如何计算不确定性预算的迟滞量伟德之道

如何计算迟滞不确定度伟德之道

简介

滞后是一个源的不确定性伟德之道这影响到许多类型的测量设备及其相关的测量结果。在互联网上快速搜索,你会发现许多致力于迟滞现象的研究。如果你看一下制造商手册和数据表,你可能会找到与滞后相关的规格。然而,你通常不会在实验室的不确定性预算中看到迟滞。伟德之道

当我读到许多现有的研究时,大多数都与电滞和磁性有关。直到被搜索出来机械或弹性迟滞我开始发现这些信息对大多数校准和测试实验室都是有益的。

然而,你不会找到很多专门研究测量设备影响的论文。

因此,我决定创建一个关于滞后的校准和测试实验室的指南,所以你可以考虑在你的伟德之道预算的不确定性(如果适用的话)。

在本指南中,您将了解关于迟滞的以下信息:

  1. 滞后是什么
  2. 为什么迟滞很重要
  3. 什么时候应该包括迟滞
  4. 如何减少迟滞
  5. 计算迟滞的公式
  6. 如何进行滞回测试
  7. 如何计算滞回


滞后是什么

根据牛津英语词典,滞回是一种物理性质的价值滞后于引起它的效应变化的现象。


滞后的定义

根据美国国家航空航天局,滞回是结构对加载和卸载的响应,通常与荷载循环下的能量损失有关,因此与结构阻尼有关。

这是我最喜欢的定义。

对您来说,它意味着您在增加负载、力、压力等时的测量结果与减少负载、力、压力等时的测量结果不相同。如果在进行测试或校准时没有考虑到这一点,则会给结果增加额外的不确定性。伟德之道


图表中的迟滞例子

如果这种情况发生在您的测试和测量设备上,并影响了您的测量结果,您可能需要考虑在您的伟德之道预算的不确定性


为什么迟滞很重要

迟滞很重要,因为它有助于伟德之道测量结果的不确定度

如果您不了解迟滞的影响以及如何减少它们,那么在执行测量时可能会得到错误的结果。更糟糕的是,您可能会将此错误传递给客户的测量结果,而双方都不知道。

在某些情况下,这对你来说可能不是什么大问题。然而,当您将风险和成本纳入评估时,您的想法可能会改变。

试着为你的错误付出代价。如果您的测量错误导致了经济损失(与故障、维修、停机或不合格工作相关),您会对迟滞有不同的看法吗?

如果你的测量误差影响了人类的健康或生命,你的观点会改变吗?

虽然通常情况不是这样,但是您应该意识到测量错误的风险和后果以及它们可能造成的负面影响。这就是为什么迟滞现象很重要。

如果你很好奇,只做一个谷歌搜索迟滞。你会惊讶于有多少关于这个话题的研究已经发表。


什么时候应该包含迟滞现象

考虑迟滞现象伟德之道不确定性分析当众所周知影响您的测量系统类型或对您的测量结果有影响时。

滞回现象可能发生在各种类型的测量设备和系统中,包括:

  • 电气测量设备,
  • 机械测量设备,以及
  • 热力学测量设备。

检查设备的制造商手册和规格找出迟滞是否被认为对你的测量结果有影响。如果制造商没有指定,您可以通过阅读您的测试方法或校准程序找到更多的信息。

如果提到了迟滞现象(并给出了它自己的规范),它很可能是重要的,应该包括在您的不确定性分析中。伟德之道如果没有,你可以从你的不确定性预算中省略它。伟德之道


制造商数据表中的迟滞量规格

只是确保在决定是否将其纳入不确定性分析之前做了一些研究。伟德之道


如何减少迟滞

迟滞是不可避免的,但是它的影响可以被最小化

为了减少迟滞的影响,通常的做法是在使用或校准设备之前进行锻炼。这意味着你应该在使用你的设备之前多次加载和卸载。

大多数制造手册、校准程序和测试方法都推荐这种做法,以努力减少迟滞的影响。

看看下面的摘录。我从一些手册、方法和程序中收集了一些说明,建议在使用设备前进行锻炼。

CDI多重测试手册:扭矩扳手校准


减少扭矩扳手校准中的滞后

CDI多重测试手册:扭矩传感器校准


减少扭矩传感器校准中的滞后现象

Heise CM压力表手册:使用和校准


减少压力表校准中的滞后现象

ASTM E74:力测量仪器的校准和验证


减少力校准中的滞后

NAVAIR 17-51MP-006:液压和气动压力表和开关


减少NAVAIR 17-51MP-006的迟滞

如果您使用的设备可能会受到迟滞的影响,您可以通过在使用或校准前对设备进行测试,将影响降到最低。根据上面的陈述,似乎最好的做法是在使用设备之前至少锻炼3个周期(加载和卸载)。


滞回的计算公式

当您需要为不确定性预算计算迟滞量时,您可以使用两种方法。伟德之道

方法一:中高档与低档次之间的最大差异


滞回公式法

这种方法是最常见的。你可以在许多文件中找到它,包括:


