02 октября 2012
О лаборатории специальных исследований
Часть 38
К вопросу оценки ПЭМИН цифровых сигналов (продолжение)
Ну вот, рассмотрев и обсудив в весьма значительном количестве публикаций самые разнообразные измерения физических величин, пойдём дальше. А дальше у нас обработка результатов, то есть расчёты. Разумеется, собственно расчётов, то есть вычисления значений параметров защищённости для различных ТКУИ мы здесь рассматривать не будем. Не время и не место.
Но есть одна проблема, которую озвучивают уже много лет, но её практическое воплощение не приблизилось ни на йоту. Это вопросы оценки (и расчёта) погрешностей выполненных измерений. Вот о ней и поговорим (в очередной раз), однако постараюсь быть конкретным.
Итак, пользуясь установленной терминологией, можно утверждать, что подавляющее число наших измерений есть измерения прямые. Это однозначно по отношению к, например, измерениям в области АВАК (акустика и вибрации) – измеряются звуковое давление и/или виброускорение; измерениям в области НЧ АЭП – измеряется напряжение переменного тока; частично ВЧ АЭП - измеряются индекс или коэффициент модуляции (если измерение выполняется системой «Талис»); частично ПЭМИН – при измерениях наводок измеряется напряжение или сила тока в линии.
Измерения напряжённости полей (как ВЧ - в СИ ПЭМИ или ВЧ АЭП или НЧ – в СИ АЭП (по НЧ полям)), в общем случае, приходится отнести к косвенным методам измерения. Не будем голословными:
В соответствии с МИ 2083-90 ГСИ. Измерения косвенные. Определение результатов измерений и оценивание их погрешностей.
Цитата:
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Искомое значение физической величины А находят на основании результатов измерений аргументов а1, . . . , аi , . . . , аm , связанных с искомой величиной уравнением
 . ( 1)
Функция f должна быть известна из теоретических предпосылок или установлена экспериментально с погрешностью, которой можно пренебречь. |
Именно так и выполняются любые измерения напряжённости поля (или неконтактные измерения силы тока при помощи токоизмерителя). Поскольку непосредственно измеряемая величина – это напряжение переменного тока на выходе первичного преобразователя в В (в абсолютных единицах или в дБ). А напряжённостью поля она становится только после прибавления (если в дБ) «антенного коэффициента». Именно в соответствии с уравнением:
Где:
Uизм - показания измерительного приёмника (анализатора), дБ;
Kа - коэффициент, калибровки преобразователя на частоте измерения, дБ
Данная зависимость выведена из теоретических предпосылок и его погрешность пренебрежимо мала (чего никак нельзя сказать о погрешности аргументов, в него входящих).
При линейной зависимости в основном уравнении предписывается суммарную погрешность рассчитывать (в соответствии с уже процитированными Методическими указаниями) так:
Искомое значение A связано с m измеряемыми аргументами a1, a2 , . . . , am уравнением
A = b1a1 + b2 · a2, + ...+ bm · am , (2)
где:
b1, b2,...bm - постоянные коэффициенты при аргументах a1, a2 . . . , am соответственно.
Корреляция между погрешностями измерений аргументов отсутствует.
Результат косвенного измерения 
вычисляют по формуле:
где:
ai - результат измерения аргумента;
m - число аргументов.
Предписания в отношении определения доверительных границ случайной погрешности результата косвенного измерения опустим (пока) до того момента, когда будет официализована хоть какая-то разумная методика оценки погрешности
Отметим только что вычисляется среднеквадратическое отклонение результата, находятся границы неисключённой систематической погрешности, и, наконец, погрешность результата косвенного измерения оценивают (вычисляют) на основе композиции распределений случайных и неисключенных систематических погрешностей
Вообще-то стоило бы привести весь документ, в целом. Изложено всё вполне воспринимаемым языком и логично.
Однако, при внимательном рассмотрении, сознание немедленно отмечает – «что-то не вяжется!». И действительно…
Предложенный механизм расчёта погрешности базируется на том, что ОДНО И ТОЖЕ значение измеряется НЕСКОЛЬКО раз. Тогда всё понятно и логично. Есть из чего вычислять отклонение и всё последующее.
Но у нас-то, в огромном большинстве случаев, измерения ОДНОКРАТНЫЕ!!!! Особенно сегодня, любой Заказчик придёт в тихий (а скорее – в агрессивный) ступор, если ему сообщить, что надо выполнить не однократный, а, например, пятикратный объём измерений (естественно, им, Заказчиком, оплаченный) чтобы «вычислить погрешность»… Со 100% вероятностью нас «пошлют» всерьёз, далеко и очень надолго…
Посмотрим, что наработала метрология для такого варианта.
Изучаем систему метрологических НМД и … обнаруживаем: Р 50.2.038-2004 Государственная система обеспечения единства измерений. Измерения прямые однократные. Оценивание погрешностей и неопределенности результата измерений.
Это уже заметно ближе. Хотя и относится только к прямым измерениям. Однако рассмотрим, а потом порассуждаем, нельзя ли каким-то боком это распространить и на измерения косвенные.
Наиболее интересен для анализа, вначале, 5 раздел. Позволю себе процитировать его полностью:
5 Составляющие погрешности и неопределенности результата измерения
5.1 Составляющими погрешности результата однократного измерения являются погрешности СИ (СИ — средство измерений), метода, оператора, а также погрешности, обусловленные изменением условий измерения.
5.2 Погрешность результата однократного измерения чаще всего представлена НСП (НСП — неисключенная систематическая погрешность) и случайными погрешностями.
Неопределенность результата однократного измерения может быть представлена стандартными неопределенностями, оцениваемыми по типам А и В.
5.3 Характеристикой НСП могут быть:
- границы ± Q;
- доверительные границы ± Q(Р).
5.4 Характеристикой случайных погрешностей могут быть:
- СКО S;
- доверительные границы ± e(Р).
5.5 Погрешность СИ определяют на основании их метрологических характеристик, которые должны быть указаны в нормативных и технических документах, и в соответствии с РД 50-453.
5.6 Погрешности метода и оператора должны быть определены при разработке и аттестации конкретной МВИ. |
Из этого перечисления нам, реально, доступны:
- Погрешность СИ (приведена в Свидетельстве о поверке);
- В какой-то мере – погрешности оператора
В общем-то всё… Об остальном можно только рассуждать, причём, чаще всего, без должной доказательной базы. Хотя уже десятилетия в кулуарных разговорах между специалистами называются цифры «погрешности» измерений напряжённости поля в ближней зоне от 30 до 150%, погрешность от произвольной установки (выборе места размещения или подключения) пробника или токоизмерителя на линии от 50 до 1000% и т.д. Однако реальных, с достаточно надёжной статистикой, «официальных» результатов нет.
Насколько известно автору, в «ранешнее» время, при зарождении проблематики, пошли самым простым путём. Во многие методики, нормы и т.д. просто были заложены «запасы» на любые возможные погрешности. Эдак процентов на 200 - 500%...
Надо бы всё это пересмотреть, пересчитать и … Всё верно, но вопрос плавно перетёк в абсолютно другую плоскость – кто за проведение этой (весьма объёмной и не очень простой) работы заплатит? Не станем мучатся риторическими вопросами, толку-то…
Продолжение следует
