Учебная программа для высших учебных заведений по специальности i-54 01 04 Метрологическое обеспечение информационных систем и сетей Согласована с Учебно-методическим управл

Вид материала

Содержание

Планирование измерительного эксперимента и обработка результатов измерений
Рекомендована к утверждению в качестве типовой
Пояснительная записка
Раздел 1 ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕОРИИ ПЛАНИРОВАНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА
Тема 1.2 Структура измерения и элементы характеристик
Измерительного эксперимента
Тема 2.2 Математические модели величин
Тема 2.3 Математические модели средств измерений
Тема 2.4 Математические модели формирования результата

Подобный материал:

1 ... 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Планирование измерительного эксперимента

и обработка результатов измерений

Учебная программа для высших учебных заведений

по специальности I-54 01 04 Метрологическое обеспечение
информационных систем и сетей

Согласована с

Учебно-методическим
управлением БГУИР

10.05.2006.

СОСТАВИТЕЛЬ:

М.Ю. Дерябина, старший преподаватель кафедры метрологии и стандартизации Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники»

РЕЦЕНЗЕНТЫ:

В.Г. Смирнов, заместитель директора Белорусского государственного института повышения квалификации и переподготовки кадров по стандартизации, метрологии и управлению качеством, кандидат технических наук, доцент;

Кафедра стандартизации, метрологии и информационных систем Учреждения образования «Белорусский национальный технический университет» (протокол № 10 от 08.02.2006.)

РЕКОМЕНДОВАНА К УТВЕРЖДЕНИЮ В КАЧЕСТВЕ ТИПОВОЙ:

Кафедрой метрологии и стандартизации Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники» (протокол № 4 от 28.12.2005.);

Научно-методическим советом секции по специальности I-54 01 04 Метрологическое обеспечение информационных систем и сетей УМО вузов Республики Беларусь по образованию в области информатики и радиоэлектроники (протокол № 2 от 25.01.2006.)

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Типовая программа «Планирование измерительного эксперимента и обработка результатов измерений» разработана для специальности 1- 54 01 04 Метрологическое обеспечение информационных систем и сетей высших учебных заведений.

Целью изучения дисциплины «Планирование измерительного эксперимента и обработка результатов измерений» является приобретение студентами знаний и навыков в области планирования измерительного эксперимента, овладеть некоторыми комбинаторными и другими теоретическими задачами планирования эксперимента; умений строить математические модели элементов измерительного процесса, а также оценивать адекватности этих моделей и погрешности результатов измерений.

Данная дисциплина формирует у студентов знания основополагающих принципов моделирования измерительного процесса, способов и методов проведения факторного эксперимента, принципов выбора средств измерений при эксплуатации технических устройств, методов оценки погрешностей при однофакторном и многофакторном экспериментах, принципов регрессионного анализа, способов расчета параметров полос неопределенности, а также подходов к определению эффективности и экономики экспериментирования.

В результате освоения курса дисциплины «Планирование измерительного эксперимента и обработка результатов измерений» студент должен:

знать:

- принципы и задачи планирования измерительного эксперимента;

- методы оценки погрешностей при однофакторном и многофакторном эксперименте;

- основы дисперсионного и регрессионного анализа;

- принципы моделирования средств измерения, методов измерения и методов обработки результатов измерения;

- основы экономики экспериментирования;

уметь:

- строить план эксперимента в соответствии с конкретной измерительной задачей;

- составлять математические модели величин, средств измерений; погрешностей результатов измерений;

- подбирать аппроксимирующие функции и рассчитывать параметры выбранной аппроксимирующей функции по экспериментальным данным;

- рассчитывать параметры полос неопределенности усредненных однофакторных и многофакторных моделей;

иметь представление:

- о наложении ограничений, при которых следует проводить эксперимент;

- о методах отыскания наиболее эффективной схемы размещения способов измерения по объектам;

- о способах вычисления эффективности получаемых при обработке результатов измерений оценок;

- о влиянии точности измерения на достоверность результатов контроля и о выборе контрольных допусков, обеспечивающих требуемую достоверность контроля по отношению к изделиям, признаваемым годными.

Программа рассчитана на объем 56 учебных часа. Примерное распределение учебных часов по видам занятий: лекций – 32 часа, лабораторных работ – 16 часов, практических занятий – 8 часов.

