09 октября 2012
О лаборатории специальных исследований
Часть 39 ( Окончание )
К вопросу оценки ПЭМИН цифровых сигналов
Если «забыть» о погрешности метода и, в какой-то степени, о погрешности, обусловленные изменением условий измерения, то останется именно то, что оценить возможно с минимальными затратами.
С погрешностью СИ (приёмника, анализатора, вольтметра…) проще всего, тривиально. Но если попытаться «распространить» положения рассматриваемого РД на измерения косвенные, то, по сути, эта сама погрешность СИ оказывается линейной функцией (вспомним рассуждения в соответствии с МИ 2083-90 ГСИ) трёх аргументов:
- погрешности именно средства измерения, погрешностью поверки (калибровки. Вообще-то понятие калибровки исключено 102 ФЗ, но… живучая она!);
- первичного преобразователя (антенны, токоизмерителя, пробника…);
- и, самое неопределённое, погрешностью нахождения значения Ка по табличным (методом интерполяции) или графическим представлениям.
Впрочем, определить границы этой, последней, погрешности, относительно несложно. Проанализировать применяемые для этого случая методы интерполяции, задать однозначно применение одного конкретного (единого для всех), запретить всяческие «ручные» методы (при сегодняшнем развитии средств ЭВТ иное просто смешно!). И границы определяться сами собой.
Дальше всё несложно, в точном соответствии с РД:
Цитата:
6.1 НСП результата измерения выражают границами этой погрешности, если среди составляющих погрешности результата измерения в наличии одна НСП.
При указанном выше условии стандартную неопределенность uВ, обусловленную неисключенной систематической погрешностью, заданной своими границами ± Θ, оценивают по формуле (2).
6.2 Доверительные границы НСП результата измерения вычисляют следующим образом.
6.2.1 При наличии нескольких НСП, заданных своими границами ± Θj, доверительную границу НСП результата измерения Θ(Р) (без учета знака) вычисляют по формуле
 , (5)
где k — поправочный коэффициент, определяемый принятой доверительной вероятностью и числом m составляющих Θj.
При доверительной вероятности Р = 0,95 поправочный коэффициент k принимают равным 1,1.
При доверительной вероятности Р = 0,99 поправочный коэффициент k принимают равным 1,45, если число суммируемых составляющих m > 4. Если же число составляющих равно четырем (m = 4), то поправочный коэффициент k » 1,4; при m = 3 k» 1,3; при m= 2 k » 1,2. Более точное значение kдля доверительной вероятности Р = 0,99 при числе составляющих m ? 4 в зависимости от соотношения составляющих I определяют по графику [k = f(m, l)] в соответствии с требованиями ГОСТ 8.207.
Примечание — Погрешность, возникающая при использовании формулы (5) для суммирования НСП и при нахождении поправочного коэффициента k для доверительной вероятности Р = 0,99 по графику [(k = f(m, l)], не превышает 5 %. |
Главное для нас это то, что фактически вычисляется среднеквадратическое значение аргументов, в качестве которых принимаются конкретные границы индивидуальных погрешностей, задаваемых в привычной нам форме типа ±Х (дБ или В – не существенно).
И последняя существенная цитата:
7 Оценивание случайной погрешности и стандартной неопределенности,
оцениваемой по типу А, результата измерения
7.1 Доверительные границы случайной погрешности и стандартную неопределенность, оцениваемую по типу А, результата измерения вычисляют следующим образом.
7.1.1 Если случайные погрешности представлены несколькими СКО Si, то СКО результата однократного измерения  вычисляют по формуле
 . (9)
Учитывая условия 7.1.1, стандартную неопределенность, оцениваемую по типу А, результата однократного измерения uА вычисляют по формуле
 , (10)
где т — число составляющих случайных погрешностей;
ui, A = Si.
Доверительную границу случайной погрешности результата измерения e(Р) вычисляют по формуле
 , (11)
где ZP/2 — Р/2 точка нормированной функции Лапласа, отвечающая вероятности Р. При доверительной вероятности Р = 0,95 Z0,95/2 принимают равным 2, при Р = 0,99 Z0,99/2 = 2,6.
