УДК 53.089.6.001.24:629.7.05
Группа Д02
ь
со
ОТРАСЛЕВОЙ стандарт
СИСТЕМА ЕДИНСТВА ИЗМЕРЕНИЙ
ПРИ ИСПЫТАНИЯХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ На ,г
Аппроксимация градуировочных характеристик
ОСТ 1 00108-73
Взамен 922АТ
ОКП 75 4330
Распоряжением Министерства от 27 декабря 1973 г.
Nt 087-16
дата введения 1 июля 1974 г.
Настоящий стандарт устанавливает метод определения числа измерений при градуировке, оценки коэффициентов полинома, правильность выбора его степени для измерительных преобразователей, используемых при летных испытаниях летательных аппаратов.
Издание официальное
ГР 3035 от 06.02.74
Перепечатка воспрещен
аOCT 100108-73стр.
. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Градуировочная характеристика средства измерений, используемая при обработке результатов летных испытаний, должна иметь вид степенного полинома:
К
х* ао + а<У+CL2 У + ...+a.gy , где JC - входной сигнал средства измерений;
у - выходной сигнал средства измерений;
К - максимальная степень полинома, которым выражена градуировочная характеристика рассматриваемого средства измерений.
Градуировочная характеристика определяется оценкой неизвестных коэффициентов^полинома ал, a.j ,....£Zvno методу наименьших квадратов на ос-
новании имеющихся значений jc и У .
Оценка градуировочной характеристики производится при условии, что результаты прямых измерений входной величины имеют погрешности не более 0,3 от погрешности выходной величины.
Проверку соответствия результатов градуировки проводят на стадии аттестации средств измерений.
Максимальная степень полинома X определяется по результатам аппроксимации градуировочных характеристик 5-10 однотипных средств измерений.
При определении максимальной степени полинома градуировка производится для значений входной величины JC , равномерно расположенных по диапазону измерения этой величины.
Число точек Измерения принимается не менее 20.
При каждом значении входной величины JC производится одно измерение выходной величины У.
Пример определения максимальной степени аппроксимирующего полинома приведен в справочном приложении 1 к настоящему стандарту.
Число измерений при построении индивидуальной градуировочной характеристики определяется по формуле;
s£^sxc>
X ' ь
где S„ - среднеквадратическая погрешность средства измерений;
ХС - среднеквадратическая погрешность аппроксимации.со
OCT 1 00108-73 стр, з
1.9. График зависимости отношения -=— от числа измерений для полиномов
5Хе
различных степеней приведен в справочном приложении 2 к настоящему стандарту,
1.10. Градуировочные точки располагаются равномерно по рассмаривае-
мому диапазону.
1.11, Погрешность оценки характеристик уменьшается,3 если градуировка
производится в /) точках и при таких ния у, определяется по формуле:
значениях X;, для которых значе-
к
где Ту - значения корней полинома, представляющего собой коэффициент при £ в разложенииll-StZ + Z2' по степеням Z .
Величина #у для K-j, = 2*6 принимает следующие значения:
ДИ|СЯ
=-1; «2-1;
-1; ^-0; ij=l;
= -1; t2 =-0,4472;
= —1; 12 =-0,6550;
= -1; І2 =-0,7650;
fy =0,4472; ^=1;
Tj=O; h =0,6550; І5=1;
t3 =-0,2852; =0,2852; = 0,7650; ^ = 1.
При каждом значении JCf или при близком к нему значении произво- одно или более повторных измерений выходной величины у . Кроме того,
для контроля правильности функционирования средства измерений в промежуточных точках производится несколько дополнительных измерений.
2. АППРОКСИМАЦИЯ ГРАДУИРОВОЧНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК
2.1. Аппроксимация градуировочной характеристики для постоянной по диапазону погрешности рассматриваемого средетва из мерен ий
2.1.1. Расчет ведется на основе имеющихся значений xi}Xz, и а также абсолютного значения среднеквадратической погрешности S градуиро-
вочных точек.
2.1.2. Значения исходных величин X и У
приводятся ( нормализуются)
к диапазону
измерения f О, 1J по формулам:
~п ~
- нормализованные значения величин
2.1.3. Среднеквадратическая погрешность нормализуется по формуле:
О
Хп
Примечание: Символ Г
означает
транспонирование матриц, а символ '-1'-
их обращение.
«V*
Определение коэффициентов полинома CZ .О' ,О' для нормированных X
О Q * 1г 1К
и У производится по формуле:
ОТО Ото
а*(УтУ^ УТх ,
о
о
С2
°2 ' ° к!;
Уп Ч • • •Ч УП
где
Инв. Я» дубликата Лит.изм.
Ниа, Jfe водлииияка 1671 № изв.
изменяющейся по диапазону погрешности рассматриваемого
средства измерения
2.2.1. Расчет ведется на основе имеющихся значений и У^У^...^
а также абсолютных значений среднеквадратических погрешностей А А
градуировочных точек.
2.2.2.
