ОСНОВЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ И ЭНЕРГОАУДИТА

ПОГРЕШНОСТИ МЕТРОЛОГИЧЕСКОГО И ТЕРМОГРАФИЧЕСКОГО ОБСЛЕДОВАНИЯ

Любые измерительные системы не могут обеспечить действительного значения температуры, расхода или давления теплоносителя, влажности, содержания газов или компонентов, поскольку физические принципы и исходные условия проведения измерений в той или иной степени оказыва­ются нарушенными. Результат метрологического и термографического из­мерения значений температуры, влажности, расхода или давления теплоно­сителя будет отличаться от их действительного значения на характеристику метода или прибора, называемую абсолютной погрешностью измерения параметра.

Любая погрешность измерения может выражаться в долях действи­тельного значения измеряемого параметра и называется относительной погрешностью измерения. Погрешность измерения определяется прибли­женно с определенной точностью в зависимости от метода, условий и при­меняемых средств измерений, способа фиксации результата, числа наблю­дений и методов обработки полученных данных.

Абсолютную погрешность измерения разделяют на три составляю­щие: методическую, инструментальную и погрешность наблюдения. Ме­тодическая погрешность измерения возникает из-за неточности выполне­ния методики измерений, недостаточной изученности явлений и неточно­сти реализации теоретических предпосылок.

Инструментальная (приборная) погрешность измерения возникает из-за несовершенства средств измерения и использования этих средств в условиях, отличающихся от нормальных. Инструментальную погрешность разделяют на две составляющие: основную и дополнительную. Основная характеризует возможности средств измерений в нормальных условиях, а дополнительная учитывает влияние отклонений от этих условий. Паспорт или сертификат каждого прибора должен нормировать и регламентировать метрологические характеристики измерений в известных рабочих услови­ях. Приборную погрешность снижают путем применения современных контрольно-измерительных приборов и средств автоматизации, а также ЭВМ.

Погрешность регистрации наблюдения определяется квалификацией и особенностями наблюдателя и возникает в результате неправильного от­счета и снятия показаний, расшифровки записей и результатов регистра­ции.

Систематической погрешностью измерения параметра называют со­ставляющую погрешности измерения, которая остается постоянной или закономерно изменяется в процессе измерений (либо при их повторении). Систематическую погрешность оценивают расчетным путем или экспери­ментально, а затем вводят соответствующую поправку в результат измере­ния параметра либо самого метода.

Случайной погрешностью измерения называют составляющую по­грешности измерения, которая заранее не предсказуема и изменяется слу­чайным образом при повторных измерениях параметра теми же средствами измерения. Закономерности проявления случайной погрешности и оценка ее могут быть выявлены при многократных наблюдениях с последующей статистической обработкой результатов измерений. В полученное значение случайной погрешности войдет и та часть систематической погрешности, которая из-за сложности и приближенности оценки не могла быть ранее учтена.

Измеряемые параметры среды, веществ, материалов и изделий могут быть стационарными (постоянными) или нестационарными (изменяться во времени). В зависимости от этого погрешность измерения подразделяют на статическую и динамическую. Например: погрешность измерения неста­ционарной температуры включает в себя статическую и динамическую со­ставляющую. Погрешность измерения стационарной температуры включа­ет в себя только статическую, а динамическая составляющая равна нулю.

Статическая составляющая погрешности зависит от многих факто­ров: измерения параметров твердых тел, жидкостей, газов, движущихся сред или высокоскоростных потоков, монтажа датчика на поверхности или внутри тела (материала, изделия, массива), с высокой или низкой тепло­проводностью, при установке в пазу, цилиндрическом канале или с исполь­зованием защитных экранов, применения контактных или бесконтактных способов. Существенно влияют на статическую составляющую погрешно­сти направление теплового воздействия на исследуемый объект (нагрев или охлаждение), теплообмен между отдельными элементами, теплоотдача из­лучением и его окружением в газообразных, частично прозрачных и других объектах, влияние внутренних источников теплоты, характер изменения температуры и др.

Динамическая составляющая погрешности вызвана скоростью изме­нения исследуемого параметра от времени и невозможностью из-за инер­ционных свойств регистрации мгновенных значений средствами измере­ния. В результате каждый из применяемых приборов вносит в результат измерения дополнительную инструментальную погрешность, зависящую от конструкции и принципа действия.

Результирующая погрешность всего измерительного комплекса опре­деляется суммой погрешностей каждого отдельного элемента, который может иметь свои погрешности. Суммирование всех составляющих по­грешностей определяет методическую погрешность измерительного ком­плекса. Принимая меры защиты (хороший контакт, увеличение числа изме­рений, применение совершенных измерительных приборов), можно уменьшить инструментальную, случайную и статическую погрешности до необходимого минимального значения.

Анализ источников погрешностей [35, 36] показывает, что быстродей­ствие современных регистрирующих приборов, особенно электронных, исчисляется долями секунд, а процессы между датчиком и средой могут занимать значительно большее время. Количественный анализ методиче­ских погрешностей в конечном итоге заключается в обосновании и выборе математической модели методологического и термографического обследо­вания.