6
удк 528 ::]ё8 |# ж ж ж ж ж ж ж *'*ж 1{]1ц .-,!* ,!:.$ ! :::|, ' :.! ' '-:: :,:; ;::{ .:Ё _:,:] ,''!, '| .! .[1. 8ойтенко доктор техн!нних наук !.3../[апицький кандидат техн|нних наук [1.. Бойтенко !глженер п|дходи до зАстосувАння концвпц|г ',нввизнАчвност| вим[Р| в'' Р озе;ая ну гп о з ас п ос уван ня ко л сце ттц!|' " н е вн3 н а че !! ос п1 васм ! р1 в,, прш о.6робц! результпап!в втоа|р!в, а пако:)ю ц1лях1! впрова0эюення "коншепц[э|'' у пракпнку забе''е,',,," е0цлтосп! вшмшр!в в !кра.сн!. Бурхливому розвитц науково_техн!кно} революш|!' мц'''''"** еконойнних, торгових зв,язк|в спр|1яла пйписадта в щавн| 1875 р' 17-ма кра}нами св!у, в тому нисл! ! Рос|сто, й!>кнаролно| меринно[ конвенц[[. Була створена й|лснаролна орган|зац!я м[р ! ваги (момв) та ![ науковий п!дРозд!л _ й!жнФодне бюро м1р | ваги (мБмв). й!жнФодний ком|тет м!р | ваги (мкмв) став головним з пит,ань встановлення одиниць вим[рювань, !1н!х визначень та мугод|в в!дтворення. Розробка' удоскона'|ення та застосуван!!я метрично{ системи м|р в[д!грають ! сьогодн1 в!окливу Роль у забезпечег*н! сдиност! вим!р|в. 1-{е с!1р!{яе станов]-|енню ! розвитку на:1!ональних меролог!ннгтх центр|в. |1|сля розватгу РР в }кра!н| поста'!о питання орган!заш|| та розвитку нац!оналтьно] меролог!ивог с.гужби. 0ходження в св!тове сп|втовариство поставило псред мегролог!нною с-гужбою 9кра|ни приведення до св!тового р!вп*я мсгролог!чного за6езт:ечення вс!х гйузей народного господарства держави' }{ауково-техн|чно[ та нормативно| Аокументаш||. }кранськиг{ центр стандартизац|| | мещолог![ (м. (и1в) став головною орган|заш!сю в сфер| пол!тики реформ з меролог|[ в !кра|н!. 9кр|_{й вйстолое !нтереси держави г:а м|жнародному р!вн|, гоцс необх!дн! проекти локумент|в по збережснн|о сдиност| вим!р!в в !кра[н[, п|дтимуе еталон1]у базу, виг:рс,(->ув0|!|'я ! сертиф!кацй на св!товому р!вл+!. шло забезпенус лоп!ру зшруб!жг:нх крв!|: в тор|1овому та }!ауково-техн !,:::ому сп ! вроб!:.: пиг 1тв!, Ф (.!1, $ойпо:цк<э, !,0,.|!76цщу|!'|, !!'|?, &*Фгг*иир, ]ф1.

Підходи до застосування концепції "невизначеності вимірів"

  • Upload
    -

  • View
    240

  • Download
    4

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Журнал "Інженерна геодезія" випуск номер 50/2004. С. П. Войтенко, І. В. Лапицький, П. С. Войтенко. Підходи до застосування концепції "невизначеності вимірів".

Citation preview

Page 1: Підходи до застосування концепції "невизначеності вимірів"

удк 528::]ё8

|#жжжжж

жж!щ*'*ж

*ж;ж1{]1ц

.ф.-,!*

,!:.$! :::|,

' :.!' '-::

:,:;;::{.:Ё_:,:]

,''!,

'|

.!

