Метрология. От азов к звездам.

[DSGhost]

Здравствуйте, коллеги!
Удивлен, что в разделе, в котором обсуждаются очень интересные приборы, методы измерения и разработка, так мало уделено метрологии. Безусловно, ее касаются в тех или иных темах, но вот чтобы вот так, была одна тема, в которой можно бы было коснуться сути предмета, так и не припомню.

Предлагаю закрепить эту тему на равне с остальными закрепленными темами, думаю тема со временем наполнится полезными знаниями.

Вот лично у меня беда с практическим приложением метрологии к измерениям.
Беда в том, что в свое время не исписал толстую тетрадку, рассчитывая абсолютные и относительные погрешности (и многие другие), случайные и системные и прочие и прочие. Практическая метрология прошла мимо меня. Но честно говоря, очень интересно научится все это правильно и уверенно считать и понимать, что считаешь правильно и измеряешь физическую величину с определенной погрешностью, а не сферического коня в вакууме.

В следующем сообщении напишу пример моего расчета погрешности практического измерения на примере конкретного прибора и хотелось бы получить комментарий, правильно я считаю и если нет, в чем моя ошибка.

[anby]

В следующем сообщении напишу пример моего расчета

Жгите коллега!
Можете начать прям с азов, т.е. с прослеживаемости(traceability).

Удивлен, что в разделе, в котором обсуждаются очень интересные приборы, методы измерения и разработка, так мало уделено метрологии.

Я не удивлен, почему-то в кругу любителей всеобще принято считать, что метрология это не из мира сего, и любителям она не нужна. А то, что обычно около четверти мануала к прибору посвящено именно ей, все как-то предпочитают не замечать.
К тому-же эти вопросы всегда требуют дополнительного технического обеспечения и финансовых затрат, на что готовы идти далеко не все.

[Asmodey]

anby писал(а):

почему-то в кругу любителей всеобще принято считать, что метрология это не из мира сего, и любителям она не нужна

В кругу радиогубителей. У настоящих радиолюбителей с этим полный порядок, они вопросы погрешностей измерений никогда стороной не обходят.

[Martian]

Закинул в сундук книжку "Измерения для всех", Шабалин С. А.

[сэм]

В каждом описании на серьезный более- менее прибор есть формула погрешности, основная+ дополнительная из кучи составляющих. Никогда не видел чтобы кто-то пользовался этой формулой даже на проезводствах, и поверители на нее болт положили, поверку дедали только для основной погрешности

[khach]

Возьмем простой пример измерения разности частот двух источников частоты например GPSDO и рубидия ( оба доступны любителям) с помощью обычного осцииллографа по вращению фигуры Лиссажу ( разность фаз). Частота 10 МГц. Как определить метрологическую точность метода?

[anby]

khach писал(а):

GPSDO и рубидия ( оба доступны любителям) с помощью обычного осцииллографа по вращению фигуры Лиссажу

Когда на столе есть сразу две эти сущности, то обычно там рядом стоит и нормальный частотомер(доступен любителям ), который может выступать в роли компаратора частот. Тогда картина разительно меняется, т.к. можно широко применять мат статистику при сравнении частот. А не "на глазок" с периодическими возгласами "ой, кажется оно двинулось!"....

Высосанный из пальца пример в общем, который вообщем-то даже в таком простом виде сформулирован некорректно.

khach писал(а):

Как определить *censored* точность метода?

Вся точность метода заканчивается на свойствах прокладки между осциллографом и стулом, и возможностями оной соотносить медленные сдвиги фаз с показаниями секундомера и записывать это на бумажку.
Но если очень хочется, то можно попробовать оценить набор данных вычислив СКО и проанализировав плотность распределения получившихся значений.

khach писал(а):

GPSDO и рубидия..... метрологическую точность

Метрология и понятия точности возникают не тогда когда сравниваются две неизвестные частоты, а тогда когда хотя-бы одна из них известна с известной точностью. А лучше когда известны две частоты с известной точностью.
Все остальное это мат статистика в чистом виде, не метрология.

Asmodey писал(а):

У настоящих радиолюбителей с этим полный порядок

Значит моя работа тут завершена, спасибо коллеги!

[musor]

как ска3ал один студень...поймаф на себе взглял преподавателя
-"продолжайте професор, очень интересно! хотя нихрна не понятно"

[Муркиз]

Вопрос - а на какого этого нужно обычному радиолюбителю считать погрешности ? Ему же сертифицирован его поделки не требуется для сертификации на соответствие...

Разве что когда сам приборы себе изготовляет разве что, а так, для изготовления трехпрограмников, зачем она нужна белому человеку...

А то ведь метрология - это целая отдельная наука !

