Оформление работы и анализ результатов. Результаты работы оформляют с использованием таблиц, схем, графиков и текстовых описаний

Результаты работы оформляют с использованием таблиц, схем, графиков и текстовых описаний. При оформлении можно использовать таблицы 4.1...4.5. (рекомендуемые формы таблиц даны с примерами заполнения).

Функциональный анализ каждой выбранной МВИ предназначен для последующей постановки эксперимента по моделированию выбранных составляющих погрешностей. В отчет включают краткое описание методики исследований, применяемой для выявления и оценки погрешностей. В методику включают наименования и основные характеристики объектов исследований, применяемых средств измерений, наименования источников погрешностей и описание методики их выявления. При необходимости описание дополняют схемой измерения и эскизом измеряемого объекта с указанием контрольных точек. Ниже приведены примеры описания исследований и результатов.

Пример описания исследования инструментальных погрешностей приборов с использованием конкурирующих МВИ.

Объекты сравнительных исследований: глубиномер индикаторный и глубиномер микрометрический.

Объект измерений: деталь с глухим отверстием.

Методика исследований: глубина глухого отверстия измеряется в одном сечении с использованием обоих приборов. Поскольку две МВИ отличаются только применяемыми приборами, можно говорить о сравнительном исследовании их инструментальных составляющих.

Результаты исследований представлены в виде таблицы и вывода.

Таблица 4.1 – Результаты измерений ФВ с использованием разных МВИ

Исследуемое СИ	Объект измерений и измеряемая ФВ	Результаты измерений	Размах R' =Xmax – Xmin
X1	X2	X3	X4
Глубиномер индикаторный	глубина глухого отверстия 20 мм	20,12 мм	20,10 мм	20,11 мм	–	0,02 мм
Глубиномер микрометрический	19,98 мм	19,97 мм	19,97 мм	19,97 мм	0,01 мм
Расхождение результатов измерений	0,14 мм	0,13 мм	0,14 мм	–

Вывод.Наблюдаемые расхождения результатов измерений вызваныпогрешностями приборов, поскольку ввиду сходства обеих МВИ погрешности методические, «условий» и субъективные можно считать практически одинаковыми. Серии характеризуются малыми размахами (R₁ = 0,02 мм и R₂ = 0,01 мм), значит, случайные составляющие погрешности каждого из приборов сравнительно невелики. Стабильное различие между сериями (оно на порядок больше, чем размахи из-за случайных составляющих) дает основания утверждать, что один из приборов или оба прибора имеют значимые систематические составляющие погрешности, действительные значения которых неизвестны.

Пример описания сравнительного исследования погрешностей мер и ансамблей мер.

Объекты исследований: меры массы однозначные.

Средство исследований: весы рычажные (используются как нуль-индикатор).

Методика исследований: сравнительные измерения номинально одинаковых мер или меры и ансамбля мер с одинаковыми значениями. Если погрешность нуль-индикатора пренебрежимо мала по сравнению с погрешностями исследуемых мер, обнаруженное различие их значений подтверждает наличие постоянной систематической погрешности либо одного, либо обоих объектов измерений. Результаты исследований представлены в виде таблицы и вывода.

Таблица 4.2 – Результаты сравнительных измерений мер и ансамблей мер

Мера, номинальное значение, единицы	Противопоставляемая мера или ансамбль мер, единицы	Результаты сопоставлений	Оценка наличия погрешностей
М1 (гиря 50 г)	М2 (гиря 50 г)	М1 > М2	Обнаружены
М1 (гиря 100 г)	М2 (гири 50 г + 20 г +20 г + 10 г)	М1 < М2	Обнаружены

Вывод.Наблюдаемые несоответствия двух номинально одинаковых мер (меры и ансамбль мер), поскольку погрешности методические, «условий» и субъективные практически одинаковы, свидетельствуют о наличии погрешностей мер и/или ансамбля мер. Погрешности мер и собранного ансамбля мер – систематические постоянные, их значения остаются неизвестными.

Пример вывода по результатам исследования методических погрешностей при измерении электрических величин: Значимое различие результатов X_mod ≠ X_cor при использовании двух схем измерения (см. рисунок 4.3) свидетельствует о наличии методической погрешности в случае применения некорректной схемы.

