Алгоритм і комп’ютерна програма визначення високоточного значення фізичної величини та параметрів нестабільної функції перетворення

Abstract

Метою роботи є розробка алгоритму та комп’ютерної програми, які спрямовані на отримання високоточного значення фізичної величини при нестабільній функції перетворення сенсора, визначення поточних значень параметрів функції перетворення та встановлення їх належності до меж допуску. Методика: теорія та методи надлишкових вимірювань фізичних величин для коректного використання методології надлишкових вимірювань, теорія похибок для визначення й оцінки похибок, теорія алгоритмів для структурованої побудови алгоритмів, аналітичні методи аналізу процесів перетворення сигналів, методи математичного моделювання та чисельні методи для розв’язання нелінійних рівнянь величин і систем рівнянь величин, методи комп’ютерного аналізу для логічної побудови програмних компонентів. Запропоновані алгоритм і побудована на її основі комп’ютерна програма для обробки отриманих результатів вимірювань дозволяють: 1) за рівняннями надлишкових вимірювань визначити високоточне значення шуканої фізичної величини, яке не залежить від змін параметрів функції перетворення; 2) визначити поточні значення параметрів нестабільної функції перетворення; 3) встановити якісні показники відхилень кожного з параметрів функції перетворення сенсора. Розроблений алгоритм роботи надлишкових вимірювань при лінійній і нестабільній функції перетворення і його комп’ютерна реалізація створюють можливості для проведення розрахункового експерименту та подальшого дослідження його результатів. Реалізація алгоритму та комп’ютерної програми з використанням методу надлишкових вимірювань дозволяє безпосередньо проводити ефективні дослідження надлишкових вимірювань при нестабільній функції перетворення сенсора та визначати високоточне значення шуканої фізичної величини. Крім того, завдяки визначенню поточних значень параметрів функції перетворення стає можливим визначення метрологічної надійності сенсора із заданими відхиленнями.

The purpose of the work is the development of an algorithm and a computer program aimed at obtaining a high-precision value of a physical quantity with an unstable transformation function of the sensor, determining the current values of the parameters of the transformation function and establishing their compliance with tolerance limits. Theory and methods of redundant measurements of physical quantities for the correct use of the methodology of redundant measurements, theory of errors for determining and estimating errors, theory of algorithms for the structured construction of algorithms, analytical methods of analysis of signal transformation processes, methods of mathematical modeling and numerical methods for solving nonlinear equations quantities and systems of equations of quantities, methods of computer analysis for the logical construction of software components. The proposed algorithm and the computer program built on its basis for processing the obtained measurement results allow: 1) to determine the high-precision value of the desired physical quantity, which does not depend on changes in the parameters of the transformation function, based on the equations of redundant measurements; 2) determine the current values of the parameters of the unstable transformation function; 3) to set qualitative indicators of deviations of each of the parameters of the sensor transformation function. The developed algorithm for the operation of redundant measurements with a linear and unstable transformation function and its computer implementation create opportunities for conducting a calculation experiment and further research of its results. The implementation of the algorithm and computer program using the method of redundant measurements allows to determine the high-precision value of the desired physical quantity and directly carry out effective studies of redundant measurements with an unstable transformation function of the sensor. In addition, due to the determination of the current values of the parameters of the transformation function, it becomes possible to determine the metrological reliability of the sensor with given deviations.