Определение коэффициентов полинома О......Дў производится по
О/ 7* /л
формуле:
Ог-іО -і О т -1 О а. - (У W У / £/ И/ ,
S.
о
Нормализованное значение погрешности определения величины JC«
по полученной в результате аппроксимации градуировочной характеристике при о
заданном нормализованном значении У^ находится по формуле:
°2
Аппроксимация градуировочной характеристики дл
я
Нормализованное значение погрешности определения величины Xj по полученной опенке градуировочной характеристики при заданном нормализован- о
ном значении У; находится по формуле:
°!
Определение степени полинома производится проверкой неравенства:
^2}53£. ,
О
опенки по полиномам степени
и (К -1) значений величины
X; при заданном У; ;
г »
нормализованное значение среднеквадратической погрешности определения величины JCy по полиному степени (Х-1).
Первоначальное значение степени К не должно быть менее 7. Если неравенство не выполняется, то в качестве аппроксимирующего принимается полином степени К .
Если неравенство выполняется, то степень полинома уменьшается на единицу и неравенство проверяется для следующей пары полиномов, т.е. полиномов степени ( К -1) и ( К -2) и т.д.
Проверка прекращается, как только неравенство в какой-либо точке не выполнится. В качестве действительного принимается полином, степень которого в сравниваемой паре высшая.
Неравенство следует проверять в пяти-десяти точках характеристики, равномерно расположенных по диапазону выходной величины У .
Пересчет полученных коэффициентов полинома к значениям, соответствующим не нормализованным значениям величин X и У , осуществляется по формулам:
7 / X , 1 кX ос ~
г 4 rL-&
і Х1 1 У-/ L!
гдеA= = L'' a-<w- ’
П
4-й степени
ример определения коэффициентов для полинома приведен в справочном приложении 3 к настоящему стандарту.Характеристикой рассеяния градуировочных точек относительно полученного аппроксимирующего полинома служит значение среднеквадратического откло
нения, которое в единицах измерения входной величины определяется по формуле
-
о
где X; С
нормализованное значение входной величины X , полученное при градуи-0ровании;
X: - нормализованное значение входной величины х, оцененное по полиному. 4*
П
И и в. № дуйвмта Лит изм.
Ин. )fe водмтка 1671 Я* взв.
ример оценки индивидуальной градуировочной характеристики средств измерений приведен в справочном приложении 4 к настоящему стандарту.Справочное
Пример определения максимальной степени
аппроксимирующего полинома
Для определения максимальной степени полинома градуировочная характеристика задана 21 парой значений X и у . Градуировочные точки располагались равномерно по диапазону величины X . Результаты полученных измерений приведены в табл. 1.
Таблица 1
Номер измерения |
Значение входной величины X |
Значение выходной и величины Я |
Номер измерения |
Значение входной величины JC |
Значение выходной величины Ь |
1 |
0,00 |
0,144 |
12 |
5,52 |
0,656 |
2 |
0,51 |
0,192 |
13 |
6,02 |
0,693 |
3 |
1,01 |
0,228 |
14 |
6,52 |
0,756 |
4 |
1,51 |
0,275 |
15 |
7,03 |
0,795 |
5 |
2,02 |
0,317 |
16 |
7,53 |
0,858 |
6 |
2,52 |
0,365 |
17 |
8,03 |
0,894 |
7 |
3,03 |
0,406 |
18 |
8,53 |
0,950 |
8 |
3,53 |
0,464 |
19 |
9,04 |
0,989 |
9 |
4,03 |
0,498 |
20 |
9,54 |
1,017 |
10 |
4,53 |
0,554 |
21 |
10,04 |
1,061 |
11 |
5,03 |
0,595 |
|
|
|
В результате аттестации было установлено, что для средства измерений рассматриваемого типа погрешность постоянна по диапазону, а значение среднеквадратической погрешности градуировочных точек равно 0,06 ед.
В результате обработки данных было установлено, что рассматриваемая градуи ровочная характеристика может быть аппроксимирована полиномом 3-й степени со следующими значениями коэффициентов:
0.0 =-2,110; 0.^15,366; =-8,686; а3=4,667.
Значение среднеквадратического отклонения равно 0,073 ед.
Степень полинома выбиралась на основании данных, приведенных в табл.2.
Таблица 2
з $ |
0 |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1,0 |
|
1,324 |
0,586 |
0,548 |
0,558 |
0,603 |
1,305 |
Я. 0/ °/’6-5 '° |
1,370 |
0,687 |
0,678 |
0,694 |
0,700 |
1,349 |
Я °/ °/’5-4 ‘° |
1,122 |
0,660 |
0,508 |
0,512 |
0,678 |
1,081 |
Продолжение табл. 2
4 |
0 |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1,0 |
ч-з 4° |
0,425 |
0,164 |
0,263 |
0,281 |
0,164 |
0,384 |
^г?з-2 |
-0,641 |
-0,343 |
-0,054 |
-0,096 |
-0,397 |
-0,610 |
$/’2-7 % |
0,293 |
0,449 |
0,166 |
0,160 |
0,433 |
0,308 |