€.[1. 8ойтенкодоктор техн!нних наук

!.3../[апицькийкандидат техн|нних наук

[1.€. Бойтенко!глженер

п|дходи до зАстосувАння концвпц|г',нввизнАчвност| вим[Р| в''

Р озе;ая ну гп о з ас п ос уван ня ко л сце ттц!|' " н е вн3 н а че !! ос п1 васм ! р1 в,, пршо.6робц! результпап!в втоа|р!в, а пако:)ю ц1лях1! впрова0эюення"коншепц[э|'' у пракпнку забе''е,',,," е0цлтосп! вшмшр!в в !кра.сн!.

Бурхливому розвитц науково_техн!кно} революш|!' мц'''''"**еконойнних, торгових зв,язк|в спр|1яла пйписадта в щавн| 1875 р' 17-макра}нами св!у, в тому нисл! ! Рос|сто, й!>кнаролно| меринно[ конвенц[[.Була створена й|лснаролна орган|зац!я м[р ! ваги (момв) та ![ науковийп!дРозд!л _ й!жнФодне бюро м1р | ваги (мБмв). й!жнФодний ком|тетм!р | ваги (мкмв) став головним з пит,ань встановлення одиницьвим[рювань, !1н!х визначень та мугод|в в!дтворення.

Розробка' удоскона'|ення та застосуван!!я метрично{ системи м|рв[д!грають ! сьогодн1 в!окливу Роль у забезпечег*н! сдиност! вим!р|в. 1-{ес!1р!{яе станов]-|енню ! розвитку на:1!ональних меролог!ннгтх центр|в.

|1|сля розватгу €Р€Р в }кра!н| поста'!о питання орган!заш|| тарозвитку нац!оналтьно] меролог!ивог с.гужби. 0ходження в св!товесп|втовариство поставило псред мегролог!нною с-гужбою 9кра|ниприведення до св!тового р!вп*я мсгролог!чного за6езт:ечення вс!х гйузейнародного господарства держави' }{ауково-техн|чно[ та нормативно|Аокументаш||. }кранськиг{ центр стандартизац|| | мещолог![ (м. (и1в)став головною орган|заш!сю в сфер| пол!тики реформ з меролог|[ в!кра|н!.

9кр|_{€й вйстолое !нтереси держави г:а м|жнародному р!вн|, гоцснеобх!дн! проекти локумент|в по збережснн|о сдиност| вим!р!в в!кра[н[, п|дтимуе еталон1]у базу, виг:рс,(->ув0|!|'я ! сертиф!кацй насв!товому р!вл+!. шло забезпенус лоп!ру зшруб!жг:нх крв!|: в тор|1овому та}!ауково-техн !,:::ому сп ! вроб!:.: пиг 1тв!,

Ф (.!1, $ойпо:цк<э, !,0,.|!76цщу|!'|, !!'|?, &*Фгг*иир, ]ф1.

Page 2: Підходи до застосування концепції "невизначеності вимірів"

вкрай ак'цш1ьно' в

п|дви!дити вимоги|н'горесах входження до св!товогодо забе3г|ечеь|[!я м|к|]ароднот

],вим|р1в та визн:ш|{я послуг по вим!рах та випробуван!'|ях 3

м глобал;3а]д!| св!тово| торг!вл!' м|жнародгтого оп!.л:ьноготовар[в, проб;пем ох0рони навко,,!и|1!нь0го середовища.

вим 3авда}[ням € удоско|{а.||ення переосна[1|ення еталонно}[Фжав}|их орган!в метролог;чпо! с.г:ужби !кра:ни, !т

орган|в стандартг:зац!|, метролог!| ! сертиф!каш||у!\4 засобами вим|рювап*ь. 3край вФкли8о дотримуватиськер|вних документ1в розроблен:тх й!жнаролно:о оргаг.д!зац!с:о

метролог1| (мо3м) сгворено[ в жовтгп! 1955 р. 3а пер|од з1999 р. мо3м було розроблено 26 таких локумент|в 3 участю

шх метролог!в'

