Измеритель шума (стр. 8 из 18)
Абсолютна похибка — це різниця між виміряною і реальною величинами:
Δa = ах - а.
Вона виражається у тих самих одиницях, що і вимірювана величина, і не характеризує точність самого вимірювання.
Відносна похибка — це відношення абсолютної похибки до дійсного значення параметра, виражене у відсотках:
2.5. Розрахунок надійності
Надійністю називають властивість пристрою (елемента або системи) виконувати задані функції в заданих режимах і умовах застосування, технічного обслуговування, ремонтів, зберігання й транспортування протягом необхідного інтервалу часу.
Під розрахунком надійності системи розуміють визначення характеристик надійності:
λс – інтенсивність відмов системи;
Тос – середній час роботи системи (наробіток на відмову);
Рс(t) – імовірність безвідмовної роботи за час експлуатації.
Розрахуємо надійність джерела напруги. Схема представлена на рис. 2.7.
Рис. 2.9
Розрахунок проводимо в припущенні послідовності по надійності включення елементів:
Рс(t)=exp(-λс t)
де К1, К2, К3 - поправочні коефіцієнти, що враховують вплив відповідно механічного навантаження (удари й вібрація), вологості й висотності.
λ0i – номінальна інтенсивність відмов елемента;
λi – коефіцієнт режиму роботи елементів в i-й дорівнює надійній групі;
Ni – кількість елементів.
Виділимо N рівно-надійних груп
Таблиця 2.1
Надійність елементів схеми
| Тип елемента | N | λ0ix6 | Kн | αi | λ0i*αi*N |
| резистор | 1 | 0,01 | 0,5 | 0,6 | 0,006 |
| котушка | 1 | 0,51 | 0,5 | 0,4 | 0,04 |
| конденсатор керамічний | 1 | 0,1 | 0,6 | 0,8 | 0,08 |
| діод | 1 | 0,2 | 0,4 | 0,79 | 0,158 |
 мікросхема | 1 | 0,1 | 0,5 | 1,22 | 0,122 |
| пайка для з’єднання | 18 | 0,0002 | 1 | 1 | 0,0036 |
| плата друкована | 1 | 0,1 | 1 | 1 | 0,1 |
Коефіцієнти К2, К3 дорівняємо до одиниці, К1 = 1,05, тому джерело живлення розраховане на портативний прилад (шумомір), тоді λс = 4,972 E-07
Визначимо середній час роботи системи
Тос = 1/ λс = 2010938 годин
Встановимо ймовірність безвідмовної роботи для часу t рівне 1000 годинникам.
Рс(t)=exp(-4,972 x 10-7 x1000)=0.998
У нашій схемі найменш надійний елемент це діод, тому що в нього великий коефіцієнт навантаження. Для зменшення коефіцієнта навантаження зробимо резервування постійним методом, коли й основний, і резервний елемент перебувають в однакових умовах (робітнику режимі) і одночасно виконують ті самі задані функції.
Перевіримо зміну параметра надійності при паралельному включенні двох транзисторів. Імовірність безвідмовної роботи елементів однакові й рівні Р(t) = 0.998, тоді ймовірність всієї системи
Pm1(t) = 1 - [1 - p(t)]m = 1 – [1 – 0.998]2 = 0.999996
Ймовірність безвідмовної роботи схеми Рс(t) = 0,9986
Розрахунок надійності виконуємо з того припущення, що відмова хоча б одного елемента порушує працездатність всієї схеми.