Пример частичного описания исследования методических погрешностей при измерении размеров детали неидеальной формы (объекты исследований, средства исследований и методика исследований здесь не описаны; для выполнения исследований следует разработать методику и привести достаточно полное описание). Ниже приведены схемы измерений (рисунок 4.5) и выводы.

Выводы.Наблюдаемые расхождения результатов измерений X_max ≠ X_min вызваны методической составляющей погрешности Dм, связанной с неправильностью формы детали, поскольку погрешности инструментальные, «условий» и субъективные при данных измерениях можно считать практически одинаковыми. Максимальная методическая погрешность, определяемая разностью экстремальных размеров, будет постоянной для каждой из исследуемых деталей и случайной в ансамбле однотипных деталей.

Примеры описания результатов исследования погрешностей из-за влияющих величин (температуры). В работе моделируют воздействие влияющих величин на объект измерения, например, исследуя изменения размеров при изменении температуры детали (см. рисунок 4.6 и данные в таблице 4.3) (деталь перед измерением можно нагреть либо охладить). Воздействие влияющей величины на средства измерений моделируют, измеряя размер детали в одном сечении при местном нагревании прибора в нескольких точках. Схема точек нагревания прибора (рисунок 4.7) представлена как один из возможных вариантов, хотя нагревание в точке А явно неэффективно, а эффективность нагревания в точке В сомнительна.

Таблица 4.3 – Изменение длины нагретой детали в процессе охлаждения

Результаты измерений

Моменты времени ti

t1

t2

t3

t4

t5

t6

t7

t8

t9

t10

Результаты измерений Xi, мкм

Вывод. Понижение температуры детали вызывает монотонное изменение ее размера. Исследуемая температурная погрешность измерений может рассматриваться как прогрессирующая во времени до момента выравнивания температуры детали и окружающей среды.

При исследовании нагревания средства измерений приводят схему прибора с указанием точек нагревания, графики кажущегося изменения размеров детали, объяснения тенденций, полученных при нагревании прибора в разных точках (см. рисунок 4.7).

Пример описания исследования субъективных погрешностей.

Объекты исследований: аналоговые измерительные приборы с отсчетным устройством типа шкала-указатель.

Методика исследований погрешности отсчитывания: искусственно устанавливают показания прибора так, чтобы указатель находился в произвольном положении между отметками шкалы отсчетного устройства (можно без выполнения измерений). После каждой фиксации положения указателя показания Х₁, Х₂, Х₃… независимо считываются двумя операторами и фиксируются в таблице 4.4 (в первой серии экспериментов с округлением до целого деления, во второй – с интерполированием доли деления).

Таблица 4.4 – Результаты исследований погрешностей отсчитывания

Прибор – оптиметр	Оператор	Отсчитывание с округлением, целые деления	Отсчитывание с интерполированием, деления и доли деления
Оператор 1					16,6	25,4	36,8	–
Оператор 2					16,7	25,3	36,7	–
Разность результатов					0,1	0,1	0,1	–

Выводы. Поскольку погрешности инструментальные, методические, и «условий» для обеих серий экспериментов можно считать практически отсутствующими, значимые разности результатов вызваны погрешностями операторов. Максимальные значения разности результатов при отсчитывании с округлением составляют 1 деление, с интерполированием – 0,1 деления, что соответствует аналитическим оценкам таких погрешностей отсчитывания.

Методики исследований погрешности манипулирования (результаты в таблице 4.5):

а) манипулирование средством измерений при настройке прибора на ноль по мере (один оператор настраивает прибор, второй контролирует настройку);

б) манипулирование объектом измерений, реализуемой разными операторами, при выполнении независимых измерений одной и той же физической величины с помощью одной МВИ (привести описание), требующей манипулирования (уточнить, какого) объектом.

Таблица 4.5 – Результаты исследований погрешностей манипулирования

Прибор – оптиметр	Оператор	Показания прибора при манипулировании средством измерений, доля цены деления	Результаты измерений при манипулировании объектом измерений, мм
Оператор 1					25,672	25,671	25,672	–
Оператор 2		0,2			25,670	25,670	25,670	–
Разность результатов		0,2			0,002	0,001	0,002	–

Выводы. Погрешности при манипулировании средством измерений практически не выявлены (один случай расхождения результатов на 0,2 цены деления можно считать незначимыми). Погрешности при манипулировании объектом измерений можно считать выявленными, поскольку расхождения результатов на 2 цены деления в данном случае следует признать значимыми.