10.7 Принципы выбора характеристик средств измерений по точности при контроле

Принципы выбора характеристик погрешности средств контроля в большой степени зависят от технического содержания и объектов контроля.

Выбор СИ по коэффициенту уточнения. Это самый простой способ, предусматривающий сравнение точности измерения и точности изготовления (функционирования) объекта контроля. Здесь предусматривается введение коэффициента уточнения при известном допуске Т и предельном значении погрешности измерения

.

Значения пределов допускаемых погрешностей для линейных размеров задаются в зависимости от допусков и квалитета (табл. 4) как

Таблица 4

Зависимость р от диапазона допусков и квалитета

Выбор СИ по принципу безошибочности контроля предполагает предварительную оценку вероятностей ошибок первого и второго рода. Схема выбора СИ включает следующие этапы:

1. Оценивают законы распределения контролируемого параметра и погрешности измерения.

2. Задаются соответствующие вероятности ошибок первого и второго рола.

3. По таблицам находят соответствующее значение коэффициента уточнения .

4. При известном допуске на параметр выбирают СИ по таблицам.

Если ограничения и погрешности измерения заданы и определены, то СИ определяется по таблицам, но без учета .

Выбор СИ с учетом безошибочности контроля и его стоимости осуществляется как метод оптимизации по критериям точности СИ, его стоимости С_си и достоверности измерения. Целевая функция G, определяющая максимум достоверности и минимум стоимости при оптимальном классе точности, имеет вид

где

Д/Д₀, С/С₀ — относительные значения соответственно достоверности измерения и стоимости СИ;

и С₀ — соответственно максимальные значения достоверности измерения и стоимости СИ.

Выбор СИ по технико-экономическим показателям является предпочтительным при эксплуатационном контроле ТС. В основу метода положен критерий оптимизации точности измерения, устанавливающий связь между точностью и удельными издержками на контрольно-диагностические операции с учетом дополнительных ТО и ремонтов ТС из-за погрешностей в оценке параметров ее технического состояния.

Целевая функция определяет удельные издержки при оптимальной средней квадратической погрешности измерения параметра состояния.

На основе технико-экономического анализа устанавливают средние издержки.

Выбор СИ при динамических измерениях СИ для динамических измерений, как правило, работают в комплекте с устройствами, преобразующими сигналы различной физической природы в электрические сигналы. Влияние датчика на режим работы ТС может проявиться по-разному.

При выборе датчика особое внимание следует уделять его порогу чувствительности, который не должен превышать погрешности измерения. Инерционность датчика также должна быть минимальной.

Для получения динамической амплитудной погрешности на уровне 1 — 2% частота свободных колебаний СИ должна превосходить частоту измерения измеряемой величины в 7 — 10 раз. Минимальная амплитудная погрешность имеет место при коэффициенте затухания = 0,6—0,7.

Фазовая погрешность при = 0,6—0,7 практически линейно зависит от частоты.

Выбор СИ при динамических измерениях связан с частотой дискретизации сигнала во времени. Наибольшая погрешность при линейной интерполяции входного сигнала x(t) по точкам регистрации с дискретностью возникает на перегибах кривой.

Динамические погрешности измерительных каналов с аналоговым или цифровым регистратором не суммируются с остальными погрешностями.

Выбор цифровых средств измерений (ЦСИ) по метрологическим характеристикам. Все ЦСИ делятся на две группы: 1 группа — реагирует на мгновенное значение измеряемой величины; II группа — реагирует на среднее значение измеряемой величины за время преобразования.

Наличие конечного времени преобразования приводит к динамической погрешности датирования отсчета (апертурное время).

При выборе ЦСИ, прежде всего, обращают внимание на число уровней квантования и быстродействие.

Погрешность дискретизации сигнала процесса по уровню и времени определяет методическую погрешноcть ЦСИ.

Выбираемые ЦСИ должны отвечать заданному ограничению отношения сигнал/шум. Шум квантования можно снизить, увеличив разрядность ЦСИ.