможности одинаковыми;

· масштаб гистограммы целесообразно выбирать так, чтобы ее высота относилась к основанию как ½.

5.2. Проверка нормальности закона распределения по критерию Пирсона. Выдвигают гипотезу о том, что экспериментальные данные соответствуют нормальному закону. За меру расхождения экспериментальных данных с теоретическим законом принимают сумму квадратов отклонений отношения m/n от теоретической вероятности p_i попадания отдельного значения в i-тый интервал (m – число результатов измерения в i-том интервале; n – число всех результатов измерения), причем каждое слагаемое умножают на коэффициент n/p_i:

, где k – число интервалов; n – число результатов, попавших в i-тый интервал; p_i – вероятность попадания отдельного результата в i-тый интервал. Если расхождение случайно, то χ² (коэффициент «ХИ-квадрат» или «коэффициент Пирсона») подчиняется распределению Пирсона. По этому распределению есть необходимые таблицы. По таблицам в зависимости от доверительной вероятности и числа интервалов можно определить табличный коэффициент χ₀². Если χ²< χ₀²,то с установленной вероятностью можно признать случайным расхождение экспериментальных данных и теоретического закона распределения, что подтверждает гипотезу о выбранном теоретическом законе. Последовательность действий при проверке следующая:

· разбивают диапазон изменения Q на интервалы (5-30) так, чтобы в каждом интервале было не менее 5 значений;

· определяют значения t_i для каждого i-ого интервала по формуле:

, где Q_i – наибольшее значение для i-ого интервала;

· определяют значение интеграла вероятности Лапласа L(t_i) для каждого i;

· определяют χ², сравнивают его с табличным значением χ₀²;

· делают заключение о законе распределения результата измерения.

Критерий согласия Пирсона широко применяется при n=40..50 и более.

5.3. Проверка нормальности закона распределения по составному критерию. Применяют при 10..15<n<40..50. Рассчитывают критерий по формуле:

. Проверяют выполнение условия:

, где d_min и d_max – коэффициенты, зависящие от вероятности P₁^*, с которой принимают решение. Они определяются по соответствующим таблицам. Если условие

выполняется, то дополнительно проверяют «хвосты» теоретического и эмпирического распределения. При 10<n<20 считается допустимым отклонение одного из результатов Q_i от среднего арифметического больше, чем на 2,5S_Q; при 20<n<50 – двух, что соответствует доверительной вероятности P₁^**=0.98. Несоблюдение хотя бы одного из этих условий достаточно для того, чтобы гипотеза о нормальности распределения была отвергнута. В противном случае гипотеза принимается с вероятностью

5.4. Решение принимается на основе априорной информации. При n<10 гипотеза о нормальности закона распределения вероятности результата измерения не проверяется.

6. Определение доверительного интервала. Это выполняется в зависимости от числа результатов и вида закона распределения.

А) - если закон нормальный, то при n>40 Е=t_p·S где t_р – коэффициент нормированного нормального распределения, зависит от вероятности.

- при n<40 Е=t·S где t – квантиль распределения Стьюдента, зависит от вероятности и числа результатов в серии.

Б) - если закон признан не нормальным, то стараются определить другой вид закона распределения. Если это удалось, находят аналог доверительного интервала E^*=a·S где а – коэффициент распределения аналогичный t.

В) - если вид закона распределения определить не удалось доверительный интервал находят с помощью неравенства Чебышева E=t^*·S^*где t^*- коэффициент надежности, S^*- аналог стандартного отклонения.

7. Записывают результат с использованием интервальных оценок. Результат измерений лежит в диапазоне

, при Р= и n=

Если необходимо выразить с помощью точечных оценок, то указывают

(среднее арифметическое значение, оценка среднеквадратическое отклонения).

Обеспечение единства измерений. Понятие «единство измерений». Правовая база обеспечения единства измерений. Области компетенции Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в обеспечении единства измерений.

Единство измерений – это состояние измерений, при котором их результаты выражены в допущенных к применению в Российской Федерации единицах величин, а показатели точности измерений не выходят за установленные границы.

