При создании радиоэлектронных средств (РЭС), которые предназначены для измерения, контроля, управления и диагностики физических параметров одной из проблем является учет всех возможных погрешностей вносимых как первичными преобразователями (датчиками), так и самими РЭС [1].
Известно, что качество средств и результатов измерений принято характеризовать указанием их погрешностей [2]. Однако из-за того, что характер проявления и причины возникновения погрешности, как у средств, так и у результатов измерений весьма разнообразны, то в практике установилось деление погрешностей на разновидности, за каждой из которых закреплено определенное наименование. Этих наименовании около 30, и тот, кто, так или иначе, связан с измерениями, должен безошибочно разбираться в этой терминологии [2].
Погрешность результата измерения — это число, указывающее возможные границы неопределенности полученного значения измеряемой величины. Погрешность же прибора — это его определенное свойство, для описания которого приходится использовать соответствующие правила. Поэтому предположение, что воспользовавшись, например, вольтметром класса точности 1,0, т. е. имеющим предел приведенной погрешности, равный 1 %, мы получаем и результат измерения с погрешностью равной 1 %, является грубейшей ошибкой. Отсюда следует, что погрешности измерительных средств и погрешности результатов измерений — понятия не идентичные. [2]
Инструментальными (приборными или аппаратурными) погрешностями измерительных комплексов называются такие, которые принадлежит данному средству измерений, могут быть определены при его испытаниях и заносятся в его паспорт.
Следует отметить, что, кроме инструментальных погрешностей, при измерениях возникают еще и такие погрешности, которые не могут быть приписаны данному прибору [3–11], не указываются в его паспорте и называются методическими т. е. связанными не с самим прибором, а с методикой проведения измерений.
Очень часто причиной возникновения методической погрешности является то, что, организуя измерения, нередко измеряют или вынуждены измерять не ту величину, которая в принципе должна быть измерена, а некоторую другую, близкую, но не равную ей.
Наглядный пример этого — выбор метода построения прибора для измерения запаса горючего в баке автомобиля. Ясно, что суммарная энергия, запасенная в топливе, определяется его массой (а не объемом) и для ее измерения нужны весы. Но совмещение топливного бака с весовым механизмом резко усложняет конструкцию [11–17]. Поэтому разработчик заменяет весы простейшим поплавковым уровнем, хотя уровень топлива зависит и от наклона бака, и от температуры и лишь весьма приближенно отражает массу топлива.
Если же погрешности вызваны тем, что пользователь сам измеряет не ту величину, которая в действительности его интересует, и вследствие этого возникают погрешности, которые не могли быть изучены разработчиком и внесены в паспорт прибора, то ответственность за установление размера этих уже чисто методических погрешностей целиком лежит на пользователе средств измерений [18].
Примером такой методической погрешности может служить погрешность, возникающая при измерении напряжения вольтметром. Вследствие шунтирования входным сопротивлением вольтметра того участка цепи, на котором измеряется напряжение, оно оказывается меньшим, чем было до присоединений вольтметра. Поэтому для одного и того же вольтметра, присоединяемого поочередно к разным участкам исследуемой цепи, эта погрешность различна; на низкоомных участках — ничтожна, а на высокоомных — может быть очень большой [19]. Естественно, размер этой переменной погрешности не может быть указан в паспорте прибора и она является методической.
Любой датчик, измерительный прибор или регистратор работают в сложных, изменяющихся во времени условиях. Прежде всего, это обусловлено тем, что процесс измерения является сложным многогранным явлением, которое характеризуется множеством воздействующих на измерительный комплекс (как со стороны объекта» так и внешней среды, источников питания и т. д.) отдельных, зачастую, не связанных друг с другом факторов. Каждый из этих факторов может быть измерен в отдельности, но в реальных условиях прямых измерений действует на измерительный комплекс или датчик совместно со всеми остальными факторами. Единственный фактор из всего множества воздействующих мы называем измеряемой величиной. Мы требуем от прибора или датчика, чтобы он выделил из всего множества действующих на него величин только ту, которую мы назвали измеряемой, и отстроился от действия на него всех остальных величин, которые мы именуем влияющими, мешающими или помехами.
Естественно, что в этих условиях прибор наряду с чувствительностью к измеряемой величине неминуемо имеет некоторую чувствительность и к не измеряемым, величинам. Прежде всего, это температурные колебания, вибрации разной частоты, нестабильность напряжения источников электропитания прибора и измеряемого объекта, коэффициент содержания гармоник питающих напряжений и т. п. [20, 21].
Погрешность прибора в реальных условиях его эксплуатации называется эксплуатационной и складывается из его основной погрешности и всех дополнительных и может быть, естественно, много больше его основной погрешности. Таким образом, деление погрешностей на основную и дополнительные является чисто условным и оговаривается в технической документации на каждое средство измерений.