7.1.2 Если случайные погрешности представлены доверительными границами ei (Р), соответствующими одной и той же вероятности, доверительную границу случайной погрешности результата однократного измерения вычисляют по формуле:
 . (12)
7.1.3 Если случайные погрешности представлены доверительными границами, соответствующими разным вероятностям, сначала определяют СКО результата измерения по формуле
 , (13)
а затем вычисляют доверительные границы случайной погрешности результата измерения по формуле (11).
 . (12)
7.1.3 Если случайные погрешности представлены доверительными границами, соответствующими разным вероятностям, сначала определяют СКО результата измерения по формуле
 , (13)
а затем вычисляют доверительные границы случайной погрешности результата измерения по формуле (11). |
Всё вышеприведённое вполне реализуемо, «освящено» многими десятилетиями практического применения, без малейших проблем пройдёт метрологическую сертификацию в органах что Ростеста, что Воентеста и позволит реально (хотя бы в этом, в расчёте погрешностей) соответствовать требованиям Федерального Закона №102 «Об единстве средств измерений» нашим многострадальным Методикам. Да и требованиям ГОСТ Р 8.563–2009 Государственная система обеспечения единства измерений. Методики (методы) измерений. Всем!
Разумеется, это лишь начало работы. Необходимо, всё же, покончить с оставшимся «в наследство» методом «закладки запасов». Мы не настолько богаты, чтобы бездумно тратить средства на защиту много больше, чем это нужно.
Сами методы измерений должны пройти внимательнейший метрологический анализ. На базе богатейшего опыта, заключённого в системе метрологических стандартов, не столь уж и сложно установить реальные (а не надуманные) границы погрешностей метода.
Подумать нужно и о погрешностях условий измерения. Во многих случаях их влияние, практически, сказываться просто не будет, так как ничего не меняется. Например, при стендовых (лабораторных) СИ (ПЭМИН, АЭП и т.д.) в течении одной рабочей смены и без отключения средств измерения. А вот при СИ АВАК двух ВП, размещённых на втором и 12 этажах здания изменение высоты однозначно скажется на результатах. Точно так же, как изменение температуры воздуха с утра (скажем, +170С) и в 16 часов (+340С). Насколько? Вот это и нужно выяснять.
Многие из потенциальных источников погрешностей метода можно и нужно уменьшить более строгой проработкой и регламентацией методик измерения. На сегодняшний день многие из них оставляют в этом плане такую «швабоду» толкований и интерпретаций, что методиками измерений просто не являются. Достаточно вспомнить или перечитать предыдущие публикации автора на темы конкретных специальных исследований (измерений) отдельных технических средств.
Примеров можно привести множество и все они должны быть оценены, какие-то отброшены, как несущественные. Для каких-то, принципиально неустранимых и существенных - установлены обоснованные границы погрешности.
Это нормальная инженерная работа. А дальше, дальше всё есть готовое. Ничего придумывать не нужно, только воспользоваться тем, что давно существует.
И тогда от «гадания на кофейной гуще» и «шаманства с антенной» мы все, наконец, перейдём к измерениям. Как и положено специалистам…
В заключение хочется напомнить, что не столь давно действовало «оригинальное» предложение (формально присутствующее в одной из Методик до сих пор!) ничтоже сумняшися ВСЕ положительные значения погрешностей для «сигналов» было предписано брать со знаком «+», а для «помех» - со знаком «-». Понадобилось больше трёх лет и множество весьма авторитетных заявлений, чтобы дезавуировать этот образчик «имперской физики» на самом высоком уровне. Не дай нам бог повторения…
На этом предложенный Вашему вниманию цикл публикаций я считаю более-менее законченным. Замечания, предложения, пожелания читатели могут адресовать либо в редакцию портала, либо излагать прямо тут, в комментариях.
А я искренне желаю всем, работающим в проблеме всяческих успехов!
Автор.