Раздел метрологии, охватывающий вопросы обеспечения единства измерений, называется законодательной метрологией. Её основные положения регламентированы Федеральным законом «Об обеспечении единства измерений».

Общие положения и основные понятия в области обеспечения единства измерений в нашей стране установлены Федеральным законом «Об обеспечении единства измерений» от 26 июня 2008 года № 102-ФЗ. Данный закон принят с целью соблюдения интересов граждан, общества и государства в тех областях деятельности, которые связаны с использованием результатов измерений.

Областью применения Федерального закона «Об обеспечении единства измерений» является регулирование отношений, возникающих при:

2) установлении и соблюдении требований к измерениям, единицам величин, эталонам единиц величин, стандартным образцам, средствам измерений;

3) применении стандартных образцов, средств измерений, методик выполнения измерений и методов измерений;

4) осуществлении деятельности по обеспечению единства измерений.

Рисунок 1.1 – Группы измерений, проводимых в России

Согласно российскому законодательству, все проводимые в стране измерения можно условно разделить на две группы: измерения, к которым предъявляются обязательные для исполнения требования, и измерения, требования к которым устанавливаются на добровольной основе. В свою очередь, первую группу можно разбить на две подгруппы, как показано на рисунке 1.1.

Измерения, к которым предъявляются обязательные для исполнения требования, согласно закону, выполняются при:

1) осуществлении деятельности в области здравоохранения;

2) осуществлении ветеринарной деятельности;

3) осуществлении деятельности в области охраны окружающей среды;

4) осуществлении деятельности по обеспечению безопасности при чрезвычайных ситуациях;

5) выполнении работ по обеспечению безопасных условий труда и охраны труда (например, на производстве или в других областях);

6) осуществлении производственного контроля за соблюдением установленных законодательством Российской Федерации требований промышленной безопасности к эксплуатации опасного производственного объекта;

7) осуществлении торговли и товарообменных операций, выполнении работ по расфасовке товаров;

8) выполнении государственных учётных операций;

9) оказании услуг почтовой связи и учёте объёма оказанных услуг электросвязи операторами связи;

10) осуществлении деятельности в области обороны и безопасности государства;

11) осуществлении геодезической и картографической деятельности;

12) осуществлении деятельности в области гидрометеорологии;

13) проведении банковских, налоговых и таможенных операций;

14) выполнении работ по оценке соответствия промышленной продукции и продукции других видов, а также иных объектов установленным законодательством Российской Федерации обязательным требованиям;

15) проведении официальных спортивных соревнований, обеспечении подготовки спортсменов высокого класса;

16) выполнении поручений суда, органов прокуратуры, государственных органов исполнительной власти;

17) осуществлении мероприятий государственного контроля (надзора).

Таким образом, обязательные государственные требования предъявляются к тем измерениям, от результатов которых зависит здоровье, безопасность и имущественные интересы граждан, безопасность и имущественные интересы организаций, а также безопасность и экономика государства.

Перечисленные выше области относятся к сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений. Обязательные требования устанавливаются не только к измерениям, но и к эталонам единиц величин, стандартным образцам, средствам измерений и методикам выполнения измерений.

Федеральный закон «Об обеспечении единства измерений» гармонизирован с международными метрологическими нормами и признаёт первенство международных договоров России в области обеспечения единства измерений.

Государственное регулирование в области обеспечения единства измерений осуществляется в следующих формах:

1) утверждение типа стандартных образцов или типа средств измерений;

6) аккредитация юридических лиц или индивидуальных предпринимателей на выполнение работ и (или) оказание услуг в области обеспечения единства измерений.

1. представление правительству предложений по применяемым единицам величин;

2. межрегиональная и межотраслевая координация деятельности по обеспечению единства измерений;

3. установление правил создания, утверждения, хранения и применения эталонов единиц величин;

4. определение общих метрологических требований к средствам измерений (СИ), методам и результатам измерений;

5. осуществление государственного метрологического контроля и надзора;

6. контроль и регулирование международной деятельности в области метрологии;

7. руководство деятельностью Государственной метрологической службы (ГМС) и метрологических служб (МС) организаций по обеспечению единства измерений.

