Չափումների տիրապետում. Ձեր վերջնական ուղեցույցը բացարձակ, հարաբերական և լրիվ մասշտաբի (%FS) սխալի համար

Դուք երբևէ նայե՞լ եք տեխնիկական բնութագրերի թերթիկինaճնշումփոխանցիչ,aհոսքմետր, կամaջերմաստիճանի սենսորևՏեսե՞լ եք «Ճշգրտություն՝ ±0.5% FS» նման տողային կետ։ Սա տարածված չափանիշ է, բայց ի՞նչ է դա իրականում նշանակում ձեր հավաքած տվյալների համար։ Արդյո՞ք դա նշանակում է, որ յուրաքանչյուր ցուցմունք իրական արժեքի 0.5%-ի սահմաններում է։ Ինչպես երևում է, պատասխանը մի փոքր ավելի բարդ է, և այս բարդության հասկացումը կարևոր է ինժեներական, արտադրական և գիտական ​​չափումների ոլորտում ներգրավված յուրաքանչյուրի համար։

Սխալը ֆիզիկական աշխարհի անխուսափելի մասն է։ Ոչ մի գործիք կատարյալ չէ։ Հիմնականը սխալի բնույթը հասկանալն է, այն քանակականացնելը և համոզվելը, որ այն ձեր կոնկրետ կիրառման համար ընդունելի սահմաններում է։ Այս ուղեցույցը կբացահայտի հիմնական հասկացությունները։ofչափումսխալԱյն սկսվում է հիմնարար սահմանումներից, ապա ընդլայնվում է գործնական օրինակների և կարևորագույն թեմաների մեջ՝ ձեզ վերափոխելով այն մարդուց, ով պարզապես կարդում է տեխնիկական բնութագրերը, այն մարդու, ով իսկապես հասկանում է դրանք։

 

Ի՞նչ է չափման սխալը։

Իր սրտում,չափման սխալը չափված մեծության և դրա իրական, իրական արժեքի միջև տարբերությունն էՄտածեք դրա մասին որպես ձեր գործիքի կողմից տեսնվող աշխարհի և իրականում գոյություն ունեցող աշխարհի միջև եղած բացը։

Սխալ = Չափված արժեք – Իրական արժեք։

«Իրական արժեքը» տեսական հասկացություն է: Գործնականում բացարձակ իրական արժեքը երբեք չի կարող հայտնի լինել կատարյալ վստահությամբ: Դրա փոխարեն օգտագործվում է ավանդական իրական արժեքը: Սա չափման ստանդարտի կամ հղման սարքի կողմից տրամադրված արժեք է, որը զգալիորեն ավելի ճշգրիտ է (սովորաբար 4-ից 10 անգամ ավելի ճշգրիտ), քան փորձարկվող սարքը: Օրինակ՝ չափման ժամանակձեռքիճնշումչափիչ, «ավանդական իրական արժեքը» կստացվի բարձր ճշգրտությամբ,լաբորատոր որակիճնշումտրամաչափիչ.

Այս պարզ հավասարումը հասկանալը առաջին քայլն է, բայց այն ամբողջ պատմությունը չի պատմում: 100 մետրանոց խողովակի երկարությունը չափելիս 1 միլիմետր սխալը աննշան է, բայց շարժիչի համար մխոցը մեքենայով մշակելիս դա աղետալի ձախողում է: Լրիվ պատկերը ստանալու համար մենք պետք է այս սխալը արտահայտենք ավելի իմաստալից ձևերով: Ահա թե որտեղ են գործի դրվում բացարձակ, հարաբերական և հղման սխալները:

Երեք տարածված չափման սխալների ամփոփում

Եկեք քննարկենք չափման սխալը քանակականացնելու և հաղորդելու երեք հիմնական եղանակները։

1. Բացարձակ սխալ. Հում շեղում

Բացարձակ սխալը սխալի ամենապարզ և ամենաուղղակի ձևն է: Ինչպես սահմանված է սկզբնաղբյուր փաստաթղթում, դա չափման և իրական արժեքի միջև ուղղակի տարբերությունն է, որը արտահայտված է չափման միավորներով:

Ֆորմուլա՝

Օրինակ՝

Դուք չափում եք խողովակի հոսքըճշմարիտհոսքի արագությունof50 մ³/ժ, ևքոհոսքաչափկարդում է50.5 մ³/ժ, հետևաբար բացարձակ սխալը կազմում է 50.5 – 50 = +0.5 մ³/ժ։