NIST半导体技术统计手册

这个方程考虑了整个测量范围内加载和卸载之间的差异。这种方法的好处是,您将找到最大迟滞误差,无论它发生在范围的什么地方。

然而,这种方法的问题是你可能会混淆偏差和线性,这将导致你夸大估计的不确定性。伟德之道

方法二:中档和零档的中档和低档的区别。


滞回公式法2

这种方法比第一种方法不常见。我在MSL技术指南25:校准天平几年前,他决定试一试。

今天,MSL在他们的技术指南25中替换了这个公式,但我有时还是喜欢使用它。我喜欢这个方法,因为它考虑到了零点的变化。

然而,它只评估中等尺度的迟滞。这可能是一个问题,因为最大的差异并不总是出现在中等规模。在使用这个方程的时候一定要考虑到这一点。


如何进行迟滞测试

只要你有设备,进行迟滞试验并不难。只需按照下面的说明操作即可。

否则,你的校准报告中可能已经有数据了。如果是,则不需要执行此测试。你可以继续分析数据。

方法一:中高档与低档次之间的最大差异

1.选择一个项目进行迟滞测试(例如磅秤、压力表等)
2.选择设备进行比较。
3.在测试前尽可能使用必要的设备。
4.在无负载的情况下,将被测单元调零并记录结果。
5.逐步增加被测单元的负载(例如10%的增量),并在每一步之后记录结果。
6.以相反的顺序逐步减少被测单元的负载(例如10%的增量),并在每一步之后记录结果。
7.分析结果。

方法二:中档和零档的中档和低档的区别。

1.选择一个项目进行迟滞测试(例如磅秤、压力表等)
2.选择设备进行比较。
3.在测试前尽可能使用必要的设备。
4.在没有施加负载的情况下,将被测单元调零,并记录结果(yZ1).
5.将被测试单元加载到全尺寸的50%,并记录结果(yH1).
6.将被测单元加载到100%全尺寸。
7.将测试装置上的负载减少到全尺寸的50%,并记录结果(yH2).
8.将负载减少到零,并记录结果(yZ2).
9.分析结果。


如何计算迟滞

如果您有来自内部测试的测量结果或校准报告,您就可以准备计算迟滞。只需选择您想要用于分析的方法,并遵循下面的说明。

方法一:中高档与低档次之间的最大差异

1.创建一个表。

在Microsoft Excel中创建一个类似于下图的表格。

计算迟滞量方法1在excel中创建表格

2.输入您的高档结果。

在高档列中输入高档测试的结果。

计算滞回法1输入高档结果

3.输入您的降级结果

在downscale列中输入降级测试的结果。

计算滞回法1输入降尺度结果

4.减去高档的结果(y高档)由下尺度结果(y低档次的).


计算滞后方法1上档次vs下档次

5.求第4步结果的绝对值。


计算迟滞量的方法1求绝对值

6.重复步骤4和步骤5的每个测量结果,包括高档和低端。


计算迟滞量方法1重复上一步

7.找出差值最大的结果。


计算滞回法1求最大差值

你的滞后结果


计算滞回法1的最终结果


方法二:中档和零档的中档和低档的区别。

1.创建一个表


计算迟滞量方法2在excel中创建表格

2.输入您的高档结果。


计算滞回法二输入高档结果

3.输入您的降级结果。


计算滞后方法2输入降尺度结果

4.减去高档的结果(y50%,高档)由下尺度结果(y50%,缩减规模).


计算滞后方法2 50%高档vs低尺度

5.减去高档的结果(y0%,高档)由下尺度结果(y0%,缩减规模).


计算滞回方法2零上档次vs下档次

6.将第5步的结果除以3(即3)。


计算滞后量的方法2除以3

7.用步骤4的结果减去步骤6的结果。


计算滞量方法二减去中尺度和零

你的滞后结果


计算滞回法2的最终结果


结论

滞后是一个源的不确定性伟德之道许多人认为这一点很重要,但大多数不确定性预算都不包括这一点。伟德之道许多方法和程序都给出了帮助减少迟滞的说明,但您很可能无法消除它。因此,你应该在你的不确定度分析中考虑它,并将它包含在你的伟德之道伟德之道预算的不确定性如果适用的话。

这本指南给了你很多关于迟滞的信息;它是什么,为什么它很重要,什么时候把它包括在你的不确定性预算中。伟德之道此外,您还应该学习如何执行迟滞测试以及如何分析结果进行不确定度分析。伟德之道

有了这些信息,您应该能够轻松地计算迟滞,并将其添加到您的不确定性预算中。伟德之道

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关于作者

理查德·霍根

理查德•霍根(Richard Hogan)是总部位于美国的咨询和数据分析公司ISO budget, l.l.c.的首席执行官。伟德国际注册送25服务包括测量咨询、数据分析、不确定度预算和控制图。伟德之道Richard是一名系统工程师,在计量行业拥有实验室管理和质量控制经验。他擅长不确定性分析、工业统计和过程优伟德之道化。理查德拥有弗吉尼亚州诺福克市老道明大学工程学硕士学位。请与理查德联系LinkedIn

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