Методи підвищення точності вимірювань

Розробка та впровадження автоматизованого управління технологічними процесами і виробництвами пов’язане з необхідністю вимірювання різних технологічних параметрів, які описують стан технологічного процесу. Даний курс знайомить студентів із сучасними поглядами на науково-методичні основи та стандарти в галузі автоматизації та управління, навчає застосовувати знання про основні принципи та методи вимірювання фізичних величин і основних технологічних параметрів; методи опрацювання результатів вимірювання та підвищення точності вимірювання, методи обґрунтування та вибору вимірювальних комплексів за необхідними метрологічними характеристиками, принципи роботи і типи стандартних первинних перетворювачів та їх метрологічні характеристики.

Метою дисципліни є вивчення студентами теоретичних та методологічних основ розробки комп’ютеризованих інформаційно-вимірювальних систем та дослідження їх точності, якісних і кількісних методів аналізу похибок, методів пошуку оптимальних рішень при побудові вимірювальних приладів.

Здатність проводити аналіз складових похибки за їх суттєвими ознаками, оперувати складовими похибки/невизначеності у відповідності з моделями вимірювання. Здатність проектувати засоби інформаційно-вимірювальної техніки та описувати принцип їх роботи. Здатність розробляти нормативну та методичну базу для забезпечування якості та технічного регулювання та розробляти науково-технічні засади систем управління якістю та сертифікаційних випробувань. Вміти знаходити обґрунтовані рішення при складанні структурної, функціональної та принципової схем засобів інформаційно-вимірювальної техніки. Знати і розуміти основні поняття метрології, теорії вимірювань, математичного та комп'ютерного моделювання, сучасні методи обробки та оцінювання точності вимірювального експерименту. Вміти використовувати принципи і методи відтворення еталонних величин при побудові еталонних засобів вимірювальної техніки (стандартних зразків, еталонних перетворювачів, еталонних засобів вимірювання. Вміти встановлювати раціональну номенклатуру метрологічних характеристик засобів вимірювання для отримання результатів вимірювання з заданою точністю. Знати та розуміти сучасні теоретичні та експериментальні методи досліджень з оцінюванням точності отриманих результатів.

1. Загальна характеристика вимірювальних приладів і систем. Основні поняття і визначення. Основні характеристики вимірювальних приладів.
2. Похибки вимірювальних приладів. Класифікація похибок. Причини виникнення статичних похибок. Причини виникнення динамічних погрішностей. Характеристики точності вимірювальних приладів.
3. Природні межі вимірювань. Область суб'єктивних вимірів. Обмеження на точність вимірювань. Шуми і причини їх появи в вимірювальних приладах.
4. Розрахунок методичних похибок. Похибки показань, викликані методичними похибками вимірювальних приладів. Приклади розрахунку методичних похибок механічних вимірювальних приладів. Приклади розрахунку методичних похибок електричних вимірювальних приладів.
5. Інструментальні похибки і методи їх розрахунку. Види інструментальних похибок. Загальні поняття і підходи до розрахунку похибок від невідповідності параметрів номінальним значенням. Методи визначення приватних погрішностей. Визначення приватних похибок для векторних первинних погрішностей.
6. Імовірнісні характеристики похибок. Відомості з теорії ймовірностей. Імовірнісні оцінки ширини розподілу випадкових похибок. Імовірнісні характеристики скалярних первинних похибок і результатів їх дії на показання вимірювальних приладів. Ентропійно значення похибки.
7. Розрахунок динамічних похибок. Загальні поняття і підходи до рас подружжя. Визначення динамічних погрішностей при детермінованих вхідних впливах. Розрахунок динамічної похибки, викликаної невідповідністю параметрів номінальним значенням. Розрахунок динамічної похибки при збурюючих впливах, обмежених по модулю. Розрахунок вимушеної динамічної похибки при випадкових збурюючих впливах.
8. Підсумовування складових результуючої похибки. Основи теорії розрахункового підсумовування похибок. Методика розрахунку ентропії значення результуючої похибки. Методика розрахунку результуючої похибки з довільним значенням довірчої ймовірності.
9. Методи підвищення точності і синтез характеристик вимірювальних приладів. Класифікація методів підвищення точності. Конструктивно-технологічні методи підвищення точності. Структурні методи підвищення точності. Використання принципу інваріантності Алгоритмічні методи підвищення точності. Метод статистичної обробки вимірювань. Метод зразкових мір. Метод тестових сигналів. Підвищення точності шляхом використання надлишкової інформації.

10. Синтез вимірювальних приладів. Синтез приладів за критерієм мінімуму похибки наближення. Синтез приладів за критерієм мінімума маматематичного очікування по похибки. Синтез приладів за критерієм мінімуму дисперсії випадкової похибки. Синтез приладів по крітеріям динамічної точності. Синтез приладів за кількома крітеріями.

Лабораторні та практичні заняття – 64 бали, модульний контроль – 20 балів, лекційні заняття – 16 балів.