Հիմա պատկերացրեք, որ դուք չափում եք մեկ այլ գործընթաց՝ 500 մ³/ժ իրական հոսքով, և ձեր հոսքաչափը ցույց է տալիս 500.5 մ³/ժ: Բացարձակ սխալը դեռևս +0.5 մ³/ժ է:

Ե՞րբ է այն օգտակար։ Բացարձակ սխալը կարևոր է տրամաչափման և փորձարկման ժամանակ։ Տրամաչափման վկայականը հաճախ թվարկում է տարբեր փորձարկման կետերում բացարձակ շեղումները։ Սակայն, ինչպես ցույց է տալիս օրինակը, այն չունի համատեքստ։ +0.5 մ³/ժ բացարձակ սխալը շատ ավելի նշանակալի է թվում ավելի փոքր հոսքի արագության համար, քան ավելի մեծի համար։ Այդ նշանակալիությունը հասկանալու համար մեզ անհրաժեշտ է հարաբերական սխալ։

2. Հարաբերական սխալ. Սխալը համատեքստում

Հարաբերական սխալը տրամադրում է այն համատեքստը, որը բացակայում է բացարձակ սխալին։ Այն սխալը արտահայտում է որպես չափվող իրական արժեքի մի մաս կամ տոկոս։ Սա ցույց է տալիս, թե որքան մեծ է սխալը չափման մեծության համեմատ։

Ֆորմուլա՝

Օրինակ՝

Եկեք վերանայենք մեր օրինակը.

50 մ³/ժ հոսքի համար՝ Հարաբերական սխալ = (0.5 մ³/ժ / 50 մ³/ժ) × 100% = 1%

500 մ³/ժ հոսքի համար՝ Հարաբերական սխալ = (0.5 մ³/ժ / 500 մ³/ժ) × 100% = 0.1%

Հանկարծ տարբերությունը շատ ավելի ակնհայտ է դառնում։ Չնայած երկու սցենարներում էլ բացարձակ սխալը նույնական էր, հարաբերական սխալը ցույց է տալիս, որ չափումը տասն անգամ պակաս ճշգրիտ էր ցածր հոսքի արագության դեպքում։

Ինչո՞ւ է սա կարևոր: Հարաբերական սխալը սարքի աշխատանքի շատ ավելի լավ ցուցանիշ է որոշակի աշխատանքային կետում: Այն օգնում է պատասխանել այն հարցին, թե «Որքա՞ն լավ է այս չափումը հիմա»: Այնուամենայնիվ, սարքերի արտադրողները չեն կարող թվարկել հարաբերական սխալ ձեր կողմից չափված յուրաքանչյուր հնարավոր արժեքի համար: Նրանց անհրաժեշտ է մեկ, հուսալի չափանիշ՝ իրենց սարքի աշխատանքը ամբողջ գործառնական հնարավորությունների ընթացքում երաշխավորելու համար: Սա է հղման սխալի գործառույթը:

3. Հղման սխալ (%FS): Արդյունաբերության ստանդարտ

Սա այն սպեցիֆիկացիան է, որը դուք ամենից հաճախ տեսնում եք տվյալների թերթիկներում՝ ճշգրտությունը արտահայտված տոկոսով։ofԼրիվՄասշտաբ (%FS), որը հայտնի է նաև որպես հղման սխալ կամ սպոնինգի սխալ։ Բացարձակ սխալը չափված ընթացիկ արժեքի հետ համեմատելու փոխարեն, այն համեմատում է այն սարքի ընդհանուր սպոնսի (կամ միջակայքի) հետ։

Ֆորմուլա՝

Չափման միջակայքը (կամ միջակայքը) սարքի կողմից չափելու համար նախատեսված առավելագույն և նվազագույն արժեքների միջև տարբերությունն է։

Կարևոր օրինակ՝ %FS-ի հասկացումը

Եկեք պատկերացնենք, որ դուք գնում եքaճնշման փոխանցիչհետհետևյալ տեխնիկական բնութագրերը՝

• Միջակայք՝ 0-ից մինչև 200 բար

• Ճշգրտություն՝ ±0.5% FS

Քայլ 1. Հաշվարկեք առավելագույն թույլատրելի բացարձակ սխալը։

Նախ, մենք գտնում ենք այս տոկոսին համապատասխանող բացարձակ սխալը՝ առավելագույն բացարձակ սխալ = 0.5% × (200 բար – 0 բար) = 0.005 × 200 բար = ±1 բար։

