Бақылау, өлшеу құралдарының сезгіштігі

Дәріс жоспары (2 сағ.) 

1. Прибор қызметінің  инструментальдық қателігі 

2. Прибор (құрылғы)  орнықтылығы  

3. «Құр қозғалыс»  пен «құр қозғалыстан шығатын  қателік» ұғымдары 

Прибор дәлдігінің сапалық сипаттамаларына олардың қателіктерінің мәндері жатады. Осы айтылғаннан белгілі болатыны - прибор қызметінің қателігін (өлшеу, басқару, реттеу, табу қателіктері) оның өз қателігінен (прибор қызметінің инструментальдық қателігі) ажырата білу керек. 

Прибор қызметінің инструментальдық қателігі ΔYрф әдістемелік (ΔYм) және инструментальдық (ΔYф) қателіктер арқылы былай есептеледі: 

Δ Yрф = Δ Yм + Δ Yф (14)  

Атап өтетін жайт, прибордың қызметінің нәтижесі объектіден (объектінің ақпараттық параметрлерінен) тәуелді. Ал прибордың және оның құрылғыларының жұмысы - кірістік сигналды түрлендірумен байланысты. 

Кейбір мына ұғымдар мен анықтамаларды қарастырып өткен жөн. Олар прибор мен оның функциональдық құрылымдарының дәлдігін сипаттау үшін қажет. 

Қазіргі кезде  дәлдігіктерге қатысты терминдер, ұғымдар, анықтамалар мен нормалар жүйеленген. Түрліше приборлар мен механизмдер МемСТ-қа енгізілген. Ал кейбір дәл приборлардың арнайы ұғымдары мен анықтамалары әзір жасақталмаған. 

Прибордың қызмет нәтижесінің қателігі деп объектінің і-ші ақпараттық параметрінің оның нақты мәнінен ауытқуын айтамыз: 

Δ Xi0 =X'i0 - Xi0 = f'( Yi) - Xi0), (15)  

 мұндағы Х'i0- объектінің прибор көмегімен  анықталған i-ші ақпараттық параметрі, Yi – объектінің Хi0 ақпараттық  параметріне сәйкес келетін прибордың шығыстық сигналының i-ші ақпараттық параметрі, f' - Yi -ді X'i0-мен байланыстыратын функция. 

 Қызмет нәтижесінің  қателігі прибордың шығыстық  ақпараттық параметріне келтірілуі  мүмкін және прибордың шығыстық  сигналының i-ші ақпараттық параметрі (Yi)  -мен оның есептік (номиналь) (Yi0 ), мәндерінің арасындағы айырма түрінде есептеледі: 

 Δ Yipф = Yi - Yi0 . (16) 

 Әдетте практикада  қателікті прибордың шығысында  болады деп есептейтіндіктен, келесі  анықтамалар шығыстық сигналдарға  қатысты қарастырылады. 

 Көптеген  приборлардың жұмыс процесі объектінің  ақпараттық параметрінің өзгерісін  анықтауды талап етеді (мысалға,  өлшенетін шаманың шегі, реттеу  диапазоны және т.б.). Бұл жағдайда  процесстің дәлдігі сипаттамасына  қызмет процесі нәтижесінің қателігі жатады. Ол прибордың шығыстық сигналының i-ші ақпараттық параметрі (Yiи)   өзгерісі мен оның есептік (номиналь) (Yiи0 ), мәндерінің өзгерісі арасындағы айырма түрінде есептеледі: 

Δ Yiрпф= Yiи - Yiи0 . (17) 

  Кей жағдайда (автоматты реттеу, нысаналау) дәлдік сипаттамамалары біріншіден орнықтылықты, қайтымдылықты, жинақылықты (яғни бірдей жағдайдағы түрлі өлшеу нәтижелерінің бір-біріне жақындығы). Мұндай сипаттамаларға мыналар жатады: 

 қызмет нәтижесінің  орнықтылық қателігі – қызметті  циклдік қайталануларындағы объектінің бір i-ші ақпараттық параметріне сәйкес келетін шығыстық сигналдың мәндерінің айырмасы 

∆Үksф=Yik - Yis  (18) 

 мұндағы Yik, Yis – шығыстық сигналдың ақпараттық  параметрінің k-шы және s-інші циклдік  қызметтеріндегі мәндері. 

 Прибор немесе құрылғының инструментальдық дәлдігі де осындай әдіспен сипатталады. 

