The method of expressing the uncertainty of dynamic measurements

Abstract

Представлено спектральний метод оцінювання динамічної невизначеності засобів вимірювання на основі математичної моделі частотної характеристики засобу вимірювання та моделі спектральної функції вхідного сигналу. Отримано модельне рівняння для оцінювання амплітудного значення динамічної невизначеності вимірювання, яка зумовлена обмеженими властивостями вимірювальних пристроїв під час проходження вимірювального сигналу через них у динамічних режимах роботи. Виконано математичне моделювання характеристики зміни динамічної невизначеності під час проходження вимірювального сигналу через вимірювальний перетворювач на прикладі динамічної моделі вібраційного перетворювача. Так, максимальне значення відносної сумарної невизначеності вимірювання віброприскорення становить 5,33 % за часу спостереження 300 с і частоти 6 кГц. За часу спостереження 600 с на частоті 6 кГц значення сумарної невизначеності становить 3,98 %. На частоті 10 кГц за часу спостереження 300 с сумарна невизначеність становить 3,02 %, а за часу спостереження 600 с на тій самій частоті — 2,21 %. Це сприяє забезпеченню єдності вимірювань і уможливлює порівняння результатів динамічних вимірювань, виконаних різними вимірювальними приладами, та випробувань, проведених різними лабораторіями провідних країн.

A spectral method for estimating the dynamic uncertainty of measuring instruments based on a mathematical model of the frequency characteristic of a measuring instrument and a model of the spectral function of an input signal is presented. The model equation for estimating the amplitude value of the dynamic measurement uncertainty is obtained, which is caused by the limited properties of the measuring devices when a measuring signal passes through it in dynamic operation modes. A mathematical simulation of the characteristic of the dynamic uncertainty variation during the passage of a measuring signal through a measuring transducer is performed using the dynamic model of a vibration transducer as an example. Thus, the maximum value of the relative combined uncertainty of the vibration acceleration measurement is 5.33% with an observation time of 300 s and a frequency of 6 kHz. At a monitoring time of 600 s at a frequency of 6 kHz, the combined uncertainty value is 3.98%. At a frequency of 10 kHz at a observation time of 300 s, the combined uncertainty is 3.02% and at a observation time of 600 s at the same frequency of 2.21%. It helps to ensure the uniformity of measurements and enables comparison of the results of dynamic measurements made by different measuring devices and testing by different laboratories of leading countries.