MERANIE. Doc. Ing. Peter Kukuča, CSc. MIEE KMer FEI STU

Transcription

1 MERANIE Doc. Ing. Peter Kukuča, CSc. MIEE KMer FEI STU

2 Hodnotenie predmetu! max. 50 bodov za semester " 30 bodov za prípravu na cvičenia a referáty # 16 bodov za vstupné testy # 14 bodov za odovzdané referáty " 20 bodov za dve písomky na prednáškach! max. 50 bodov za skúšku! webmail.stuba.sk/~peter.kukuca

3 Meranie nie je:! izolovaná činnosť (meranie ako také)! len rutinná technická činnosť (pri ktorej nemusím rozmýšľať)! niečo, čo sa ma netýka (lebo sa s tým nestretnem)

4 Meranie je:! jedna z najčastejších ľudských činností! súčasť väčšiny ľudských činností

5 Meranie je:! zistenie kvantitatívnej charakteristiky predmetu alebo javu, najčastejšie zistenie hodnoty fyzikálnej veličiny! odpovedanie na otázky

6 Lord Kelvin:! When you can measure what you are speaking about, and can express it in numbers, you know something about it; but when you cannot measure it, when you cannot express it in numbers, then your knowledge is of a meagre and unsatisfactory kind.

7 George Miller:! In truth, a good case could be made that if your knowledge is meagre and unsatisfactory, the last thing in the world you should do is make measurements. The chance is negligible that you will measure the right things accidentally.

8 Meranie poskytuje:! informácie o výsledku nejakej práce - konštatovanie stavu

9 Meranie poskytuje:! priebežné informácie počas vývoja a výroby - ovplyvnenie výsledku

10 Meranie poskytuje:! informácie o stave a prevádzke systémov - zabezpečenie funkcie

11 Meranie podporuje:! uľahčenie práce! vyššiu kvalitu výrobkov

12 Meranie podporuje:! nové metódy diagnostiky

13 Meranie limituje:! dosiahnuteľné parametre výrobkov! spravodlivosť v obchode! medzinárodnú spoluprácu a obchod

14 Medzinárodná spolupráca! legislatíva a normalizácia! dôležitosť medzinárodných metrologických organizácií (medzinárodné porovnania)! presun kvantových etalónov do výroby a prevádzky! vyššie nároky na prístrojové a personálne vybavenie organizácií

15 Meranie vyžaduje:! znalosti objektu merania - v prvom rade treba byť odborníkom vo svojom odbore! znalosti z teórie merania - spracovanie a vyhodnotenie výsledku merania

16 Meranie vyžaduje:! znalosti reálnych možností meracej techniky - vedieť rozlíšiť šľahačku na torte od skutočne zásadných vlastností meracieho prístroja

17 Meranie vyžaduje:! získať informácie samotné meranie! namerané údaje spracovať! správne interpretovať výsledok merania #nameraná hodnota #meracia jednotka #odhad chyby merania #podmienky merania

18 Úlohy pre používateľov :! vedieť si vybrať vhodný (správny) merací prístroj! vedieť navrhnúť zloženie meracieho systému! naprogramovať splnenie požadovanej úlohy! vybrať tie správne merané veličiny

19 Chyby merania! Hrubé chyby (omyly) #vylúčiť! Systematické chyby (deterministické) #korigovať! Náhodné chyby (stochastické) #zmenšovať

20 Absolútna chyba X! X = X m -X s! K = X s -X m! X m nameraná hodnota! X s skutočná hodnota

21 Relatívna chyba δx! δx= X / X s! δx= X / X s! δx= X / X m! δx p = X / X N! δx= X/X.100 %! δx= X/X ppm! X s skutočná hodnota! X s správna hodnota! X m nameraná hodnota! X N nominálna hodnota (rozsah)

22 Chyby merania! Skutočné hodnoty chýb # zistené porovnaním s presnejším meradlom! Hranice chýb! Neistoty # zaručované výrobcom # maximálne chyby s pravdepodobnosťou 100 % # interval chýb s pravdepodobnosťou < 100 %

23 Hranice chýb! Trieda presnosti #maximálna relatívna chyba prístroja #maximálna relatívna chyba údaja #maximálna relatívna chyba z dĺžky stupnice! Dvojčlenný vzorec #aditívna zložka #multiplikatívna zložka

24 Trieda presnosti! tr.pr. = max( X/ X N ). 100 % 2 Absolútna chyba

25 Trieda presnosti! δx= X/X. 100 %! δx p = X/X N. 100 %! X= δx p. X N / 100 %! δx= δx p. X N / X

26 Trieda presnosti Relatívna chyba

27 Dvojčlenný vzorec! max( X) = a + m! max( X) = a + δm. X / 100 %! max( X) = δa. X N /100 % + δm. X /100 %! ± (0,1 % z údaja + 0,05 % z rozsahu)! ± (50 ppm + 10 digit)

28 Dvojčlenný vzorec! max( X) = a + δm. X / 100 % 2 Absolútna chyba

29 Dvojčlenný vzorec! max(δx) = δa. X N / X + δm Relatívna chyba

30 Neistoty! Uncertainty u! Interval okolo nameranej hodnoty, v ktorom sa nachádza skutočná hodnota s istou pravdepodobnosťou (~( %).! Daná hodnotou výberovej smerodajnej odchýlky výberového aritmetického priemeru meranej veličiny.

31 Chyby meracích prístrojov! Referenčné podmienky "teplota "frekvencia (frekvenčný rozsah) "časový priebeh striedavej veličiny "...! Prídavné chyby "mimo referenčných podmienok "vplyv meracieho prístroja (spotreba)

32 Korekcia spotreby MP! Neexistuje univerzálny (definičný) vzorec! Individuálna analýza vplyvu MP na výsledok merania! Pozor na zanedbanie vplyvu MP "MP s malým vstupným odporom "extrémne podmienky merania, napr. vysoká frekvencia

33 Zapojenie MP! Paralelne ako voltmeter #veľký vstupný odpor #koľko je dosť?! Sériovo ako ampérmeter #malý vstupný odpor #mikroampérmeter! Prispôsobenie impedancii systému

34 Korekcia spotreby MP U R x = U A I R V R x V

35 Korekcia spotreby MP A V R x R x = U I. R I A

36 Korekcia spotreby MP P = P w R U v 2. R vw R v + R vw A W V Z

37 Meracie metódy! Priame meranie! Nepriame meranie "výpočtom z iných (priamo) nameraných hodnôt "kompenzačná metóda "komparačná metóda "substitučná metóda "mostíkové metódy! Výchylkové a nulové metódy

38 Kompenzačná metóda U = U x N R R x c NI R C U N U X R X

39 Komparačná metóda V X R X V N R N R = R X N U U X N

40 Mostíková metóda R X R 2 NI R 1 R 3. R R R R X = R X = R. 3 1 R 2 1 R3 2

41 Mostíková metóda Z X Z 2 NI Z 1 Z 3 Z X = Z Z 2 1 Z3

42 Zákon prenášania chýb dy Y = X dx Y Y X X

43 Zákon prenášania chýb Y Y = X X Y = i Y X i X i Y Y = i X i X i

44 Zákon prenášania chýb = = i i i X X Y Y Y Y Y 1 δ = i i i i X X X Y Y δy δ 1 = i i i i X Y X X Y δy δ

45 Zákon prenášania chýb Y = X ± X 1 2 Y = X + X 1 2 Y = X / X 1 2 δ Y = δx + δx 1 2