Прибордың (құрылғының) инструментальдық қателігі - прибордың (құрылғының) кірістік сигналының і-ші  ақпараттық параметріне (Хi) сәйкес келетін  шығыстық сигналдың i-ші ақпараттық параметрінің мәні (нақты) мен оның есептік мәнінің арасындағы айырма: 

 ∆Үі=Yi - Yi0  (19) 

 Прибор (құрылғы)  қызметінің инструментальдық қателігі - прибордың (құрылғының) кірістік  сигналының (Х iи) і-ші  ақпараттық  параметрінің бір өзгерісіне  сәйкес келетін өзгерісі (нақты) мен оның есептік (номинал) өзгерісі арасындағы айырма: 

 ∆ҮіХ=YiХ - YiХ0  (20) 

 Прибор (құрылғы)  орнықтылығының (өнімділігінің) инструментальдық  қателігі - қызметтің қайталамалы  циклдарындағы кірістік сигналдың  і-ші бір параметріне сәйкес  келетін прибордың (құрылғының) шығыстық сигналының і-ші параметрлері мәндерінің айырмасы: 

∆Үks=Yik - Yis. (21) 

 Аталған ұғымдар  мен анықтамалар механизм дәлдігінің  сипаттамаларымен жақсы үйлесім  табады: тұрған орын қателігі, ығысу  қателігі және өнімділік қателігі. Механизмнің кірістік сигналының ақпараттық параметрі болып сүйрегіш буынның орны (координатасы), ал шығыстық сигналдың ақпараттық параметрі болып ілесуші буынның орны табылады. Осы себепті аталған сипаттамалар келесі анықтамаларға ие: 

 Механизмнің  орнының қателігі деп сүйреуші буынның бір орнына сәйкес келетін ілеспе буынның нақты (Y) орны мен есептік (номиналь, идеаль) (Y0) орнының арасындағы айырманы атайды: 

∆Ү=Y – Y0 (22) 

 Механизмнің  орын ауысуының қателігі деп  сүйреуші буынның бір орын  ауыстыруына сәйкес келетін ілеспе буынның нақты (Р) орын ауысуы мен есептік (Р0) орын ауысуының арасындағы айырманы атайды: 

Δ P = P - P0. (23) 

 Механизм  өнімділігінің қателігі деп сүйреуші  буынның бір күйіндегі қозғалыстың  қайталанатын циклындағы механизмнің  ілеспе буынының орындарының арасындағы айырманы айтады: 

 ∆Үks=Yk - Ys (24) 

 мұндағы Yk, Ys - механизмнің ілеспе буынының  қайталанатын қозғалыстың k-шы  және s-шы циклдарындағы орындары. Механизм өнімділігінің негізгі  қателігінің негізгі себебіне  құр қозғалыс жататындықтан, практикада кері сипаттамалар да қолданылады: 

Құр қозғалыс - механизмнің  сүйреуші буынының қозғалыстың реверсияланатын  мезетіндегі құр қозғалысы (ілеспе буынға берілмейтін): Δ M C = X - X' , мұндағы  Х , Х' – қозғалыстың тура және кері бағыттарындағы сүйреуші буынның орындары. 

Құр қозғалыстан  шығатын қателік - қозғалыстың тура Y және кері Y'  бағыттарындағы сүйреуші буынының бір орнына сәйкес келетін  механизмнің ілеспе буынының орындарының  айырмасы: 

Δ m = Y - Y' . (25) 

 «Құр қозғалыс»  пен «құр қозғалыстан шығатын қателік» ұғымдары механизмнің жұмыс (өнімділік) өнімділігі қателігінің дербес жағдайлары болып табылады. 

 Жоғарыда  айтылғаннан шығатыны - прибордың  қызмет дәлдігінің, оның инструментальдық  дәлдігінің және қызметтік құрылғыларының дәлдігінің сипаттамалары үш негізгі ұғымға сүйенеді: жұмыс істеу нәтижесінің (прибордың, құрылғының) қателігі, жұмыс істеу қателігі және орнықтылық (өнімділік) қателігі. Бұл ұғымдар өзарі байланысты, бір-бірін толықтырады және прибор мен құрылғылардың қызмет дәлдігін барынша толығырақ анықтау үшін қолданылады. Бұны түсіну үшін 32-суретті қарастыруға болады. 
 
 

32-сурет. Шығыстық  сигналдың ақпараттық параметрінің  өзгеріс графигі. 

 Бұнда прибордың  (құрылғының) шығыстық сигналының (Y) ақпараттық параметрінің кірістің сигналдың (Х) ақпараттық параметрінен тәуелділік графигі келтірілген. Ыңғайлы болу үшін ақпараттық параметрлердегі және қателіктердегі «і» индекстері алып тасталған және бұдан әрі де қолданылмайды. Қателіктің қызмет қателігіне жататынын көрсететін «р» индексі де алып тасталған.  

 Әдістемелік  және инструментальдық қателіктер  әсерінен шығыстық сигналдың  ақпараттық параметрлерінің нақты  мәндер графигі оның есептік  мәндерінің (Y0) графигінен өзгеше  болып шығады.  

 Шығыстық  сигналдың ақпараттық параметрлерінің нақты және есептік мәндері арасындағы айырмашылық қызмет  нәтижесі қателігін (немесе инструментальдық қателігін) нақты Х0 (Х) мәні үшін сипаттайды. Мысалға Х01 мәні үшін ол ΔY1 (немесе ΔY1'), ал Х02 үшін ол ΔY2 (ΔY2') - ге тең. 

Кейбір приборлар үшін қызметі, мысалға өлшеу процесі өлшенетін шама шекарасы (яғни Х0 или Х шекарасы) болуы керектігін қажет ететіндіктен, өлшеу (қызмет) нәтижесі шығыстық ақпараттық параметрлердің осы шекаралардағы мәндерінің айырмасы арқылы анықталады. Мысалға Х0 Х01 -ден Х02-ге дейін өзгерсе онда  

Уф=У2-У1 =(У02+Δ  У2)-(У01+Δ У1)=У0ф + Δ Уф. 