У нас метрология в 80 годах целый семестр занимала, и ещё один к ней шел - стандартизация. И то до звёзд ой как далеко было !

[vlad251]

Припоминаю, несколько лет назад подобная тема под несколько другим названием здесь появлялась и форумчане даже вопросы задали ТС, но ТС больше не появился, и тема повисла ....

[DSGhost]

А вот и я подоспел со своим вопросом.
Начну прямо вот со школьного уровня и точности в вопросе измерений.

Имеется 34410а и табличка из его спецификаций:



И сразу вопрос - почему производители некоторых мультиметров в качестве погрешности "от диапазона" предлагают считать единицы младшего разряда, а некоторые - проценты "от диапазона"?

На всякий случай вот ссылка на спецификации от 34410а, которые я привожу.
https://mega.nz/file/cAo2XJYK#xkfdV-RrS ... b0ikbLBJlY

Допустим, измеряю я на диапазоне "100В" напряжение идеального источника постоянного тока величиной в 15 вольт мультиметром со сроком в год от последней поверки.
Погрешность от измеренного значения (15В) - 0.0040%=40ppm. А значит +/- 0.0006 В.
Погрешность от диапазона (100В) - 0.0006%=6ppm. А значит +/- 0.0006 В.
Температуру в расчет не берем, потому что дальше +/- 5 градусов от температуры калибровки мы вряд ли выпадем.

Итого, наша погрешность составляет +/- 0.0012 В. Таким образом, измерив идеально "сферические в вакууме" 15.00000 Вольт, худшее, что мы можем получить на экране мультиметра- 14.9988 В. - 15.0012 В.
Тут я думаю ошибиться сложно, но если что - поправьте.
Казалось бы все, ан-нет.

А вот следующая страница спецификаций. Шум АЦП при различном шаге NPLC.


И тут я начинаю дико тупить. Потому что совершенно непонятно, что с этим делать.
Этот шум входит в состав погрешности "от диапазона" или должен дополнительно прибавляться к погрешностям "от величины" и "от диапазона" ?

[Martian]

DSGhost писал(а):

почему производители некоторых мультиметров в качестве погрешности "от диапазона" предлагают считать единицы младшего разряда, а некоторые - проценты "от диапазона"?

это не все варианты

[anby]

DSGhost писал(а):

Допустим, измеряю я на диапазоне "100В" напряжение идеального источника постоянного тока величиной в 15 вольт мультиметром со сроком в год от последней поверки.

Допустим при поверке мультиметр был на гране своих спецификаций, и соответственно поверку(подтверждение соответствия) прошел с пометкой - соответствует.
А через уже неделю из годовых спек вывалился, как тогда считать будешь?

Это был мягкий намек, что этим мультиметрам нужны не поверки, и не калибровки, а предусмотренная производителем процедура performance verification and adjustment. Содержащая в себе две итерации калибровки и одну итерацию настройки.

Запоминаем азы: Погрешности в даташите даются не от факта поверки, калибровки, сатанинского обряда, жертвоприношений и тд.... а от момента настройки.
По этому когда ты мне присылал ИОНА я тебе в ответ давал в месте с цифрами моих измерений и протоколы калибровок мультиметра до и после его настройки, где была четко фиксирована дата настройки.

Добавлено after 50 minutes 8 seconds:

DSGhost писал(а):

И тут я начинаю дико тупить. Потому что совершенно непонятно, что с этим делать.

Чтобы не тупить, надо обратится к окулисту, чтобы тот подобрал очки, которые позволят прочитать нумерованные сноски мелким шрифтом в низу каждой страницы, к примеру вот такую "1. Specifications are for 90 minute warm-up and 100 PLC.".
Другими словами, шум при 100plc входит в спецификацию по точности.
Обычно производители очень дотошно расписывают условия для тех или иных спецификаций. У некоторых этому посвящены отдельные разделы даташита.
Пример:

DSGhost писал(а):

шум входит в состав погрешности "от диапазона" или должен дополнительно прибавляться к погрешностям "от величины" и "от диапазона" ?

Там с боку графика четкая надпись есть "RMS noise (ppm of range)". Выкидывай весь мусор из головы, и читай то что написано производителем.
Додумывать за производителя - не нужно.

Добавлено after 47 minutes 41 second:

DSGhost писал(а):

И сразу вопрос - почему производители некоторых мультиметров в качестве погрешности "от диапазона" предлагают считать единицы младшего разряда, а некоторые - проценты "от диапазона"?

А некоторые предлагают считать uV/V, как к примеру Fluke. И что?
Я когда буду указывать спецификации на свое оборудование применю любую удобную мне единицу.

[Муркиз]

А потому, что есть стандартные требования на показатели точности АНАЛОГОВЫХ приборов, и С ЦИФРОВОЙ индикацией показаний.

