Глава 2. Основы техники измерений параметров технических систем

2.1. Модель измерения и основные постулаты метрологии

Для оценки технического состояния технических систем (ТС) в эксплуатации производят измерения ее выходных параметров и на основе измерительной информации принимают решение о при­годности ТС к дальнейшей эксплуатации или необходимости про­филактических (ремонтных) воздействий.

Однако в процессе измерений возникают различные внешние и внутренние помехи z_i, z_i, которые вносят погрешность в ре­зультат измерения. Причем каждая из составляющих имеет свою плотность вероятности f(x), f(y), f(z). Это определяет тот факт, что при многократном измерении одной и той же величины х одним и тем же средством измерения в одинаковых условиях результаты измерения, как правило, различаются между собой и не совпада­ют с истинным x_И значением физической величины

y₁≠y₂ ≠…≠x_И.

Под истинным значением физической величины понимается значение, которое идеальным образом отражало бы в качествен­ном и количественном отношениях соответствующие свойства ТС через ее выходной параметр.

Поскольку истинное значение есть идеальное значение, то в качестве наиболее близкого к нему используют действительное значение x_Д найденное экспериментальным методом, например с помощью более точных СИ.

Изложенное позволяет сформулировать основные постулаты метрологии.

• Истинное значение определяемой величины существует, и оно постоянно.

• Истинное значение измеряемой величины отыскать невоз­можно. Отсюда следует, что результат измерения у, как правило, математически связан с измеряемой величиной вероятностной зависимостью.

В дальнейшем необходимо различать термины "измерение", "контроль", "испытание" и "диагностирование". Контроль — ча­стный случай измерения, и он проводится с целью установления соответствия измеряемой величины заданному допуску. Контроль используется также для настройки, регулировки и при установке (замене) отдельных блоков ТС.

Более сложной метрологической операцией является испыта­ние, которое состоит в воспроизведении в заданной последова­тельности определенных воздействий, измерении реакций объек­та на данное воздействие и их регистрации.

Диагностирование системы — это процесс распознавания со­стояния элементов этой системы в данный момент времени. По результатам диагностирования можно прогнозировать состояние элементов системы при дальнейшей ее эксплуатации.

Для проведения измерений с целью контроля, диагностиро­вания или испытания ТС необходимо осуществлять мероприятия, определяющие так называемое проектирование измерений: ана­лиз измерительной задачи с выяснением возможных источников погрешностей; выбор показателей точности измерений; выбор числа измерений, метода и СИ; формулирование исходных дан­ных для расчета погрешности; расчет отдельных составляющих и общей погрешности; расчет показателей точности и сопоставле­ние их с выбранными показателями.

В целом все эти вопросы должны быть отражены в методике выполнения измерений (МВИ). Причем следует отдавать предпоч­тение инженерным (упрощенным) методам расчета, но степень сложности МВИ должна быть адекватна возможной степени не­точности исходных данных.

Именно эти вопросы будут рассмотрены ниже. При этом не рассматриваются методы оценки законов распределения измеря­емых величин и погрешностей, оценки их достоверности по кри­териям согласия, выявления аппроксимирующих функций и точ­ности этих аппроксимаций. Данные вопросы достаточно подроб­но изложены в работах по теории надежности и математической статистике и относятся к исследовательским (лабораторным) ме­тодам измерения.