Սա ամենակարևոր հաշվարկն է, որը մեզ ասում է, որ անկախ նրանից, թե ինչ ճնշում ենք չափում, այս սարքի ցուցմունքը երաշխավորված է, որ իրական արժեքից ±1 բար շեղում կլինի։

Քայլ 2. Տեսեք, թե ինչպես է սա ազդում հարաբերական ճշգրտության վրա։

Հիմա տեսնենք, թե ինչ է նշանակում այս ±1 սյունակի սխալը միջակայքի տարբեր կետերում։

• 100 բար ճնշման չափում (միջակայքի 50%-ը). Ցուցմունքը կարող է լինել 99-ից մինչև 101 բար: Այս կետում հարաբերական սխալը կազմում է (1 բար / 100 բար) × 100% = ±1%:

• 20 բար ճնշման չափում (միջակայքի 10%-ը). Ցուցմունքը կարող է լինել 19-ից մինչև 21 բար: Այս կետում հարաբերական սխալը կազմում է (1 բար / 20 բար) × 100% = ±5%:

• 200 բար ճնշման չափում (միջակայքի 100%-ը). Ցուցմունքը կարող է լինել 199-ից մինչև 201 բար: Այս կետում հարաբերական սխալը կազմում է (1 բար / 200 բար) × 100% = ±0.5%:

Սա բացահայտում է գործիքավորման կարևորագույն սկզբունքը, որ գործիքի հարաբերական ճշգրտությունը լավագույնն է իր միջակայքի վերին մասում, իսկ վատագույնը՝ ստորին մասում։

Գործնական ուղեցույց. Ինչպե՞ս ընտրել ճիշտ գործիքը։

%FS-ի և հարաբերական սխալի միջև կապը խոր ազդեցություն ունի գործիքի ընտրության վրա։Որքան փոքր է հղման սխալը, այնքան բարձր է սարքի ընդհանուր ճշգրտությունըԱյնուամենայնիվ, դուք կարող եք նաև բարելավել չափման ճշգրտությունը՝ պարզապես ընտրելով ձեր կիրառման համար ճիշտ միջակայքը։

Չափման չափերի ոսկե կանոնն այն է, որ ընտրեք այնպիսի սարք, որի բնորոշ աշխատանքային արժեքները գտնվում են դրա լրիվ մասշտաբի միջակայքի վերին կեսում (իդեալականում՝ վերին երկու երրորդում): Եկեք բերենք օրինակ.

Պատկերացրեք, որ ձեր գործընթացը սովորաբար գործում է 70 բար ճնշման տակ, բայց կարող է ունենալ մինչև 90 բար գագաթնակետեր։ Դուք դիտարկում եքերկուփոխանցիչներ, երկուսն էլ ±0.5% FS ճշգրտությամբ։

• Փոխանցիչ A: 0-500 բար տիրույթ

• Փոխանցիչ B: 0-100 բար տիրույթ

Եկեք հաշվարկենք ձեր սովորական աշխատանքային կետի 70 բար ճնշման հնարավոր սխալը։

Փոխանցիչ A (0-500 բար):

• Առավելագույն բացարձակ սխալ = 0.5% × 500 բար = ±2.5 բար։

• 70 բար ճնշման դեպքում ձեր ցուցմունքը կարող է սխալ լինել 2.5 բարով: Ձեր իրական հարաբերական սխալը կազմում է (2.5 / 70) × 100% ≈ ±3.57%: Սա էական սխալ է:

Փոխանցիչ B (0-100 բար):

• Առավելագույն բացարձակ սխալ = 0.5% × 100 բար = ±0.5 բար։

• 70 բար ճնշման դեպքում ձեր ցուցմունքը կարող է սխալ լինել ընդամենը 0.5 բարով: Ձեր իրական հարաբերական սխալը կազմում է (0.5 / 70) × 100% ≈ ±0.71%:

Ձեր կիրառմանը համապատասխան «սեղմված» միջակայքով սարքը ընտրելով՝ դուք հինգ անգամ բարելավել եք ձեր իրական չափման ճշգրտությունը, չնայած երկու սարքերն էլ իրենց տվյալների թերթիկներում ունեին նույն «%FS» ճշգրտության վարկանիշը։

Ճշգրտությունն ընդդեմ ճշգրտության. կարևոր տարբերություն

Չափումը լիովին տիրապետելու համար կարևոր է ևս մեկ հասկացություն՝ ճշգրտության և ճշգրտության միջև եղած տարբերությունը։ Մարդիկ հաճախ այս տերմիններն օգտագործում են փոխարինելիորեն, բայց գիտության և ճարտարագիտության մեջ դրանք նշանակում են շատ տարբեր բաներ։