я сдиносг| вим!р|в пов'язане з розробкою теор!.{вим|рювань, яка ро3кривас пр!!ро.щ/ метролог![ як науково|' ||осг|йне лроникнення матемагики в прикладн| |{ауки' в! в метролог!ю, пов'язано з бурхливим розвитком !нформа:х||,

знань !]ро вим!рюваг*ня ,та ко.']а практичних зш:ан, 1хньомую. !е вимагас розробки :гових п!дход1в до'гочп*ост! вим1р|в

вимогамивико|{анн| геодс3ичних вим!р!в :тайб|льтш в{рш!ивимис отриманг|я за 1х результатами к|льк!сних та як!с:*их ог!!нолс

величин | !!н1х гтохибок. 9 шьому зв'яз(} пост|йно п!дви-вимоги до по|!яття "похибки вим|р|в'', розробки 3астосуван}ш

математичного !|парата для на.г:!йного описування !1.

роках 20_го стол|ття в|'|!{иш1а концеп:{|я невизначеносг!

]' |{а перш:пай [|о|тяд' 1снугона концец!я <г:охибок вим|р!в> таконцепц|я (невиз'{аченост! вим!р|в> мають адекватг.п|

! вим!р1в. Ёова ко:+цепц|я <невизначеност! вим!р1в) виниклавпливу нових наукових :папрям|в к!берасгики, теор|1

тсор|| гприйнятгя р!:пень, математично] статистики'нових тип|в математичних моделей вим!рловань'

в галуз1 аншд!тичгдо1 х!м|!, соц!с:лог1!, меди.цини та !нцдихьня.,|и конце!:ц|| похибок з щаииш|йно| м9щолог||, коли

т!.т:ьки ф|зи,{!ту величиЁ[у. 8им|рювання ро3|тядш]и якня 3 о,)]иницстс: м!р;.:. Фсновою сдг.г::ост! вим!_р!в бу.г:и

Page 3: Підходи до застосування концепції "невизначеності вимірів"

стандартизован| одиниц1 величин' а похибку розгляда.,ти як в|д_хиле!{|{я

результац вим!ру в!д ;сти|{ного 3}|а[!ення вим[рюванот всличини' це !

призвело до прийняття "концег:ц!! невизнач9}|ост!" [3|.(онцепц1я :тохибок базувалась на засобах вим{рювань. Ёова

концелтц|я базусться на взасмод!| "об'€кт вим!рловань * засобивим!рювання''.

€л!л зауважити' що впровадження новот концепц!| привод!{ть досуттсвого переосмислення фах|вшями питань забезпечення едивост1вим!р|в, визначення к!льк|сних та як|сних характсристик вим|рянихвеличи}|.

|]и'дан:*я 3астосуван|{я концопц|! неви3]!а!!еноот| вим|р|в дета.'|ьно

розглянуте в матер1алах до 125-т р1ч*тиц| йещинно| конвег:ц1! [2,3,4]. 1'''

3аотосуван|{я стави1ъ ц|лий рял проблем до адаптац|] нац1онш:ьно|нормативно| локументаш|| з мещолог|| 1 стал*лартиза:]!1, переп|дготовкиве;]икого кола фах|вц!в 1 особ.т:иво розробки програм навнш:ьних куро!вз| сгандащизац|[ ] мстролог1[ у вищих н€шч€шьних закпадах !кра!ни,п|дготовки й видання п|лрунник|в, навчш|ь}|их пос!бниЁв, методичнихвкш|вок. Бсе це дооить в|дпов!дальгл! й складк! 3авдання.

