Характеристики основной погрешности

Характеристики основной погрешности устанавливаются для определенных нормальных условий измерений и выбираются из ряда:

1) – пределы допускаемой основной абсолютной систематической погрешности;

2)  – предел допускаемого среднего квадратичного отклонения случайной составляющей основной абсолютной погрешности;

3) – предел допускаемой вариации;

4) – наибольшие допускаемые изменения показаний за установленный интервал времени t;

5) – пределы допускаемой основной абсолютной погрешности.

Первые две характеристики нормируют, когда случайная составляющая основной погрешности СИ существенна и соизмерима с систематической составляющей, например, у инклинометров.

Пятая составляющая нормируется вместо первых двух, когда случайная составляющая погрешности несущественна. Это наиболее распространенный случай нормирования характеристик основной погрешности для скважинной аппаратуры.

Эти характеристики связаны между собой соотношением:

.                             (34)

Третья характеристика отражает, например, люфты каверномеров и гистерезис манометров. Четвертая характеристика отражает существенное изменение погрешности во времени и нормируется, например, для скважинных высокочувствительных термометров.

Рассмотренные характеристики основной погрешности регламентируют для некоторых фиксированных условий, условно принятых за нормальные условия измерений. При этом нормальные значения регламентируются для каждого из влияющих факторов сравнительно узким интервалом. Например, температура окружающего воздуха (20±2)^оС, атмосферное давление (100±8) кПа.

В том случае, когда рабочие условия отличаются от нормальных и погрешности аппаратуры существенно изменяются в зависимости от параметров влияющих факторов, нормируют характеристики влияния (характеристики дополнительной погрешности).

Характеристики влияния

Дополнительные погрешности могут рассматриваться как изменения показаний под воздействием на СИ изменений какой-либо влияющей величины (влияющего фактора) относительно ее нормированного нормального значения.

Обычно для геофизической аппаратуры нормируемые характеристики дополнительной погрешности выбираются из ряда:

1) номинальная функция влияния фактора на поправку и наибольшие допускаемые отклонения от нее;

2) граничные функции влияния фактора на показания аппаратуры;

3) наибольшие допускаемые изменения показаний в интервале изменения влияющей величины.

1. Номинальная функция влияния фактора на поправку и наибольшие допускаемые отклонения от нее – нормируются для совокупности однотипной аппаратуры, если для каждого экземпляра аппаратуры сохраняется закономерность изменения показаний или выходного сигнала при изменении влияющего фактора. Такая характеристика, например, нормирована для индукционного резистивиметра РИС-42 и аппаратуры индукционного каротажа
ИК-36. Наличие такой НМХ позволяет уменьшить общую (результирующую) погрешность аппаратуры в рабочих условиях ее применения.

По сути, такая номинальная функция влияния носит характер поправки к измеренному значению величины, которая при известном значении влияющего фактора может быть определена и выполнена коррекция полученного измеренного значения.

Номинальная функция влияния фактора N на поправку к показаниям СИ в аналитическом виде может быть представлена формулой:

,                               (35)

где N₀ – нормальное значение влияющего фактора.

Наибольшие допускаемые отклонения от номинальной функции влиянияфактора N на поправку в аналитическом виде могут быть представлены формулой:

,                (36)

где а – коэффициент, отражающий интенсивность влияния фактора на показания СИ.

Например, влияние температуры Т на показания аппаратуры ИК при измерении удельной электрической проводимости  может быть нормировано функцией:

.                   (37)

Наибольшие допускаемые отклонения от номинальной функции влияния температуры T на поправку для аппаратуры ИК могут быть нормированы в виде:

.                                   (38)

Графически обе эти характеристики могут быть представлены в следующем виде (тонким пунктиром показаны наибольшие допускаемые отклонения от номинальной функции), рисунок 15:

 

1

2

 

Рис. 15 – Пример графического представления номинальной функции
влияния фактора T на показания аппаратуры:
1 – номинальная (жирная); 2 – реальная (пунктирная кривая)

2. Граничные функции(условно – верхняя и нижняя) влияния фактора на показания аппаратуры – зависимость допускаемых изменений показаний от влияющего фактора. Эта характеристика нормируется, если невозможно нормировать номинальную функцию влияния из-за отсутствия закономерности изменения поправки от влияющего фактора для разных экземпляров однотипной аппаратуры, но возможно измерение самого влияющего фактора. Например, температура в скважине известна на любой глубине и поэтому данная характеристика нормируется для большинства типов скважинной геофизической аппаратуры и является ограничением для индивидуальных функций влияния на поправку, полученных для конкретных экземпляров аппаратуры данного типа.

На рисунке 16 обе граничные функции влияния представлены в виде пересекающихся линий, показанных пунктиром.