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Раздел 1 ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕОРИИ

ПЛАНИРОВАНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА

Тема 1.1 Основные понятия и определения в области

планирования измерений

Введение. Роль организации и планирования измерительного эксперимента в науке и технике. Эксперимент как предмет исследования Задачи планирования эксперимента.

Измерение. Три аспекта измерения: сбор информации, избирательность, объективность. Структурная и метрическая информация. Качественное и количественное измерение. Измерение как звено между реальным миром и представлением о нем в фундаментальных и прикладных науках. Условия выполнения измерений. Рекомендуемая литература.

Тема 1.2 Структура измерения и элементы характеристик

качества измерений

Элементы структуры измерений: цель измерения, объект измерения, модель объекта измерения, априорная информация, средство измерения, метод измерения, условия измерения, уравнение измерения, результат измерения.

Характеристики качества измерений: точность, погрешность, сходимость, воспроизводимость.

Требования к модели объекта измерений, условия выполнения измерений, требования к средствам измерения, к методу измерения, к погрешности измерения, к числу измерений, к оператору, к округлению результата измерений.

Раздел 2 ОСНОВЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРИ ПЛАНИРОВАНИИ

ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА

Тема 2.1 Понятие о планировании измерений

Планирование измерений. Как процедура выбора числа и условий проведения опытов, необходимых и достаточных для описания поведения исследуемого объекта с требуемой точностью. Задачи планирования измерений.

Структурная схема объекта измерения. Факторы, отклики, возмущающие воздействия. Уровень фактора, функция отклика, размах варьирования факторов, интервал варьирования факторов

Пассивный и активный эксперимент. Однофакторные и многофакторные эксперименты.

Тема 2.2 Математические модели величин

Понятие математической модели. Детерминированные величины. Постоянная величина, функция. Выражение математической модели величины в виде обобщенного ряда Фурье. Базисные функции и базисные коэффициенты. Ряд Тейлора, комплексный ряд Фурье, интегральное преобразование Фурье, преобразование Лапласа, ряд Котельникова.

Математическая модель детерминированной величины в форме последовательности.

Математическая модель скалярной случайной величины. Математическая модель случайного вектора. Ковариационная матрица. Математическая модель случайной функции. Ковариационная функция.

Математическая модель случайной последовательности в форме случайного вектора, в форме случайной функции дискретного аргумента.

Тема 2.3 Математические модели средств измерений

Математическая модель средства измерений в форме статической характеристики. Систематическая погрешность измерения. Линейная модель и ее свойства. Статический режим измерения и условия его существования.

Динамическая математическая модель аналогового средства измерения. Операторное преобразование. Динамический режим измерения и условия его обеспечения. Линейное дифференциальное уравнение как наиболее часто применяемая модель.

Динамическая математическая модель средства измерения в форме передаточной функции и частотной характеристики. Комплексная частотная характеристика средства измерения, амплитудно-частотная характеристика и фазо-частотная характеристика средства измерения и пути их определения.

Динамическая математическая модель средства измерения в форме весовой и переходной функции. Нормированная весовая функция. Нормированная переходная функция в динамическом и статическом режимах измерения.

Математическая модель цифрового средства измерения как суперпозиция моделей аналогового измерительного преобразователя и аналого-цифрового преобразователя.

Тема 2.4 Математические модели формирования результата

измерения количественной величины

Статическая математическая модель с учетом аддитивного случайного возмущения, действующего на входе средства измерения, и эффекта квантования (округления). Структурная схема модели процесса измерения. Погрешность квантования. Квантованный результат измерения и форма его представления.

Математическая модель формирования результата измерения с использование динамической модели средства измерения. Структурная схема модели процесса измерения. Уравнение измерения.

Учет в математической модели формирования результата измерения влияния среды (условий измерения). Четыре группы величин, характеризующих рабочие условия измерения (климатические условия; электрические и магнитные величины; величины, характеризующие механические воздействия на объект измерения; величины, характеризующие газовый состав атмосферы). Нормальные условия измерения. Влияние рабочих условий измерения на средство измерения. Влияние среды на чувствительность средства измерения.

Учет в математической модели формирования результата измерения эффекта взаимодействия средства измерения с объектом измерения.

Структурная схема математической модели формирования результата измерения для аналогового средства измерения.

Структурная схема математической модели формирования результата измерения для цифрового средства измерения.