Пример. Использование структурной информационной избыточности в производстве азотной кислоты. Согласно проектной документации, под сетками контактных аппаратов, в которых происходит окисление аммиака и получается слабая азотная кислота, должны быть установлены три термоэлектрических преобразователя, и контроль за ходом процесса должен осуществляться по среднему значению температуры под платиновой сеткой.
Повышение точности измерений температуры нитрозных газов путем монтажа трех термоэлектрических преобразователей диктуется необходимостью ведения технологического процесса в узком интервале температур (890-910) °С.
При выходе значений температуры за границы указанного интервала резко ухудшаются технико-экономические показатели технологического процесса.
Следует иметь в виду, что практическое использование метода структурной информационной избыточности несколько осложняется трудностью априорной оценки возможного выигрыша в точности измерений. При использовании нескольких СИ для измерений одной и той же физической величины по закону
уменьшается не результирующая погрешность измерений, а отклонение от математического ожидания, которое, строго говоря, остается неизвестным.
Под функциональной информационной избыточностью принято понимать наличие тех или иных связей между измеряемыми величинами, обусловленных свойствами объекта измерений или управления. Эти связи могут быть использованы как для исключения аномальных погрешностей (промахов) при измерении отдельных величин, так и для повышения точности измерений всей совокупности измеряемых величин.
В отличие от использования структурной избыточности исполь¬зование функциональной избыточности позволяет повысить точность измерений без дополнительных СИ (т.е. без дополнительных материальных затрат, связанных с приобретением и метрологическим обслуживанием СИ), что может оказаться в определенных ситуациях решающим аргументом в пользу данного метода повышения точности измерений.
Обычно в системе управления измеряют несколько величин x1 , x2 ,.... xn связанных между собой r уравнениями связи
которые образуют систему уравнений.
Измерив m параметров ( m = п - r ), определяют остальные из уравнений связи. Если число измеряемых параметров удовлетворяет условию m > (n - r) , то имеет место информационная избыточность.
Значения (n - m) измеряемых параметров в этом случае определяют из (n - m) < r уравнений системы.
Из оставшихся уравнений, число которых q = m - (n - r) , для любых q параметров могут быть получены вторые значения, в общем случае не совпадающие с первыми.
Если уравнения связи практически соблюдены, то такое несовпадение обусловлено погрешностями из¬мерений. Следовательно, информационная избыточность позволяет обнаружить наличие погрешности измерений совокупности нескольких параметров и может быть использована для уменьшения погрешности измерений (пример использования информационной избыточности для повышения точности измерений расхода газа, потребляемого предприятием, приведен в РМГ-64, приложении Г).
Итак, мы рассмотрели методы и способы повышения точности измерений, которые применяются для исключения или уменьшения систематических погрешностей при подготовке к измерениям и в процессе измерений.
В следующий раз мы поговорим о способах повышения точности измерений, позволяющих исключить систематические погрешности при обработке полученных результатов измерений, то есть на III этапе измерительного процесса
Список литературы
РМГ 64-2003. «ГСИ. Обеспечение эффективности при управлении технологическими процессами. Методы и способы повышения точности измерений».
МИ 2246-93. ГСИ. Погрешности измерений. Обозначения.
Сергеев А.Г. «Метрология и метрологическое обеспечение». - М.: Высшее образование, 2008 г.
Брюханов В.А. «Методы повышения точности измерений в промышленности». - М.: Издательство стандартов, 1991 г.
Богомолов Ю.А., Медовикова Н.Я., Рейх Н.Н. «Оценивание погрешностей измерений». - М.: Академия стандартизации, метрологии и сертификации, 2004 г.