Ճշգրտությունisինչպեսչափումը մոտ է իրական արժեքինԱյն վերաբերում է բացարձակ և հարաբերական սխալին։ Ճշգրիտ սարքը, միջին հաշվով, տալիս է ճիշտ ցուցմունք։

Ճշգրտությունisինչպեսնույն բանի մի քանի չափումները միմյանց մոտ ենԱյն վերաբերում է չափման կրկնելիությանը կամ հետևողականությանը: Ճշգրիտ սարքը ամեն անգամ տալիս է գրեթե նույն ցուցմունքը, բայց այդ ցուցմունքը պարտադիր չէ, որ ճիշտ լինի:

Ահա թիրախի անալոգիան.

• Ճշգրիտ և ճշգրիտ. Ձեր բոլոր կադրերը խիտ խմբավորված են թիրախի կենտրոնում։ Սա իդեալական տարբերակ է։

• Ճշգրիտ, բայց անճշգրիտ. Ձեր բոլոր կրակոցները խիտ խմբավորված են միասին, բայց դրանք գտնվում են թիրախի վերին ձախ անկյունում՝ հեռու ցուլի դիտակից: Սա ցույց է տալիս համակարգային սխալ, ինչպիսիք են հրացանի վրա սխալ դասավորված հեռադիտակը կամ վատ կարգավորված սենսորը: Սարքը կրկնվող է, բայց անընդհատ սխալ է:

• Ճշգրիտ, բայց անճշգրիտ. Ձեր կրակոցները ցրված են ամբողջ թիրախով, բայց դրանց միջին դիրքը ցցի կենտրոնն է։ Սա ցույց է տալիս պատահական սխալ, որտեղ յուրաքանչյուր չափում անկանխատեսելիորեն տատանվում է։

• Ո՛չ ճշգրիտ, ո՛չ էլ ճշգրիտ. Կրակոցները պատահականորեն ցրված են ամբողջ թիրախի վրա՝ առանց որևէ հետևողականության։

0.5% FS սպեցիֆիկացիա ունեցող սարքը պնդում է իր ճշգրտության մասին, մինչդեռ ճշգրտությունը (կամ կրկնելիությունը) հաճախ նշված է որպես առանձին տող տվյալների թերթիկում և սովորաբար ավելի փոքր (ավելի լավ) թիվ է, քան դրա ճշգրտությունը։

Եզրակացություն

Սխալի նրբերանգները հասկանալն է, ինչը լավ ինժեներին տարբերակում է հիանալիից։

Ամփոփելով՝ չափման սխալի յուրացումը պահանջում է անցում հիմնական հասկացություններից գործնական կիրառմանը: Բացարձակ սխալը տալիս է հում շեղումը, հարաբերական սխալը այն տեղադրում է ընթացիկ չափման համատեքստում, իսկ հղման սխալը (%FS) առաջարկում է սարքի առավելագույն սխալի ստանդարտացված երաշխիք ամբողջ տիրույթում: Հիմնական եզրակացությունն այն է, որ սարքի նշված ճշգրտությունը և դրա իրական աշխարհի կատարողականը նույնը չեն:

Հասկանալով, թե ինչպես է ֆիքսված %FS սխալը ազդում ամբողջ մասշտաբով հարաբերական ճշգրտության վրա, ինժեներներն ու տեխնիկները կարող են տեղեկացված որոշումներ կայացնել: Կիրառությանը համապատասխան միջակայքով գործիք ընտրելը նույնքան կարևոր է, որքան դրա ճշգրտության գնահատականը՝ ապահովելով, որ հավաքված տվյալները իրականության հուսալի արտացոլումն են:

Հաջորդ անգամ, երբ դուք կդիտարկեք տվյալների թերթիկը և կտեսնեք ճշգրտության գնահատականը, դուք ճիշտ կիմանաք, թե դա ինչ է նշանակում: Դուք կարող եք հաշվարկել առավելագույն հնարավոր սխալը, հասկանալ, թե ինչպես է այդ սխալը ազդելու ձեր գործընթացի վրա տարբեր աշխատանքային կետերում, և կայացնել տեղեկացված որոշում, որը կապահովի, որ ձեր հավաքած տվյալները լինեն ոչ թե պարզապես էկրանին թվեր, այլ իրականության հուսալի արտացոլում:

Կապվեք մեր չափագրման մասնագետների հետ