Прибордың өлшеу (қызмет) қателігі бұл кезде мынаған  тең: 

 ∆Ү0=Y2 – Y1 (26) 

 Егер қызмет (өлшеу) қандай да бір бастапқы  мәннен (физикалық немесе метрологиялық  нөл) жүргізілсе, қызмет қателігі прибордың өлшеу интервалының соңғы және бастапқы (нөлдік) күйлеріндегі мәндерінің айырмасы арқылы сипатталады. 

 Орнықтылық (өнімділік) қателігі объектінің  ақпараттық параметрінің (кірістік  сигналдың) бір мәнінде қайталанатын  циклдардағы орнықтылығын сипаттайды. Мысалға Х01 үшін: 

, (27) 

 мұндағы Δ  Y1k , Δ Y1s - Х01 нүктесіндегі прибордың  k-шы және s-ші қызмет циклдарындағы  қателіктері. 

 Сондай-ақ  бұл қателіктің жалпы жағдайда  жүйелі және   және кездейсоқ  (Δ n) құраушылары болады. 

 Сонымен, «прибор қателігі» ұғымы прибордың немесе оның функционалдық құрылғысының шығыстық сигналының ақпараттық параметрі мәнінің дәлдігін сипатау үшін қолданылады, сондай-ақ прибордың қызметтік қателіктері және орнықтылық (өнімділік) қателіктері мәндерін есептеу үшін қажет. 

 Қызмет қателігі  прибор немесе оның функционалдық  құрылғысы жүргізетін өлшеу, басқару,  ығысу немесе басқа функцияларының  дәлдігін сипаттайды.  

 Орнықтылық (өнімділік) қателігі прибордың  немесе оның функционалдық құрылғысының  жұмыс орнықтылығын сипаттайды және «прибор қателігінің» кездейсоқ құраушысы болып табылады. 

  

№15 дәріс тақырыбы: .2с 

Дәріс жоспары (2 сағ.) 

1. Қателіктердің  себеп-салдарлы құрылымы 

2. Қателіктер  қасиеттері 

3. Пайда болу, әсер нәтижесі және байқалу  түрі бойынша қателіктерді топтау 

 Қателіктерді  себеп-салдарлы құрылымы және  қасиеттері бойынша топтайды 

 Қателіктердің  себеп-салдарлы құрылымы 

 Прибордың  (құрылғының) қателіктер құрылымы 2-кестеде  көрсетілген 

2-кесте

 Қателіктердің  себеп-салдарлы құрылымы 

  

Біріншілік қателіктер (факторлар) 

Жекелеген қателіктер (ықпалдар) 

Жинақталған қателіктер 

(сипаттама, сапа  көрсеткіші) 
 

  

 Бірінші бағанда  көрсетілген қателіктер біріншілік  қателіктер немесе факторлар  деп аталады. Олар детальдардың  және бөліктердегі конструктивтік параметрлерінің (өлшемдері, формалары, орналасулары, материал сипатамалары) номинал мәннен ауытқуын (Δ q); әсер етуші факторлардың өзгерісін (Δ q'); сигналды түрлендіру функциясы мәнінің есептіктен ауытқуын  ( Δ f); прибордың кірісіне келіп түскен сигналдың ақпараттың параметрінің номинал мәннен әдістемелік ағаттықтар әсерінен ауытқуын (Δ Х) көрсетеді. 

Δ q = q - q0, Δ q' = q' - q'0, 

Δ f = f - f0 , Δ X = X - X0, 

 мұндағы q, q0 - конструктивтік параметрлердің  нақты және номинал мәндері; q', q'0 – ықпал ететін факторлардың нақты және номинал мәндері; f, f0 – Y шығыстық және Х кірістік сигналдардың ақпараттық параметрлерін байланыстыратын нақты және номинал функциялар; Х , Х0 - кірістік сигналдың ақпараттық параметрінің нақты және номинал мәндері. 

 Айта кететін жайт, біріншілік параметрлар ( Δ q') детальдардың және құраушы бөлшектердің конструктивтік параметрлерінің өзгерісіне әкеледі, яғни прибордың дәлдігіне Δ q арқылы әсер етеді. Бұл кезде бір біріншілік фактор (мысалға температура өзгерісі) бір, сондай-ақ бірнеше конструктивтік параметрдің өлшеуіне ықпал етуі мүмкін. 

Әрбір жекелеген  біріншілік қателік пен фактор прибордың  дәлдігіне әсер етеді. Бұл әсер (яғни біріншілік қателік пен фактордың  шығыстық сигналдың ақпараттық параметріне  жекелеген ықпалы) жекелеген (жеке) қателік (жекелеген ықпал) деп аталады және  деп белгіленеді. 

Жекелеген қателік  біріншілік қателікті (Δ q) қандай да бір (Аq) функцияға көбейткенге тең: Δ Y Δq = Аq Δ q (жалпы жағдайда).