Исследование и разработка системы радиоакустического зондирования для измерения параметров ветровых потоков в атмосферном пограничном слое
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
еской аттестации системы на этапе разработки
Каждый результат измерений, предназначенный для практического использования, должен сопровождаться указанием значений характеристик погрешности измерений, на основе которых он получен. Все практически используемые характеристики погрешностей измерений могут быть разбиты на две группы, отличающиеся областью применения и способами выражения.
К первой группе относятся характеристики, задаваемые в виде требований или допускаемых значений (норм) в конструкторско-технологической документации, нормативных документах, а также приписываемые методиками выполнения измерений на основании их метрологической аттестации.
Характеристики этой группы являются вероятностными, отражающими вероятностные свойства генеральной совокупности случайной величины - погрешности измерений. Значения этих характеристик (пределы допускаемых значений или максимально возможные значения) приписываются всей возможной совокупности результатов измерений, выполняемых по определенным, фиксируемым в технической документации правилам или по аттестованным методикам выполнения измерений.
Основной областью применения характеристик этой группы являются массовые технические измерения, выполняемые при технологической подготовке производства, в процессе производства (испытаниях, контроле) , эксплуатации и потребления продукции.
Ко второй группе относятся характеристики, оцениваемые непосредственно в процессе выполнения измерений и обработки их результатов. Данные характеристики являются статистическими (выборочными) оценками характеристик погрешности первой группы и отражают близость отдельного результата измерений к истинному значению измеряемой величины. Основной областью их применения являются измерения, выполняемые при проведении научных исследований и метрологических работ [30] .
4.4 Анализ системы радиоакустического зондирования. Метрологическая аттестация системы
Объектом исследования является однопозиционная система радиоакустического зондирования атмосферы.
Каждая система требует проведения метрологической аттестации на этапе проектирования. Исследуя погрешности данной системы радиоакустического зондирования атмосферы в приземном слое атмосферы, мы проводим анализ рентабельности системы, анализ приемлемости полученных результатов при работе системы, а также соответствие нормам и стандартам полученных величин и допустимых погрешностей.
Измеряется траектория движения акустического пакета. Центр радиус-вектора мгновенного положения определяется функцией R(t).
(4.1)
(4.2)
где- радиальная скорость распространения акустического пакета,
?е - длина радиоволны.
Значение вектора R(t) может быть представлено в декартовой системе координат значениями X(t), Y(t), Z(t). Угловые координаты ? и ? могут быть измерены методом моноимпульсной радиолокации. В результате значения скорости могут быть получены путем дифференцирования
(4.3)
(4.4)
Сдвиг ветра может быть вычислен по результатам измерения скорости ветра допплеровскими системами радиоакустического зондирования.
Исследуется траектория движения акустического пакета с учетом воздействия ветровых потоков.
(4.5)
(4.6)
Измерение угловых координат центра движущегося акустического пакета реализуется методами моноимпульсной локации.
4.5 Исследование методических погрешностей
При измерении скорости ветра в заданном объеме пространства методом РАЗ, полагают, что среда однородна для радиоволн, а скорость и траектория перемещения акустического пакета определяется температурой и скоростью ветра. Имеются также флуктуации их значений вокруг среднего значения. Указанные причины являются источником методических погрешностей. Кроме того, практически в любой измерительной системе существуют погрешности измерения скорости и объекта, обусловленные:
флуктуациями, сопровождающими сигнал;
изменениями измеряемого параметра в течение времени наблюдения;
несовершенством измерительной аппаратуры.
Первая причина обуславливает флуктуационную ошибку, минимум которой ограничивается собственным шумом измерения, называемую потенциальной, вторая - динамическую, третья - инструментальную.
С учетом вышесказанного ясно, что на этом этапе проектирования системы РАЗ необходимо проанализировать источники ошибок измерений и это позволит сформулировать требования к точностным характеристикам подсистем и блоков системы, а также произвести оптимальное перераспределение погрешностей структуры системы.
Типичными составляющими инструментальной погрешности измерений являются: основная, дополнительная и динамическая погрешности измерений, а также погрешность, обусловленная его взаимодействием с объектом измерений. Следовательно, расчетная аттестация метрологических измерений сводится к определению максимально возможного для заданных условий измерений интервала, в котором с заданной вероятностью лежат практически реализующиеся значения погрешности измерений.
Поскольку в большинстве случаев измеряются не непосредственно интересующая исследователя величина, а какая-либо другая(или их совокупность), зависящая от неё тем или иным образом, необходимо производить анализ ошибок косвенных измерений.
Косвенными называют такие измерения, при которых измеряемая величина определяется