1.5. Некоторые особенности измерения и обработки данных

В практике оптических измерений применяются статистические (многократные), технические и однократные измерения. Критерием их применимости является определенные соотношения между случайной (_сл) и нескомпенсированной систематической (_нс) погрешностями.

1.5.1.Технические измерения проводятся с помощью таких измерительных приборов, предел суммарной погрешности которых гарантируется заводом изготовителем или метрологическими службами (при соблюдении ТУиИЭ), при этом должно обеспечиваться

_нс  0,6  (2.13)

1.5.2. При однократных (иногда их называют обыкновенными) измерениях их погрешности определяются только _нс, т.к. _cл малы (_сл) и пренебрегаются ,что соответствует условиям

_х_пред _нс   h_x (2.14)

здесь h-цена деления отсчетного устройства, _нс _пред - паспортные или метрологические данного прибора, 4- оптические измерения,8- прочие измерения.

1.5.3. Статистические измерения проводятся в том случае, когда случайные погрешности преобладают или соизмеримы с систематическими.

При этом должны выполняться следующие условия

или (2.15)

и априорные оценки , ,

где - погрешность наводок (в оптических измерениях ).

В этом случае суммарная погрешность определяется оценками вида

(2.16)

где , ,

(j=1,m) ,m- число составляющих _нсj , .

Б лок-схема алгоритма вычисления погрешностей

В ыводы. При выполнении измерений кроме числовых результатов эксперимента следует записывать: время проведения эксперимента (с точностью до часа), температуру, давление, влажность окружающей среды и другие внешние условия, влияющие на результаты эксперимента.

Таким образом, согласно указанным выражениям можно решать прямую и обратную задачи определения точности измерения.

Прямая задача позволяет по данным измерения определить суммарную погрешность измерения.

Обратная задача позволяет по заданной общей погрешности определить требования к ее составляющим ,в том числе к измерительным приборам , и назначить число n, вероятность P. А также позволяет определить возможно ли решить поставленную задачу измерения.

Эти задачи обычно решаются при разработке ТУ и ТЗ прибора.

1.6.Погрешности измерения прямого и компенсационного преобразования

Схемы измерительных приборов (ИП) прямого и компенсационного преобразования представим на Рис.1.6.1 и Рис. 1.6.2 соответственно

Рис.2.6.1 Рис.2.6.2

1.6.1. Пусть ИП состоит из N последовательно соединенных элементов, имеющих функциональные зависимости

, ;

, ,

1.6.2. Аналогично п. 1.6.1 получим

у=к/(1+к)х ( )х ( i ) х ; при к

ln у=-ln i +ln х ;у/у= - i  i) +х / х , ху_i

1.7.ПОГРЕШНОСТИ КОСВЕННЫХ ИЗМЕРЕНИЙ

Пусть измеряемая величина описывается функционально

Запишем ее полный дифференциал

, _, тогда _,

Если каждая из составляющих величин x_i измерена прямым измерением и известна _, то

Рассмотрим частные случаи:

1) , ,

2) ,

3)

Раздел 2. СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ ОПТИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

2.1. ОБОБЩЕННАЯ ОПТИКО - ЭЛЕКТРОННАЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА

Оптико - электронную измерительную установку можно представить в виде функциональной схемы, составленной из крупных блоков или узлов, логически необходимых для проведения оптических измерений

12

1 2 3 4 3 5 6 7 8

Рис.2.1 Функциональная схема О-Э измерительного устройства

На Рис.2.1 обозначены:

-1-ОСВЕТИТЕЛЬ(конденсор с лампой, лазерный или естественный источник света),который служит для создания равномерной освещенности;

-2-ТЕСТ-ОБЪЕКТ - это специального вида измерительный элемент (точка,щель,перекрестье,растр,мира и т. п.);

-3- оптические системы изображающие (ОС),которые формируют изображение тест-объекта с целью изучения характеристик исследуемой ОС и представляют собой одну из четырех типов ОС: 00-зрительная труба, 01-01-объектив,10-микроскоп,11-репродукционный объектив; 1,2,3- единый функциональный блок (например,коллиматор) , служащий для получения входной измерительной информации о тест- объекте;

-4- ОБЪЕКТ ИЗМЕРЕНИЯ;

-6-АНАЛИЗАТОР ИЗОБРАЖЕНИЯ ,который состоит из специального анализирующего(отсчетного) устройства 5-сетки, марки, сканирующей щели, диска с растрами и т.п. и приемника излучения 12- глаз или фотоприемник ;анализатор изображения выделяет информацию о рассогласовании между изображением тест-объекта и нулем отсчетного устройства, эта информация может быть двух видов:

1) электрический сигнал(фотоэлектрический анализатор, напр. ФЭУ),

2) зрительно-нервный(в визуальных анализаторах- ГЛАЗ человека).

Операция совмещения изображения тест-объекта с изображением анализатора наз. наведением, узлы 3,5,6 -устройствами наведения.

- 7-УСТРОЙСТВА ОБРАБОТКИ (УО), которые представляют собой аналоговые и аналого-цифровые преобразователи, передающие информацию в ЭВМ или оператору (автоматические или полуавтоматические устройства обработки). С помощью УО выполняют две задачи: 1-ая - операция наведения по сигналу рассогласования воздействием на устройства 6  7  11 9 6 , 2-ая -преобразование сигнала с отсчетного устройства в вид удобный для документирования 1178.

- 8 - РЕГИСТРИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО (РУ)

- 9 - УСТАНОВОЧНОЕ УСТРОЙСТВО (УУ),которое служит для установки и перемещения отдельных при настройке и измерении. Оно представляет собой станину (корпус) с направляющими. Сюда могут входить передаточные механизмы, привода и фиксаторы. УУ непосредственно связано с отсчетным устройством, которое позволяет фиксировать смещение узлов.

- 10 - ОТСЧЕТНОЕ УСТРОЙСТВО (ОУ) , которое предназначено для получения измерительной информации в форме, удобной для восприятия и передачи в устройства обработки и регистрации. ОУ - это сложные механические, оптические и оптико-механические узлы, имеющие развертывающие устройства для определения дробных частей шкалы(напр. окулярные микрометры, винтовые микрометры и т.п.).

- 11 - УПРАВЛЯЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, которое предназначено для воспроизведения программы наводки, измерения, обработки и регистрации в автоматическом и полуавтоматическом режимах измерения.