Если прибор смешанный, например, как осциллограф, и в нем присутствуют оба метода вывода показаний, то и показатели точности должны быть двух видов - отдельно для цифровой и аналоговой части.

И будет ошибкой их путать или смешивать в одном лотке !

Публикуемые цифры являются показателями Гарантированной точности в период эксплуатации за указанный период, и не зависят от момента их тарировки.

[anby]

Муркиз писал(а):

Публикуемые цифры являются показателями Гарантированной точности в период эксплуатации за указанный период, и не зависят от момента их *censored*.

Доказать сможете?
А если период эксплуатации 8 лет? что, тоже все останется в рамках этих цифр?
Глупостей не говорите! Эти приборы за 2-3 года выезжают из своих предельных спецификаций. Вернуть их в спецификацию можно только настройкой.
По этой причине производитель предписывает ЕЖЕГОДНУЮ НАСТРОЙКУ.

Manual Part Number 34410-90010


Specifications are only valid within the period stated from the last adjustment.
Перевод: нет свежей настройки прибора, ничего не гарантируем, никаких спецификаций.

[Andrey_B]

anby, межповерочный интервал – срок, в течение которого производитель гарантирует указанную погрешность, при соблюдении им же указанных условий эксплуатации конкретного прибора. Он же указывает и полный срок эксплуатации прибора. И если кроме этого, он ещё указывает какие-то дополнительные калибровки, видимо не бесплатные, то это больше похоже на стрижку бабла, как например автопроизводители это делают на ТО. Вы ведь не думаете, что например в отличии от Мерседеса, выпускающего автомобили, чтоб денег заработать, Кейтли выпускает приборы, чтоб осчастливить покупателей и причинить им добро?
Конечно возможность калибровки, которая позволяет дополнительно уменьшать погрешность или восстанавливать её после устранения неисправности прибора, это определённо плюс производителю. Но это не значит, что в возможности калибровки, нет некоторой части "маркетинга".

[anby]

Andrey_B - чуствуется, что у Вас никогда не было инженерных мультиметров.
Ну да... после всяких DT-830 которые все еще могут что-то измерять даже через 10+ лет эксплуатации, каноны метрологии Agilent/Keysight 34410A будет смотреться очень странно.

Andrey_B писал(а):

при соблюдении им же указанных условий эксплуатации конкретного прибора

Ежегодная(или не реже раза в 2 года) настройка это одно из этих условий.

На тему отжима бабла, типичная практика, что пользователь за 3-4 года выплачивает полную стоимость прибора метрологической лаборатории. Если следовать букве документации.
(вне зависимости от того Fluke это, Keysight или Keithley)

[Andrey_B]

anby писал(а):

Andrey_B - чуствуется, что у Вас никогда не было инженерных мультиметров.

Первый раз слышу термин "инженерный мультиметр", хотя почти десяток лет проработал в сфере ремонта всякой измериловки, хоть в основном и отечественной В1-*, В7-*. Модных и дорогих игрушек типа Кейтли 2450 в личном пользовании действительно никогда не имел, но тем не менее не единожды проходил циклы ремонт-настройка-калибровка-поверка разных приборов в полном соответствии с тем, что пишут их производители в описаниях.

anby писал(а):

Ежегодная(или не реже раза в 2 года) настройка это одно из этих условий.

Прописано в документации - вопросов нет. А если настройка произведена более 2х лет назад, прибор превращается в тыкву или таки какую-то точность всё же покажет?

anby писал(а):

На тему отжима бабла, типичная практика, что пользователь за 3-4 года выплачивает полную стоимость прибора метрологической лаборатории. Если следовать букве документации.
(вне зависимости от того Fluke это, Keysight или Keithley)

Если следовать букве документации например В1-18, то такой практики не наблюдается. Хотя и В1-18 и Keysight 34410A функционируют согласно одним тем-же законам физики. Это я к чему, во всём должен присутствовать здравый смысл и рациональность, а не слепое следование инструкции, или наоборот полного её игнорирования. Особенно это всё актуально в свете того, что у того же Keysight покупатели из России сейчас забанены, и скорее всего официально процедуры настройки они пройти не смогут. А работать надо.

[anby]

Andrey_B писал(а):

Прописано в документации - вопросов нет. А если настройка произведена более 2х лет назад, прибор превращается в тыкву или таки какую-то точность всё же покажет?

1059 дней и все, тыква!


Будет больше дней будет больше тыквы....

Какую-то точность он покажет, но какую, это индивидуальные особенности конкретного экземпляра прибора.

[Муркиз]

Если прибор требует тарировки раз в полгода, то надо держаться подальше от фирмы производителя этой продукции.