Поверка средств измерений. Определение. Средства измерений, подлежащие поверке. Правовая база поверочных работ. Виды поверок, их характеристика и условия проведения. Способы проведения поверки средств измерений, их классификация и характеристика

Понятие «Поверка средств измерений» – это одно из главных понятий законодательной метрологии и обеспечения единства измерений.

Поверка средств измерений – совокупность операций, выполняемых в целях подтверждения соответствия средств измерений метрологическим требованиям.

Средства измерений, предназначенные для применения в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений, до ввода в эксплуатацию, а также после ремонта, подлежат первичной поверке; в процессе эксплуатации – периодической поверке. За своевременное представление средств измерений на поверку отвечают их владельцы.

1) органы государственной метрологической службы;

2) государственные научные метрологические центры

3) юридические лица и индивидуальные предприниматели.

Поверка производится физическим лицом, аттестованным в качестве поверителя.

Все перечисленные организации должны быть аккредитованы в области обеспечения единства измерений. Правительством Российской Федерации устанавливается перечень средств измерений, поверка которых осуществляется только государственными региональными центрами метрологии.

Результаты поверки средств измерений удостоверяется знаком поверки или свидетельством о поверке. Знак поверки наносится на средство измерений, если это возможно, и на свидетельство о поверке. Порядок проведения поверки средств измерений, требования к знаку поверки и содержанию свидетельства о поверке устанавливается органами Ростехрегулирования. Сведения о результатах поверки средств измерений, предназначенных для использования в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений, передаются в Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений; передачу сведений осуществляют организации, проводившие поверку.

Если средство измерений не предназначено для применения в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений, то оно может подвергаться поверке в добровольном порядке.

1) Первичная поверка – для средств измерений утвержденных типов при выпуске из производства, после ремонта, при ввозе из-за границы. При утверждении типа средств измерений единичного производства на каждое из них оформляетя всертификат об утверждении типа; первичную проверку данные СИ не проходят

2) Периодическая поверка – для средств измерений, находящихся в эксплуатации, через определенные межповерочные интервалы.

3) Внеочередная – при необходимости подтверждения пригодности средства измерения к применению, при применении СИ в качестве комплектующего по истечении половины межповерочного интервала, при повреждении клейма или утери свидетельства о поверке, при вводе в эксплуатацию после длительной консервации (более одного межповерочного интервала), при отправке СИ потребителю после истечения половины межповерочного интервала

4) Экспертная – при возникновении разногласий по вопросам, относящимся к метрологическим характеристикам, исправности средств измерений и пригодности их к применению

5) Инспекционная – проводится в рамках государственного надзора или ведомственного контроля, для контроля качества первичных или периодических поверок и определения пригодности СИ к применению.

Допускается применение 4-х способов проведения поверки.

1. Непосредственное сличение поверяемого прибора с эталоном. Способ применяется очень широко (проверка весов). Для осуществления способа необходимо 3 средства измерения (СИ).

2. С помощью поверяемого и образцового СИ. Поочередно измеряют размер эталона Поочередно измеряют размер эталона. Показания образцового СИ принимают за действительное значение. По разности показаний СИ находят погрешность.

Достоинства способа является: простота, надежность, возможность автоматизации поверки, отсутствии потребности в сложном оборудовании.

Недостатки: не все приборы можно поверить этим способом.

3. Сличение с помощью компаратора. Способ основан на том, что показания поверяемого и образцового приборов сравниваются с помощью специального устройств сравнения – компаратора.

Достоинства способа является: Более широкая область применения.

Недостатки: Необходимость в компараторе возникает при невозможности визуального сравнения показания прибора. Например: показания вольтметра постоянного и переменного напряжения.

4. Способ прямых измерений. Заключается в непосредственном измерении размера рабочего эталона поверяемым прибором.

Недостатки: Очень ограниченная область применения.

5 Способ косвенных измерения. Используется, если невозможно измерить величину путем прямых измерения (или сложно и менее точно). При поверке используется несколько образцовых СИ и поверяемое СИ.