Верхняя граничная     Реальная функция поправки

Нижняя граничная

 

 

Рис. 16 – Пример графического представления граничных функций
влияния фактора T на показания СИ

Экспериментально построенная реальная функция влияния температуры T не выходит за пределы пунктирных линий. Это означает, что по результатам контроля температурной погрешности следует сделать вывод о её годности.

По своему проявлению такая составляющая погрешности для совокупности однотипной аппаратуры носит случайный характер.

При нормировании граничной функции влияния погрешность не может быть исключена из измеренного значения параметра, если не определена реальная функция влияния на поправку.

Обе граничные функции влияния чаще всего бывают симметричными относительно оси абсцисс и в аналитическом виде могут быть представлены формулой:

,                               (39)

где N₀ – значение влияющего фактора, соответствующее нормальным условиям измерений.

Например, влияние температуры Т на абсолютную погрешность аппаратуры с фокусировкой тока при измерении удельного электрического сопротивления  может быть нормировано следующими границами:

.                    (40)

3 Наибольшие допускаемые изменения показаний в интервале изменения влияющей величины – нормируется в тех случаях, когда не представляется возможным измерять значения влияющего фактора или само влияние вносит незначительную составляющую в общую погрешность измерений.

Эта характеристика отражает случайный характер данной составляющей погрешности для совокупности однотипной аппаратуры и нормируется практически для всех типов скважинной аппаратуры при контроле влияния изменения напряжения или тока питания.

Например, напряжение электрического тока на буровой меняется случайным образом в широких пределах (например, от 180 В до 260 В), поэтому данное влияние для скважинной геофизической аппаратуры не целесообразно нормировать номинальной или граничными функциями влияния.

Следует заметить, что даже при наличии индивидуальной функции влияния изменения напряжения питания на погрешность, полученной для конкретного экземпляра аппаратуры данного типа, не представляется возможным выполнить коррекцию этой погрешности из-за отсутствия информации о значении напряжения питания в момент выполнения измерений в скважине.

Обе границы наибольших допускаемых изменений показаний в интервале изменения напряжения питания чаще всего бывают симметричными и в аналитическом виде могут быть представлены одним числом, например:

.                           (41)

Графически эти характеристики могут быть представлены двумя прямыми линиями, параллельными оси напряжений питания, рисунок 17.

 

0,01 -                         200               220          240       U, В   -0,01 -

 

Рис. 17 – Пример графического представления наибольших допускаемых изменений
абсолютной погрешности аппаратуры в интервале изменения напряжения U

Реальная функция влияния пересекает ось абсцисс в точке номинального напряжения 220 В. Реальная функция влияния напряжения питания на показания аппаратуры изображена на рисунке 17 тонкой кривой линией. Она не пересекается с нормированными пределами, что свидетельствует подтверждение соответствия аппаратуры установленным требованиям, регламентирующим реакцию скважинной аппаратуры на изменение напряжения питания на буровой.

Классы точности

Иногда для средств измерений устанавливают класс точности, который отражает его суммарную погрешность в нормальных (иногда в рабочих) условиях применения и гарантирует ее с вероятностью 1.

Класс точности – обобщенная характеристика данного типа средств измерений, отражающая их уровень точности и выражаемая точностными характеристиками средств измерений. Класс точности обычно обозначается числом или символом, принятым по соглашению.

Для установления классов точности применяются общие правила, изложенные в ГОСТ 8.401-80 «Классы точности средств измерений. Общие требования». Класс точности прибора выражается в основном пределами допускаемой основной приведенной или относительной (реже абсолютной) погрешности.

Если погрешность прибора носит аддитивный характер (не зависит от измеренного значения), то класс точности выражается в форме приведенной (или абсолютной) погрешности. Для мультипликативного характера погрешности используется двухзвенная форма относительной погрешности.

Обычно класс точности выражается одним числом (например, 0,5 или 2), которое означает погрешность в %, приведенную к верхнему пределу В_в . Это максимально возможная погрешность, которая может возникнуть при правильном применении СИ в самом худшем случае. Ее значение в абсолютных единицах по классу точности (g в %) приходится вычислять по формуле:

.                               (42)

Иногда класс точности выражают относительной погрешностью, которая на приборе обозначается цифрой в окружности, или формулой (30), а точнее ее коэффициентами с и d. Например, обозначение класса «2/0,01» означает
c = 2% и d = 0,01. Чтобы вычислить значение погрешности в абсолютных величинах, необходимо подставить показания (В_изм) прибора в формулу (30), вычислить относительную погрешность в %, разделить на 100% и умножить на показания В_изм.

Класс точности в форме пределов допускаемой основной абсолютной погрешности на приборе обозначается символом «М».

 

 

Методика измерений

---

Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 650; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!