Інтенсивність відмов схеми дорівнює сумі інтенсивностей відмов її компонентів. Інтенсивності відмови компонентів наведені в таблиці 2.2
Таблиця 2.2 – Інтенсивності відмов компонентів
| Тип елемента | Кількість елементів, шт. | Інтенсивність відмов 10 -6 година -1 |
| Інтегральні мікросхеми | 7 | 4 |
| Конденсатори | 17 | 0,05 |
| Резистори | 16 | 0,2 |
| Діоди | 6 | 0,25 |
| Світлодіодні індикатори | 2 | 1 |
| Кварц | 2 | 16 |
| Рознімачі | 2 | 0,062 |
| Пайки | 238 | 0,01 |
Сумарна інтенсивність відмов:
год-1.Тоді з напрацювання на відмову
год.3. Помилки вимірювання шумових характеристик
3.1. Класифікація вимірів по точності
Джерела похибок при вимірі шуму машин досить різноманітні. Похибки можуть перевищувати десятки децибел. Визначення похибок дозволяє їх частково усунути й частково зменшити, наблизивши до припустимої
величини. Важливою умовою при визначенні похибок є досягнення повторюваності результатів. Відсутність повторюваності свідчить про несправність апаратури, нестабільності роботи джерела та відсутності навичок у оператора. Перевагу віддають даним, отриманим за допомогою більш точних приладів, але й тут необхідні критерії точності. Так ми приходимо до поділу вимірів по точності на класи. Розрізняють три класи: I, II і III. Виміру по I класі проводяться в добре оснащених базових лабораторіях, по II класі - у лабораторіях промислових підприємств і по III класі - у цехах, де важко створити звукове поле. Наближені методи розрахунку шумових характеристик також дають результати, що відповідають III класу.I клас точності вимірів вимагає наявності прецизійних приладів, високоякісних заглушених або ревербераційних камер необхідних розмірів, низького рівня перешкод і суворого дотримання методів вимірів. Допускається внесення поправок у показники приладів по даним їх градуювання.
II клас точності вимірів допускає застосування приладів нормальної точності. Якість звукового поля може бути дещо гірше, ніж потрібно для I класу. Застосовують методи вимірювання у вільному й відбитому полях, а також методи з використанням зразкового джерела. Допускається внесення поправок, що враховують перешкоди.
III клас точності вимірів також вимагає застосування приладів нормальної точності, але допускає знижену точність їх градуювання, а також застосування приладів застарілих типів. Допускаються відхилення від встановлених методів виміру та виміри при підвищеному рівні перешкод. Виконання або невиконання всіх умов для певного методу вимірів у багатьох випадках може бути основою для віднесення вимірів до того або іншого класу.
Випадкові похибки вимірів.
Найбільш достовірним прийнято вважати середнє значення вимірюваної величини, рівня звукового тиску або рівня звуку (А). Середнє значення утворюється як при усередненні декількох результатів в одній точці на вимірювальній поверхні 
, так і при усередненні декількох результатів для різних точок 
.Похибку окремого виміру найбільш часто характеризують середньоквадратичними значеннями
, 
отриманими на підставі ряду вимірів. Два окремих виміри, зроблених у різних лабораторіях з однаковою погрішністю 
можуть у виняткових випадках розрізнятися між собою на 3 
. Більше розходження малоймовірне.Якщо зроблено m вимірів і обчислене середнє значення
, то його похибку характеризують величиною середньоквадратичної похибки результату Sm= / 
. Величина Sm може бути зроблена досить малої шляхом збільшення числа вимірів m. Аналогічно при усередненні значень для різних точок на вимірювальній поверхні довірчий інтервал, що характеризує розкид середнього значення, звужується при збільшенні числа точок, і похибка вимірів зменшується. Іноді похибку характеризують середньою, імовірною й граничною погрішностями, що піддаються простому перерахуванню, якщо встановлено, що закон розподілу похибок нормальний.Нормальність закону розподілу величини може порушуватися під впливом регулярно, впливаючого фактору. Так, наприклад, випромінювання звуку зі спрямованим джерелом у ревербераційній камері викликає порушення випадкового характеру розподілу щільності звукової енергії в камері, і область від відображеного поля з випадковим розподілом віддаляється від джерела.
Слід зазначити, що величина σ, називана також стандартним відхиленням, має сенс при будь-якому законі розподілу величини.