Статические и динамические погрешности, присущие как средствам, так и методам измерений, различают по их зависимости от скорости изменения измеряемой величины во времени. Погрешности, не зависящие от этой скорости, называются статическими. Погрешности же, отсутствующие, когда эта скорость близка к нулю, и возрастающие при ее отклонении от нуля, называются динамическими. Таким образом, динамические погрешности являются одной из разновидностей дополнительных погрешностей, вызываемой влияющей величиной в виде скорости изменения во времени самой измеряемой величины.
Литература:
1. Гориш А. В. Проблемы создания датчиковой аппаратуры для измерения, контроля, управления и диагностики физических параметров / А. В. Гориш, А. Г. Дмитриенко, А. Г. Пивкин // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2013. Т. 2. С. 48–53.
2. Новицкий П. В. Оценка погрешностей результатов измерений. 1991.
3. Гришко А. К. Анализ временных рядов и методов обработки измерительной информации на основе регрессионных и авторегрессионных моделей / А. К. Гришко, В. А. Корж,В. А. Канайкин, А. С. Подсякин//Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2012. Т. 1.С.246–246.
4. Таньков Г. В. К вопросу оценки погрешности цифрового моделирования упругих деформаций тел вращения / Г. В. Таньков//Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2012. Т. 1.С.248–249.
5. Бержинская М. В. Оценивание максимальной погрешности при сличениях магазинов сопротивлений / М. В. Бержинская, Ю. С. Мусатова, Ю. А. Пшенникова // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2012. Т. 2. С. 57–58.
6. Сивагина Ю. А. Обзор современных симплексных ретрансляторов радиосигналов/ Ю. А. Сивагина, И. Д. Граб, Н. В. Горячев, Н. К. Юрков //Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2012. Т. 1. С. 74–76.
7. Агеева Л. М. Экспериментальные исследования возможности компенсации температурной погрешности, вносимой термодатчиком при контактном методе контроля тепловых режимов электронных средств / Л. М. Агеева, О. М. Калоев, С. У. Увайсов // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2012. Т. 2. С. 452–453.
8. Бублей Д. В. О назначении интервалов между калибровками средств измерений / Д. В. Бублей // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2013. Т. 2. С. 70–71.
9. Бростилова Т. Ю. Волоконно-оптический датчик деформации / Т. Ю. Бростилова, С. А. Бростилов, Т. И. Мурашкина // Надежность и качество сложных систем. 2013. № 1. С. 93–99.
10. Горячев Н. В. Индикатор обрыва предохранителя как элемент первичной диагностики отказов РЭА / Н. В. Горячев, Н. К. Юрков // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2010. Т. 2. С. 78–79.
11. Бростилов С. А. Математическое моделирование процессов отражения и распространения электромагнитных волн в тонкой градиентной диэлектрической пластине / Бростилов С. А., Кучумов Е. В. // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2011. Т. 1. С. 281–283.
12. Горячев Н. В. Автоматизированный выбор системы охлаждения теплонагруженных элементов радиоэлектронных средств / Н. В. Горячев, И. Д. Граб, К. С. Петелин, В. А. Трусов, И. И. Кочегаров, Н. К. Юрков // Прикаспийский журнал: управление и высокие технологии. 2013. № 4. С. 136–143.
13. Бростилов С. А. Волоконно-оптический датчик давления на основе туннельного эффекта / С. А. Бростилов, Т. И. Мурашкина, Т. Ю. Бростилова // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. — 2010. — № 4. — С. 106–117.
14. Андреев П. Г. Основы проектирования электронных средств:учеб. пособие/П. Г. Андреев, И. Ю. Наумова//Пенза:Изд-во ПГУ, 2010.-124 с.
15. Андреев П. Г. Оценка влияния местных предметов на распространение электромагнитных волн в помещении / П. Г. Андреев, А. Н. Якимов // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2013. Т. 2. С. 6–9.
16. Трифоненко И. М. Обзор систем сквозного проектирования печатных плат радиоэлектронных средств / И. М. Трифоненко, Н. В. Горячев, И. И. Кочегаров, Н. К. Юрков // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2012. Т. 1. С. 396–399.
17. Горячев Н. В. Типовой маршрут проектирования печатной платы и структура проекта в САПР электроники Altium Design / Н. В. Горячев, Н. К. Юрков // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2011. Т. 2. С. 120–122.
18. Меркульев А. Ю. Системы охлаждения полупроводниковых электрорадиоизделий / А. Ю. Меркульев, Н. В. Горячев, Н. К. Юрков // Молодой ученый. — 2013. — № 11. — С. 143–145.
19. Горячев Н. В. К вопросу выбора вычислительного ядра лабораторного стенда автоматизированного лабораторного практикума / Н. В. Горячев, Н. К. Юрков // Современные информационные технологии. 2009. № 10. С. 128–130.
20. Горячев Н. В. Тепловая модель сменного блока исследуемого объекта / Н. В. Горячев // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2012. Т. 1. С. 263–263.
21. Урнев И. В. Отличительные качественные особенности разрабатываемых для Минобрнауки РФ цифровых сетей связи с персонализированным доступом / Урнев И. В., Сериков И. В., Иванущак Н. Н., Кручинин А. А. // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2012. Т. 1. С. 343–345.
