CC BY
2
УДК 006.91.001
СПОСОБЫ И МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ
В. О. Потапова, И. А. Попова Научный руководитель - Ю. Г. Малахова
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газеты «Красноярский рабочий», 31
E-mail: viktoriapotapova1999@mail.ru
Точность средств измерений напрямую влияет на качество объектов ракетно-космической отрасли. Рассматриваются и описываются наиболее распространенные и актуальные методы и способы повышения точности средств измерений.
Ключевые слова: метрология, средства измерения, повышение точности, эффективность измерений, методы, способы
METHODS AND METHODS FOR IMPROVING THE ACCURACY OF MEASURING INSTRUMENTS
V. O. Potapova, I. A.Popova Scientific supervisor - Yu. G. Malakhova
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: viktoriapotapova1999@mail.ru
The accuracy of measuring instruments directly affects the quality of objects in the rocket and space industry. The paper discusses and describes the most common and relevant methods and methods to improve the accuracy of measuring instruments.
Keywords: metrology, measuring instruments, accuracy improvement, measurement efficiency, methods, methods
В процессе производства ракетно-космической техники проводится большое количество диагностик - от контрольных и лабораторных до летных. По мере повышения требований к летным характеристикам объектов роль испытаний становится все более значимой, этим объясняется актуальность способов и методов повышения точности измерений. По результатам испытаний принимаются важные решения о качестве объекта ракетно-космической техники. Целью данной работы является анализ наиболее часто применяемых способов и методов повышения точности измерений.
Точность измерений определяет их качество. На практике наиболее часто применяются следующие 9 способов повышения точности измерений:
1. Замена средств измерений на более точные (приобретение или разработка специальных средств измерений).
Этот способ рекомендуется для доминирующих инструментальных составляющих погрешности измерений. Не всегда возможно повысить точность измерения. Выбор более точных измерительных приборов часто очень ограничен. Чаще всего такие ограничения связаны с условиями эксплуатации средств измерений. Кроме того, стоимость средств измерений, как правило, быстро увеличивается с ростом их точности.
2. Уменьшение относительной погрешности.
Секция «Метрология, стандартизация и сертификация»
Этот способ заключается в выборе верхнего предела измерений таким образом, чтобы ожидаемые значения (показатели) измеренного значения были равны последней трети диапазона измерений.
3. Ограничение условий применения средств измерений.
Для повышения точности измерений этот способ рекомендуется, если преобладают дополнительные погрешности измерительных средств в результате значительного отклонения внешних воздействий от нормальных значений.
4. Индивидуальная градуировка средств измерений.
Этот способ повышения точности измерений используется, если преобладает систематическая составляющая погрешности в средствах измерения, он используется в большинстве случаев. Систематические составляющие погрешности средств измерений (например, для термометров сопротивления и термопар) могут быть значительно уменьшены путем корректировки результатов измерений, полученных в результате индивидуальной градуировки.
5. Использование информационной избыточности.
Информационная избыточность - такое состояние измерительной информации, которое более целесообразно для реализации функций управления объектом. Примером использования информационной избыточности для повышения точности измерений является применение в измерительных системах дополнительных средств измерений для измерения одной и той же величины и усреднение их показаний [1].
6. Контроль работоспособного состояния средств измерений в процессе их эксплуатации.
Этот способ является очень перспективным и актуальным, но требует разработки. Он
помогает обнаруживать, устранять или уменьшать метрологические отказы в измерительных приборах.
7. Усовершенствование методик выполнения измерений.
При доминировании методической составляющей погрешности измерений, данный способ повышения точности можно считать эффективным. Совершенствование методик выполнения измерений достигается путем изменения алгоритма обработки результатов измерений.
8. Использование тестовых сигналов.
Этот способ повышения точности измерений применяется в измерительных системах для измерений электрических и неэлектрических величин. Данный способ позволяет определить параметры статической функции преобразования (СФП) при помощи дополнительных преобразований тестов, каждый из которых функционально связан с измеряемой величиной. Точность измерений тестовым способом повышается за счет уменьшения систематических погрешностей.
9. Автоматизация измерительных процедур.
Такое мероприятие способствует как уменьшению трудоемкости измерений, так и исключению субъективных погрешностей, возникающих при обработке диаграмм, расчете промежуточных и конечных результатов измерений, приготовлении проб для химических анализов и т.п. операций, выполняемых человеком [2].
Так же применяется 4 метода повышения точности средств измерений:
1. Сравнение с мерой.
Метод сравнения с мерой основывается на сравнении размера измеряемой величины с размером величины, воспроизводимой мерой, при помощи компаратора. По полученным значениям показаний компаратора и номинальному значению меры рассчитывают искомое экспериментальное значение величины. Применение этого метода является одним из наиболее эффективных способов устранения систематической составляющей погрешности измерений и широко применяется при измерении линейных величин.
2. Обратное преобразование.
Этот метод используется для автоматического исправления ошибок средств измерений. Для реализации этого метода используется обратный трансформатор, функция статического истинного преобразования должна совпадать с функцией, обратной номинальной характеристике преобразования средства измерений. Этот метод эффективен, когда преобразователь является более точным, чем прямой преобразователь.
3. Эталонные сигналы.
Метод заключается в подаче эталонных сигналов того же типа, что и измеряемая величина, вместо значения, измеряемого периодически на входе измерительных приборов. Разность между фактической градировочной характеристикой применяется для корректировки чувствительности или для автоматической корректировки в результат измерения. При этом, как и при методе замещения, ликвидируются все систематические погрешности, но только в тех точках диапазона измерений, которые принадлежат эталонным сигналам.
4. Модуляция.
Метод периодического изменения входного сигнала и подавление односторонних помех [3].
Таким образом, можно сделать вывод, что среди методов и способов повышения точности измерений нельзя выделить один универсальный, так как каждый из них играет немаловажную роль в определении качества объектов, к которым они применяются.
Библиографические ссылки
1. МИ 2301-2000. Государственная система обеспечения единства измерений. Обеспечение единства измерений при управлении технологическими процессами. Методы и способы повышения точности измерений. Рекомендация. 2000-01-01. М.: ВНИМС, 2000. 10 с.
2. Парахуда Р. Н., Шевцов В. И. Автоматизация измерений и контроля: Письменные лекции. - СПб., СЭТУ, 2002. - 75 с.
3. Тайц Ю. А., Короткое В. П. Основы метрологии и теории точности измерительных устройств. - Москва: Изд-во стандартов, 1975. - 368 с.
© Потапова В. О., Попова П. А., 2020