€ьогодн| в!тчизгдя:*а мсролог!я повн!стю 6шусться на конгдепц|[

"похибок вим1р!в''' 3 точки зору !! використання в геоде3ичн!й гацз! невикпикас нар!кань, вона дооить проста ! зруяна. | найголовн|д||е' що нан!й сьогодн! базусгься воя нормативна документац!я" математи1|нао6робка результат!в геодезичних вим!р!в у наукових д0слиженнях,навч€ш[ьному пр0цсс! та вир!шеглн| практин:.:их завдань :эодез!] в

буА|ве,л:ьно-мо}!п!кному виро6ництв|'Разом з тим входження }кра!ни в св!тове сп!втовариство ставить

бар'сри выасл!док }{еу3годжених споооб!в визначення точност1 вим!р!в !

воде до уосо6лег:ня нац|онатьно] ме.гролог!!'. в св!тл! концепц!!"невизначеност! вим|р!в'' нам нео6х!дно терм|ново розро6нти питанняпро забезпонення единосг! вим|р1в.

Ро3глянемо основн| вйм!нноог! м1ж концепц!сю .'похибок вим'р!в''т'а концег:г{{ею "невнзначсност! вим|р!в" [3]. в концепц|| ..похибок'':

а) маемо в!дх!д в|д Ф4диц!йвог0 6азового п0няття !стинногозначонш|.вим!ряно1 вФ|ичини | похибки до невизначеного з|{8ченнявим|ряно| величи|{и' вваФ|иок цього поняття похибки вим|ру цбитьсв{й сенс;

30

Page 4: Підходи до застосування концепції "невизначеності вимірів"

('| пор;внювання з м1рою * розглядасться як один !3

шуканот ве'личини;

:вим1ряних ве'!ичин' ш.п'о збер!гатот'ься, в!дновлюються !

в концепц!| неви3наче}|ост| використову|оться

ри ви3|{ачення вим!рювано1 велинини1

под|лятотьоя |{а систематичпд1 та випадков!, а

затипамп А та 3;

титту 3 використову1оть апарат суб'сктивно|

коли ймов1рн!сть характеризуе м[ру дов1ри, а не

"невиз}[аченост|'' враховують в3а€мод1ю "об'скт

засоби вим|рювань'' на в!,т1м|ьпу в!д кот*цепц!| "похиб0к'"

похибки засоб!в вим1р:овань.

|{аведених розб!жностей ||ок&)уе' гцо в ц!лому основн!

1яття з теор|| ймов!рноотей 'га м&тематичпло] статистики' як1

в концег:ц!] "похибок вим1р|в'' ма[оть сво€ м|сце | в

вим|р|в''. 1 'гому немас серйозннх труднощ!в

ново! концепц1| невизттаче:тос'г|. '|'ут можрь б|льше

'епсгивпт! пр|'|чини'

тради:д|йно| меролог!! поглиблюготься з бурхлг:вим

]["{аукових наг:рям1в з к1берноти'{ного характ€ру' в яких

в!д!грас "неви3начеп:1сть''. 1ак, ш1я м1{о)|шни ступ|нь не_

залежить в!,гд к!лькост1 !1 елеме:;т!в' 1_1ри пх зб1льше:л:'п!

буАе зроотат'и, а ймов!рг:[сть в*тбору д'|я ко)(([|ого

знюкуватисьприклад ма]€матичнот модел| вим!ру шуканот ве'г[ичи-

шукана величина у о1римана 3 у-1, $2', "', х,? 1|{ших вим!ряних

,|т' "ож'а

3аписати функш1ональну залсжн!сть р!внян*пям

у = [ (11' ,2, "', *'),

або вих|дна величина;

рян| а6о вхйп:1 величи|{и, як| впливак)ть на розм1р вих!дно|

|16у**ш|',*",'

(|)

залежн{сть / тпагалус функш|ю для нелрямих

форма в1дома' Ёаприклад, переви[цення в

' коли [|

Page 5: Підходи до застосування концепції "невизначеності вимірів"

тРи['о!{ометричному н!велюваптн! ви3начасться черсз вим!рявертикапьний кут та в!лстапт! м!хс к!нцевими точками.

Б концепг][| "невизначеноот! вим!р1в'' вв€ркасться' що функш|я

./ _нев|лома ! може бути визнанена за отепеневим рядом' на'|ейлора, ш'|яхом регрес1йного або лиоперс|йх*ого аншп!зу визначаютьоц!нки парамер|в модел|.

йаемо {нш! в!дм!*лггост[' ?ак, у р!внянн! (1) велинини х; вважа-ються вим!ряпими в |{епрямому способ|. 3 концепц![мн0жи!{у вх1дних величин х, розпод|ляпоть за типом Авизначаються безпосерелньо в про:{ес! вим!рюва:*ь, та за.гипом 6,в!дом! |з зовн!шн!х джерел (експертних оц!нок, ,глов!лник!в, резувиконаншх досл|джень та !н.)' 1ак| положення € принципово вакливимп|с суттево в!лм!нними [3].

1ому, д.лтя узгоджен}|я заруб!л<них та в1тчизняних нормативних,поцмент!в в умовах т!сного сп!вроб!тништва ! входження 9кра|ни всв!тове сп|втовариство, перех!д до ново| концепц!| невизначеност! стаевкрай актуш:ьглим.

11ерехй до п*ово[ концепц!| (неви3наче|{ост| вим!р|в> :тощебуе

розв'я3агпл{я деяких орган!заш!йних та законодавчих питань |, в перш:учорц' питань з п|дготовки кадр!в. фя цього пор!бен певн|ай иас,протяг0м яког0 мо'(уть бри розроблен1 р1зг.л! схеми впровадження ново1концепц||. |{а иац| погляд' зас.,уговують на увац пролтозиц1[|_.Р. }{ежиховського [4] :

1) терм!ни, г:ов'язан! :. кевизначен!отю, в документи лержавно|системи вим|р!в (!..€Б) не вводити' при з!ставлешн! в!тчизшян!{х тазару6!жних документ!в керуватися в|дпов!дними сп|вв!дно_ц:ент*ями м!ждвома контдепц1ями;

2) засгюсовувати концепц|ю }{евизначе|.:ост| т|льки при вико-нанн|

роб!т, вим|рювш1ьна 1нформац|я яких пеРедасться за меж| }кра|ни;3) застосовувати вира)кенг:я точност[ вим|р|в у обох кон-цепц|ях;

характеристики концепц!| невизначеност! застосовувати лиш!е длянещалиц!йних вим!р|в (х!м!'п*ий анал!з, ооц!олог!чн! досл!дження .га

!н.); хараю'ериотики точ:*ост! геодезичн!.|х вим{р|в мо'(на визначати законцепц!сло "похибок вим!р|в'';

4) в!,гдмовитись в|д концепц!| ,'похи6ок вим|р1в'' ! посгуповоперейтп ло'герм1ш!в концепц!['1;евизп;а'леност.| вим1р!в''.

з2

Page 6: Підходи до застосування концепції "невизначеності вимірів"

що в перех!дному пер|од| най61льшп[ щупношт! булуть

сприйняттям |широким заг.шом фах!вш1в поняття

вим!р1в''. А тому вир!шення проблеми впровадже}1ня

,поцебус обговорення широким колом зац1кавлених

п!дприсмств ! орган!заш1й' вищих навчальт{их

€писок л|терацри

ё.![., ||апшцькцй 1.Б' !,о питання сучас}|ого п!дходу

геодезичн|{х вим!рювань // 1нжснерна тэошез!я: Ёащ'-

'_ (.: (Ё9БА, 2002' - с'55_57.

к 125-й годовщине йерической конвенции' ]1'|('

конвенция и законодательнш! метрология' * й':

* с.15_|6.

й'Ё. (онцепция нсопределенности измерений'*й':

-с.2Ф26.Р.|'. 8неАренис понятия (нео!|ределенность

в отечествс!'!ну[о м91рологи\|еоцю прасгиц' * й': '1'ехника'

[! а0 !йсао.:у а ё о реёк олеа1[ 3. 0 3 - 2 0 0 4

,-1