Введение в метрологию. Измерения и их классификация. Погрешности измерений. Информационно-измерительные системы, страница 6

- линейно-угловые измерения, включая динамические (измерения положения и скорости снаряда в стволе и по трассе, измерения начальной скорости снаряда),

-  тепловые измерения (например, температурные измерения в стволе),

- измерения давления газов и напряжения в стволах, измерения вибраций и др.

Процессы, происходящие в стволе пушки в момент выстрела являются интенсивными и быстроизменяющимися. Это налагает особые требования к пределам измерений и к быстродействию измерительных приборов. 

Так, например, начальная скорость при выстреле не может превышать скорости распространения звука в образованной газовой смеси ( до 2200 – 2500м/сек ) в стволе, что и является верхним пределом V_max для измерения начальной скорости.

В тоже время,  величина V_max определяет требования по быстродействию для измерения скорости распространения снаряда в стволе посредством индуктивного метода, или рентгеноскопического метода. Полное время пролета снаряда в стволе не превышает T= V_max / L , где  L – длина ствола. Примем, L = 1м, что соответствует Т = 0.4 милисекунды.  Соответственно, временное разрешение измерительного прибора должно составлять микросекунды Такое временное разрешение может быть обеспечено только очень быстродействующими методами измерений, такими как электрические (например, индуктивные), оптическими (только для задач внешней баллистики), рентгеновскими. Окончательный расчет быстродействия определяется необходимой точностью определения скорости снаряда.

Если анализировать график распределения давления газов по длине ствола в процессе выстрела, то его максимальное значение может составлять до P_max = 5000 – 6000 атм., а давление при выходе из ствола может составлять порядка 1000 атм.. Эти требования являются основой для измерений давления в стволе.

Величины  T, P_max , V_max  являются основой для правильного планирования измерений и выбора измерительных приборов в артиллерийской практике.

Таблица основных требований к стендовым

испытаниям

1.5. Оценка измеряемого параметра по ограниченному числу измерений

1.5.1 Точечная оценка измеряемого значения

Обычно в ходе испытаний проверяется соответствие того или иного показателя качества заданным заказчиком требованиям. Считают, что система успешно прошла испытания, если ее параметры, полученные по результатам испытаний, будут не хуже  заданных в тактико-технических требованиях (ТТТ). Из-за наличия систематических и случайных погрешностей измерений определить истинные значения параметров технической системы практически невозможно, поэтому в результате испытаний определяются не сами параметры, а их статистические оценки.

Такая оценка, называемая точечной, зависит от самого оцениваемого параметра Х, и от количества измерений (испытаний) N . К оценке предьявляется ряд требований, определяющих ее пригодность для применения [1,2]:

-  состоятельность, (при увеличении числа измерений она приближается к точному значению Х ),

-  несмещенность, (ее математическое ожидание равно оцениваемому параметру Х ),

-   эффективность,  (ее дисперсия меньше дисперсии любой другой оценки данного параметра).

Примером такой точечной статистической оценки математического ожидания измеряемого параметра Х, удовлетворяющей всем трем требованиям, служит среднее значение [1,2]:

,                                     1.2

где     N – число измерений;

x_i – результат i-го измерения.

Точность таких оценок характеризуется близостью экспериментальных данных к действительным значениям параметра объекта.