Калибровка средств измерений. Определение. Средства измерений, подлежащие калибровке. Правовая база калибровки. Виды калибровки. Особенности организации калибровочных работ. Принципы построения Российской системы калибровки и ее участники.

Средства измерений, не предназначенные для применения в сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений, могут в добровольном порядке подвергаться калибровке.

Калибровка средств измерений – совокупность операций, выполняемых в целях определения действительных значений метрологических характеристик средств измерений.

Для проведения калибровки должны использоваться рабочие эталоны единиц величин, прослеживаемые (то есть, периодически сличаемые) к государственным первичным эталонам единиц величин, а при их отсутствии – к национальным эталонам единиц величин иностранных государств.

Юридические лица или индивидуальные предпринимали, выполняющие калибровку, могут быть аккредитованы в области обеспечения единства измерений. Результаты калибровки средств измерений, выполненные аккредитованными организациями, могут быть использованы при поверке средств измерений в порядке, установленном органами Ростехрегулирования.

1) Калибровка СИ для собственных нужд – не требует государственной аккредитации калибровочной лаборатории

2) Калибровка СИ для сторонних организаций – требуется аккредитация Ростехрегулирования.

Результаты калибровки – удостоверяются калибровочным знаком (наносится на СИ), сертификатом калибровки и записью в эксплуатационных документах (в формулярах).

1. Калибровка – это добровольная процедура, выполняемая с целью повышения конкурентной способности СИ.

2. Калибровку проводят как правило метрологические службы юридических лиц.

3. Калибровки подлежат СИ не используемые в сферах ГМКН на этапе их эксплуатации.

4. Калибровка проводится только для определения действительных значений метрологических характеристик СИ и его пригодности к применению.

2) обязательность получения размеров единиц от государственных эталонов

3) профессионализм и компетентность персонала

Эталоны единиц физических величин. Определение. Классификация эталонов единиц физических величин по точности, соподчиненности и составу. Принципиальное отличие эталона единицы физической величины от эталона качества. Назначение международных эталонов единиц физических величин.

Эталон – единица ФВ средство измерений или комплекс средств измерений обеспечивающая воспроизведение и хранение с целью передачи их размеров рабочим СИ.

Существует несколько вводов эталонов единиц величин:

Эталоны единиц величин классифицируют по точности и по сочиненности.

- По точности различают: первичные и вторичные.

Первичные эталоны: воспроизводят и хранят единицы с наивысшей точности достигаемой в данной области измерений.

Их разновидностью являются специальные эталоны, воспроизводящие единицы в особых условиях (высокие температуры, низкое давление и т.д.). Первичные и специальные эталоны, утвержденные в качестве исходных для страны наз. Государственными или национальными. На каждый государственный эталон утверждают государственные стандарты.

Вторичные эталоны: включают в свой состав эталон свидетель, эталон сравнения, эталон копию и рабочие эталоны 5-и разрядов.

● Эталон- копия служит для передачи размера единицы величины рабочему эталону 1-ого разряда.

● Эталон- свидетель служит для хранения единицы ФВ воспроизводимой государственным эталонам. В случае утраты государственного эталона эталон- свидетель его заменяет.

● Эталон- сравнения служит для взаимного сличения эталонов которые не могут быть непосредственно сличены друг с друга. (для передачи размера единицы величины путем косвенных измерений).

● Рабочие- эталоны служат для поверки образцовых и наиболее точных рабочих СИ.

Государственные эталоны стран участниц метрической конвенции, периодически сравнивают между собой и с международным эталоном.

Международный эталон - эталон, принадлежащий группе стран и предназначенный для обеспечения единства измерения в международном масштабе.

- При классификации по составу эталоны делятся на одиночные и групповые.

Одиночный эталон - эталон представляющий собой одно средство измерения, например эталон килограмм.

Групповой эталон - состоит из нескольких одинаковых СИ, единицу величины ныходят как среднее арифметическое значение показания каждого СИ (напр. Эталон одного Ома).

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: