2. mÕÕteteooria pÕhialused 2.1. mõõtmise...

64
Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut Raivo Teemets Mõõtmiste alused 2012DK 2. Mõõteteooria põhialused 1(68) ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II 2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõisted Mõõtmine on menetluste kogum, mille tulemusena saadakse mõõdetava suuruse väärtus. Mõõtmine kujutab endast mõõdetava suuruse võrdlemist selle suuruse võimalike väärtuste skaalaga, mis on ühel või teisel viisil eelnevalt konstrueeritud. Mõõtmine algab suuruse defineerimisest ning mõõteprintsiibi, -meetodi ja -toimingu valikust.

Upload: others

Post on 10-Jan-2020

2 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: 2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõistedegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_2.Teooria_pohialused... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II 2. MÕÕTETEOORIA

Elektriajamite ja

jõuelektroonika instituut

Raivo Teemets Mõõtmiste alused 2012DK 2. Mõõteteooria põhialused

1(68)

ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II

2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõisted

• Mõõtmine on menetluste kogum , mille tulemusena saadakse mõõdetava suuruse väärtus.

• Mõõtmine kujutab endast mõõdetava suuruse võrdlemist

selle suuruse võimalike väärtuste skaalaga, mis on ühel või teisel viisil eelnevalt konstrueeritud.

• Mõõtmine algab suuruse defineerimisest ning

mõõteprintsiibi, -meetodi ja -toimingu valikust.

Page 2: 2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõistedegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_2.Teooria_pohialused... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II 2. MÕÕTETEOORIA

Elektriajamite ja

jõuelektroonika instituut

Raivo Teemets Mõõtmiste alused 2012DK 2. Mõõteteooria põhialused

2(68)

ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II

Mõned mõisted

• Mõõteprintsiip (põhimõte ) on mõõtmise teaduslik alus , st. füüsikaliste nähtuste kogum, millel põhineb mõõtmine.

• Mõõtemeetod on mõõtmiste sooritusvõtete loogiline jada

ehk mõõtmiste süsteem. Näiteks on mõõtemeetodid otsene või kaudne mõõtmine, staatiline või dünaamiline mõõtmine.

• Otsene mõõtmine on mõõtmine, mille korral mõõdetava

suuruse otsitav väärtus saadakse katseliselt samaliigilise suuruse väärtusega võrdlemise tulemusena , nt pikkuse mõõtmime joonlauaga.

Page 3: 2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõistedegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_2.Teooria_pohialused... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II 2. MÕÕTETEOORIA

Elektriajamite ja

jõuelektroonika instituut

Raivo Teemets Mõõtmiste alused 2012DK 2. Mõõteteooria põhialused

3(68)

ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II

• Kaudne mõõtmine on mõõtmine, mille korral saadakse mõõdetava suuruse otsitav väärtus teiseliigiliste suuruste väärtuste mõõtmisest , kasutades nende teadaolevat seost mõõdetava suurusega.

Nt. aktiivtakistuse r mõõtmine alalispinge U ja alalisvoolu I otsemõõtmise tulemuste ja alltoodud valemi alusel

I

Ur =

.

• Staatiline mõõtmine on ajas püsivate või vähemuutuvate suuruste väärtuste mõõtmine, nt alalisvoolu mõõtmine.

(2.1)

Page 4: 2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõistedegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_2.Teooria_pohialused... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II 2. MÕÕTETEOORIA

Elektriajamite ja

jõuelektroonika instituut

Raivo Teemets Mõõtmiste alused 2012DK 2. Mõõteteooria põhialused

4(68)

ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II

• Dünaamiline mõõtmine on suuruse hetkväärtuste ja nende

ajas muutumiste määramiseks tehtav mõõtmine, nt vahelduvvoolu hetkväärtuse mõõtmine.

• Mõõtetoiming (mõõteprotseduur) on detailselt kirjeldatud

teoreetiliste ja praktiliste operatsioonide kogum , mis on vajalik teatud kindla mõõtmise sooritamiseks nimetatud meetodil ning mis peaks olema kirjeldatud vastavas dokumendis (nn mõõtetoimingu kirjelduses) nii üksikasjalikult, et mõõtja saab sooritada mõõtmise ilma täiendava infota .

Page 5: 2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõistedegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_2.Teooria_pohialused... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II 2. MÕÕTETEOORIA

Elektriajamite ja

jõuelektroonika instituut

Raivo Teemets Mõõtmiste alused 2012DK 2. Mõõteteooria põhialused

5(68)

ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II

• Mõõdis (mõõteväärtus) on teatud ajahetkel mõõtmise teel

saadud suuruse koguseline hinnang . • Mõõdis on mõõtesuuruse väärtuse üksikhinnang

(üksiktulemus): mõõtevahendi näit, saadud lugem või mingi muu mõõtmise tulemusena saadud kvantitatiivne info.

• Üksikmõõdiste kogumi põhjal saab määrata

mõõtetulemuse .

• Mõõtetulemus (mõõtmistulemus) on mõõtmiste teel saadud mõõtesuuruse väärtus .

Page 6: 2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõistedegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_2.Teooria_pohialused... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II 2. MÕÕTETEOORIA

Elektriajamite ja

jõuelektroonika instituut

Raivo Teemets Mõõtmiste alused 2012DK 2. Mõõteteooria põhialused

6(68)

ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II

• Mõõtetulemus on lõplik vastus (hinnang) mõõtesuuruse

väärtuse kohta.

• Mõõtetulemus on täielik ainult juhul, kui see sisaldab infot selle tulemuse määramatuse kohta.

• Seega: mõõtetulemus täielikul kujul saadakse

üksikmõõdistest või nende kogumitest koos paranditega ning sisaldab alati infot mõõtemääramatuse kohta .

Page 7: 2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõistedegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_2.Teooria_pohialused... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II 2. MÕÕTETEOORIA

Elektriajamite ja

jõuelektroonika instituut

Raivo Teemets Mõõtmiste alused 2012DK 2. Mõõteteooria põhialused

7(68)

ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II

Mõõtetulemuse dokumenteerimiseks tuleb:

- täpselt kirjeldada mõõdistest saadava mõõtetulemuse ja selle määramatuse arvutamise metoodikat;

- tuua ära kõik parandid ja konstandid ning nende allikad;

- esitada kõik määramatuse komponendid ja põhjendada

nende hinnanguid; - esitada andmetöötlus selliselt, et iga olulisem samm oleks

hõlpsasti jälgitav ja esitatud tulemuse arvutust saaks vajaduse korral sõltumatult korrata.

Page 8: 2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõistedegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_2.Teooria_pohialused... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II 2. MÕÕTETEOORIA

Elektriajamite ja

jõuelektroonika instituut

Raivo Teemets Mõõtmiste alused 2012DK 2. Mõõteteooria põhialused

8(68)

ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II

• Mõõtetulemuste korduvus on sama mõõtesuuruse

üksteisele järgnevatel mõõtmistel saadud mõõtetulemuste lähedusaste , kui mõõdetakse samadel tingimustel ehk kordustingimustel .

• Kordustingimuste puhul peavad mõõtetoiming, mõõtja,

mõõtevahend ja mõõtmise koht kõigi mõõtmiste ajal olema rangelt samad , kusjuures mõõtmise kordamine toimub teatud ajavahemiku jooksul.

• Mõõtetulemuste korratavus on sama mõõtesuuruse

mõõtetulemuste lähedusaste, kui mõõdetakse muutunud (muudetud) tingimustel .

Page 9: 2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõistedegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_2.Teooria_pohialused... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II 2. MÕÕTETEOORIA

Elektriajamite ja

jõuelektroonika instituut

Raivo Teemets Mõõtmiste alused 2012DK 2. Mõõteteooria põhialused

9(68)

ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II

• Korratavuse kehtivus nõuab muudetud tingimuste täpsustamist.

• Muudetud tingimuste hulka võivad kuuluda: - mõõteprintsiip, - mõõtemeetod, - mõõtja, - mõõtevahend, - tugietalon, - laboratoorium (mõõtmise asukoht), - mõõtetingimused, - aeg jms.

Page 10: 2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõistedegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_2.Teooria_pohialused... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II 2. MÕÕTETEOORIA

Elektriajamite ja

jõuelektroonika instituut

Raivo Teemets Mõõtmiste alused 2012DK 2. Mõõteteooria põhialused

10(68)

ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II

• Mõõtetäpsus on mõõtetulemuse ja mõõtesuuruse tõelise väärtuse lähedusaste .

• Mõõtehälve (mõõteviga, absoluutne viga) ∆X on

mõõtetulemuse X ja mõõtesuuruse tõelise väärtuse XT vahe. ∆X = X−XT .

• Viga on ideaalsuurus , sest saame anda ainult tõenäosusliku hinnangu väärtuste vahemiku kohta, milles asub mõõdetava suuruse tõeline väärtus soovitud (nõutud) tõenäosusega.

• Selle väärtuste vahemiku ulatust iseloomustabki

mõõtemääramatus .

(2.2)

Page 11: 2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõistedegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_2.Teooria_pohialused... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II 2. MÕÕTETEOORIA

Elektriajamite ja

jõuelektroonika instituut

Raivo Teemets Mõõtmiste alused 2012DK 2. Mõõteteooria põhialused

11(68)

ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II

• Mõõtehälve võib olla juhuslik või süstemaatiline .

• Juhuslik mõõtehälve (juhuslik viga) on mõõtetulemuse ja

mõõtesuuruse väärtuse vahe, mille võiksime saada mõõtesuuruse lõpmatukordsel mõõtmisel kordustingimustel.

• Süstemaatiline mõõtehälve võrdub mõõtehälbe ja juhusliku

mõõtehälbe vahega. Süstemaatilist mõõtehälvet saab kompenseerida parandiga.

• Parand on võrdne süstemaatilise mõõtehälbe hinnanguga,

kuid vastasmärgiline.

Page 12: 2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõistedegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_2.Teooria_pohialused... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II 2. MÕÕTETEOORIA

Elektriajamite ja

jõuelektroonika instituut

Raivo Teemets Mõõtmiste alused 2012DK 2. Mõõteteooria põhialused

12(68)

ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II

• Mõõtemääramatus on mõõtetulemusega seotud parameeter, mis iseloomustab mõõtesuurusele omistamiseks mõeldavate väärtuste jaotust .

• Mõõtemääramatus peegeldab seda, et meil puuduvad

täpsed teadmised mõõtesuuruse väärtuse kohta.

• Mõõtetulemus võib osutuda väga lähedaseks mõõtesuuruse väärtusele, mida pole võimalik täpselt teada , kuid võib samal ajal olla üsna suure määramatusega.

Page 13: 2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõistedegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_2.Teooria_pohialused... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II 2. MÕÕTETEOORIA

Elektriajamite ja

jõuelektroonika instituut

Raivo Teemets Mõõtmiste alused 2012DK 2. Mõõteteooria põhialused

13(68)

ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II

2.2 Mõõtmise põhiväide

• Mõõteprotsessi peamiseks eripäraks on see, et mõõtmise kordamisel tuleb suuruse arvväärtus, tingituna mõõtesuuruse iseloomust, igal mõõtmisel erinev .

• Mistahes suuruse mõõtmisel saadud arvväärtusel ja seega

ka mõõtetulemusel on juhuslik iseloom selles mõttes, et saadud väärtused ei ühti.

• Samas ei ole nad ka täiesti juhuslikku laadi , sest nende

erinevus järgib teatud seaduspärasust , mida saame kirjeldada vastava tõenäosusega .

Page 14: 2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõistedegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_2.Teooria_pohialused... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II 2. MÕÕTETEOORIA

Elektriajamite ja

jõuelektroonika instituut

Raivo Teemets Mõõtmiste alused 2012DK 2. Mõõteteooria põhialused

14(68)

ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II

Mõõtmise põhiväide : mõõtetulemus, st mõõtmiste teel saadud mõõtesuuruse väärtus on juhuslik suurus ehk muutuja .

• See on väide, millele toetub kogu mõõtmise teooria.

Page 15: 2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõistedegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_2.Teooria_pohialused... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II 2. MÕÕTETEOORIA

Elektriajamite ja

jõuelektroonika instituut

Raivo Teemets Mõõtmiste alused 2012DK 2. Mõõteteooria põhialused

15(68)

ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II

2.3 Mõõtetulemus kui juhuslik suurus

• Juhuslik suurus on suurus, mis sõltub juhuslikust sündmusest ja mille väärtust pole võimalik enne juhusliku sündmuse toimumist kindlaks määrata.

Näiteks täringu viske puhul ei tea me kunagi täpselt ette, mitu silma saame, st tulemus juhuslik suurus. • Tingituna juhuvigadest on ka üksikmõõtmise tulemus

juhuslik suurus.

Page 16: 2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõistedegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_2.Teooria_pohialused... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II 2. MÕÕTETEOORIA

Elektriajamite ja

jõuelektroonika instituut

Raivo Teemets Mõõtmiste alused 2012DK 2. Mõõteteooria põhialused

16(68)

ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II

Näide 1.

Mõõtsime multimeetriga 8 minuti jooksul 100 korda vahelduvpinget. Katsetulemuste jaotus on kujutatud joonisel.

Võrgupinge mõõtetulemused

Page 17: 2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõistedegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_2.Teooria_pohialused... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II 2. MÕÕTETEOORIA

Elektriajamite ja

jõuelektroonika instituut

Raivo Teemets Mõõtmiste alused 2012DK 2. Mõõteteooria põhialused

17(68)

ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II

• Näeme, et vahelduvpinge väärtus ei ole ajas konstantne , vaid fluktueerub mingi väärtuse ümber, s.t on juhuslik suurus . Põhjuseks nii juhuvead kui ka vahelduvpinge väärtuse sõltuvus kogu võrgus tarbitavast võimsusest .

• Üksik mõõtetulemus on ühe konkreetse katse tulemus.

• Mõõtetulemuste kogum aga annab infot kõigi mõõdetud

suuruse arvväärtuste tõenäosusliku jaotumise kohta.

• Millist väärtust võtta aluseks kui mõõtetulemust?

Page 18: 2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõistedegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_2.Teooria_pohialused... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II 2. MÕÕTETEOORIA

Elektriajamite ja

jõuelektroonika instituut

Raivo Teemets Mõõtmiste alused 2012DK 2. Mõõteteooria põhialused

18(68)

ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II

• Lihtsamatel juhtudel võib selleks kasutada aritmeetilist keskväärtust , mis on määratav valemiga

kus xi - üksikmõõtmise tulemus, n – üksikmõõtmiste arv.

• Üksikmõõteväärtuste xi erinevust keskväärtusest x nimetatakse mõõtehälbeks ∆x

ii xxx −=∆

(2.3)

Page 19: 2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõistedegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_2.Teooria_pohialused... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II 2. MÕÕTETEOORIA

Elektriajamite ja

jõuelektroonika instituut

Raivo Teemets Mõõtmiste alused 2012DK 2. Mõõteteooria põhialused

19(68)

ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II

Näide 2. Mõõtesuuruse mingil n-kordsel (n=100) sõltumatul mõõtmisel numbernäidikuga massimõõtevahendi abil fikseeriti näiduseadisel järgmised arvväärtused xi , mis on tabelis 2.1

Page 20: 2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõistedegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_2.Teooria_pohialused... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II 2. MÕÕTETEOORIA

Elektriajamite ja

jõuelektroonika instituut

Raivo Teemets Mõõtmiste alused 2012DK 2. Mõõteteooria põhialused

20(68)

ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II

• Iga i-ndas arvväärtus esines mõõtmisel m i korda.

• Mitte ükski arvväärtus üksikuna võttes ei iseloomusta

mõõtetulemust tervikuna, vaid seda iseloomustab kogu arvväärtuste kogum koos arvväärtuste esinemise sagedusega.

• Võttes aluseks iga i-nda arvväärtuse suhtelise

esinemissageduse m i/n selle lugemi esinemise tõenäosuseks , saame esitada iga diskreetse arvväärtuse esinemise tõenäosusjaotuse nii tabeli kui ka graafiku kujul, antud juhul jaotusspektrina .

Page 21: 2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõistedegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_2.Teooria_pohialused... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II 2. MÕÕTETEOORIA

Elektriajamite ja

jõuelektroonika instituut

Raivo Teemets Mõõtmiste alused 2012DK 2. Mõõteteooria põhialused

21(68)

ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II

Page 22: 2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõistedegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_2.Teooria_pohialused... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II 2. MÕÕTETEOORIA

Elektriajamite ja

jõuelektroonika instituut

Raivo Teemets Mõõtmiste alused 2012DK 2. Mõõteteooria põhialused

22(68)

ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II

2.4 Mõõtetulemuste histogramm

• Histogramm on tulpdiagramm, mis näitab, kui sageli esinevad ühed või teised tulemused.

• Histogrammi ehitamiseks peame kogu mõõtetulemuste

esinemise vahemiku jagama võrdseteks lõikudeks ∆x. Vahemike arv valitakse tavaliselt ligikaudu võrdseks ruutjuurega mõõtmiste arvust.

• Seejärel loendame , mitu korda mõõdetav suurus satub

igasse lõiku ja joonistame iga lõigu kohale tabamuste arvuga võrdelise tulba.

Page 23: 2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõistedegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_2.Teooria_pohialused... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II 2. MÕÕTETEOORIA

Elektriajamite ja

jõuelektroonika instituut

Raivo Teemets Mõõtmiste alused 2012DK 2. Mõõteteooria põhialused

23(68)

ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II

Histogrammi ehitamise näide.

• Oma katses saime 100 lugemit, millest vähim oli Emin = 228,10 V ja suurim Emax = 228,77.

• Jagame mõõtetulemuste vahemiku Emin … Emax 100 = 10

lõiguks, seejärel loendame, mitu korda mõõtetulemus igasse lõiku sattus.

Tulemused on esitatud tabelis 2.2.

Page 24: 2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõistedegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_2.Teooria_pohialused... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II 2. MÕÕTETEOORIA

Elektriajamite ja

jõuelektroonika instituut

Raivo Teemets Mõõtmiste alused 2012DK 2. Mõõteteooria põhialused

24(68)

ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II

Tabel 2.2 Loendustabel histogrammi joonistamiseks

Tabeli alusel joonistame histogrammi.

Page 25: 2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõistedegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_2.Teooria_pohialused... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II 2. MÕÕTETEOORIA

Elektriajamite ja

jõuelektroonika instituut

Raivo Teemets Mõõtmiste alused 2012DK 2. Mõõteteooria põhialused

25(68)

ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II

• Histogrammi rõhtteljele kantakse mõõtetulemuste vahemike ∆Ei otspunktidele (või keskpunktidele) vastavad väärtused .

• Püstteljele kantakse

suurused ∆ni /(n·∆E), kus ∆ni on mõõtmiste arv, mis satub lõiku ∆Ei. Selliselt valitud ühikute kasutamisel on histogrammi alune pindala võrdne ühega (joonis 2.4).

Histogrammi ehitamine

Page 26: 2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõistedegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_2.Teooria_pohialused... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II 2. MÕÕTETEOORIA

Elektriajamite ja

jõuelektroonika instituut

Raivo Teemets Mõõtmiste alused 2012DK 2. Mõõteteooria põhialused

26(68)

ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II

Histogrammi näide

Page 27: 2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõistedegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_2.Teooria_pohialused... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II 2. MÕÕTETEOORIA

Elektriajamite ja

jõuelektroonika instituut

Raivo Teemets Mõõtmiste alused 2012DK 2. Mõõteteooria põhialused

27(68)

ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II

• Mõõtmiste arvu suurendades ja samal ajal vahemiku laiust

vähendades sulavad piirjuhul tulpade tipud siledaks kõveraks

• Saadud kõverat f (x) nimetatakse tõenäosuse tihedus-funktsiooniks e. jaotustiheduseks (joonis 2.5 sinine joon).

(2.4)

Page 28: 2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõistedegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_2.Teooria_pohialused... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II 2. MÕÕTETEOORIA

Elektriajamite ja

jõuelektroonika instituut

Raivo Teemets Mõõtmiste alused 2012DK 2. Mõõteteooria põhialused

28(68)

ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II

Mõõtetulemuste tõenäosuse jaotusfunktsioon e. jaotustihedus

Page 29: 2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõistedegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_2.Teooria_pohialused... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II 2. MÕÕTETEOORIA

Elektriajamite ja

jõuelektroonika instituut

Raivo Teemets Mõõtmiste alused 2012DK 2. Mõõteteooria põhialused

29(68)

ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II

2.5 Dispersioon ja standardhälve • Mõõtetulemuste hajumist iseloomustab parameeter, mida

kutsutakse dispersiooniks :

kus xt on mõõdetava suuruse tõeline väärtus . • Selle parameetri puuduseks on tema dimensioon - suuruse

enda dimensioon ruudus . Suurust ja tema dispersiooni on väga ebamugav võrrelda.

(2.5)

Page 30: 2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõistedegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_2.Teooria_pohialused... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II 2. MÕÕTETEOORIA

Elektriajamite ja

jõuelektroonika instituut

Raivo Teemets Mõõtmiste alused 2012DK 2. Mõõteteooria põhialused

30(68)

ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II

• Seetõttu kasutatakse mõõtmisteoorias mõõdiste hajumise iseloomustajana positiivset ruutjuurt dispersioonist - standardhälvet .

• Mõõtmiste suure arvu korral saab suuruse x standardhälbe (ruutkeskmine hälve vanemas kirjanduses) leida valemist

• Matemaatiline standardhälve on piirjuht eksperimentaalsest

standardhälbest:

(2.6)

(2.7)

Page 31: 2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõistedegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_2.Teooria_pohialused... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II 2. MÕÕTETEOORIA

Elektriajamite ja

jõuelektroonika instituut

Raivo Teemets Mõõtmiste alused 2012DK 2. Mõõteteooria põhialused

31(68)

ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II

• Praktikas pole mõõtmiste arv tavaliselt väga suur, samuti

pole teada mõõdetava suuruse tõelist väärtust . Seetõttu kasutatakse standardhälbe ligikaudse hinnanguna eksperimentaalset standardhälvet :

• Üksikmõõtmiste eksperimentaalne standardhälve iseloomustab eelkõige mõõtmismeetodi täpsust .

(2.8)

Page 32: 2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõistedegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_2.Teooria_pohialused... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II 2. MÕÕTETEOORIA

Elektriajamite ja

jõuelektroonika instituut

Raivo Teemets Mõõtmiste alused 2012DK 2. Mõõteteooria põhialused

32(68)

ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II

Üksikmõõtmiste standardhälbe ulatus tõenäosuse jaotusfunktsioonis

Page 33: 2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõistedegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_2.Teooria_pohialused... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II 2. MÕÕTETEOORIA

Elektriajamite ja

jõuelektroonika instituut

Raivo Teemets Mõõtmiste alused 2012DK 2. Mõõteteooria põhialused

33(68)

ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II

2.6 Ekse

• Ekse ehk ilmselgelt vale mõõdis võib sattuda mõõtetulemuste hulka mitmesugustel põhjustel. Kuidas ekset ära tunda?

• Vaatame järgmist näidet. Oletame, et saime võrgupinge

mõõtmisel sellise tulemuse nagu on näidatud joonisel 2.6. • Lisame sellele joonisele kaks visiirjoont, kohtadel E -3sE ja

E + 3sE. Kõik mõõtetulemused, mis jäävad nende kahe visiirjoonega piiratud alast väljapoole, võib lugeda ekseteks.

Page 34: 2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõistedegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_2.Teooria_pohialused... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II 2. MÕÕTETEOORIA

Elektriajamite ja

jõuelektroonika instituut

Raivo Teemets Mõõtmiste alused 2012DK 2. Mõõteteooria põhialused

34(68)

ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II

Ekse määramise selgitamiseks

Antud näites on kaks ekset: E1 = 227,96 V (sest E < E -3sE) ja E2 = 229,18 V (sest E > E + 3sE).

Page 35: 2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõistedegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_2.Teooria_pohialused... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II 2. MÕÕTETEOORIA

Elektriajamite ja

jõuelektroonika instituut

Raivo Teemets Mõõtmiste alused 2012DK 2. Mõõteteooria põhialused

35(68)

ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II

2.7 Juhuslike suuruste jaotusseadused ja nende karakteristikud � Normaaljaotus

Paljudes rakendustes loetakse juhuslike suuruste jaotus ligilähedaseks Gaussi ehk normaaljaotusele. Analüütilisel kujul avaldub normaaljaotus valemiga

kus σx on parameeter, mis iseloomustab kõvera laiust ja mis arvuliselt on võrdne standardhälbega .

(2.9)

Page 36: 2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõistedegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_2.Teooria_pohialused... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II 2. MÕÕTETEOORIA

Elektriajamite ja

jõuelektroonika instituut

Raivo Teemets Mõõtmiste alused 2012DK 2. Mõõteteooria põhialused

36(68)

ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II

• Tõenäosuse tihedusfunktsiooni graafik on kujutatud joonisel 2.7.

• Kõveral vastavad punktidele a - σx_ ja a + σx _ _ käänupunktid, s.t. punktid, kus kumerus läheb üle nõgususeks.

• Graafiku alust pindala mõõtes saab näidata, et vahemikku a ± σx jääb 68,27 % sündmustest. Vahemikku a ± 2σx jääb 95,45 % ja vahemikku a ± 3σx juba 99,73 % sündmustest.

• Mida suurem on σx , seda laiem ja madalam on f(x) graafik. • Mida väiksem on σx seda kitsam ja kõrgem on f(x) graafik.

Page 37: 2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõistedegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_2.Teooria_pohialused... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II 2. MÕÕTETEOORIA

Elektriajamite ja

jõuelektroonika instituut

Raivo Teemets Mõõtmiste alused 2012DK 2. Mõõteteooria põhialused

37(68)

ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II

Üksikmõõtmiste jaotusfunktsioon normaaljaotuse korr al

Page 38: 2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõistedegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_2.Teooria_pohialused... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II 2. MÕÕTETEOORIA

Elektriajamite ja

jõuelektroonika instituut

Raivo Teemets Mõõtmiste alused 2012DK 2. Mõõteteooria põhialused

38(68)

ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II

� Ristkülikjaotus ehk ühtlane jaotus

• Juhusliku suuruse x riskülikukujuliseks (ühtlaseks) jaotuseks

teatud lõigul nimetatakse jaotust, mille jaotustihedus sellel lõigul on nullist erinev konstant . See tähendab, et selles vahemikus on kõik sündmused võrdtõesed .

• Matemaatiliselt avaldub see kujul

,1

)(ab

xf−

= kus a ≤ x ≤ b.

(2.10)

Page 39: 2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõistedegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_2.Teooria_pohialused... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II 2. MÕÕTETEOORIA

Elektriajamite ja

jõuelektroonika instituut

Raivo Teemets Mõõtmiste alused 2012DK 2. Mõõteteooria põhialused

39(68)

ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II

Juhusliku suuruse ristkülikjaotus lõigul a-b

Page 40: 2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõistedegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_2.Teooria_pohialused... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II 2. MÕÕTETEOORIA

Elektriajamite ja

jõuelektroonika instituut

Raivo Teemets Mõõtmiste alused 2012DK 2. Mõõteteooria põhialused

40(68)

ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II

Sellise jaotuse keskväärtus

2

baEX

+=.

Standardhälve

.32

ab −=σ

(2.11)

(2.12)

Page 41: 2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõistedegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_2.Teooria_pohialused... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II 2. MÕÕTETEOORIA

Elektriajamite ja

jõuelektroonika instituut

Raivo Teemets Mõõtmiste alused 2012DK 2. Mõõteteooria põhialused

41(68)

ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II

� Sümmeetriline kolmnurkjaotus

• Jaotus on kolmnurkjaotus , kui jaotustihedus avaldub kujul

,2

21

2)(

+−−

−−

= bax

aababxf

kus a ≤ x ≤ b. Jaotuse keskväärtus on sama, mis eelmisel juhul, standardhälve aga

.62

ab −=σ

(2.13)

(2.14)

Page 42: 2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõistedegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_2.Teooria_pohialused... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II 2. MÕÕTETEOORIA

Elektriajamite ja

jõuelektroonika instituut

Raivo Teemets Mõõtmiste alused 2012DK 2. Mõõteteooria põhialused

42(68)

ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II

Juhusliku suuruse sümmeetriline kolmnurkjaotus lõig ul a-b

Page 43: 2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõistedegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_2.Teooria_pohialused... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II 2. MÕÕTETEOORIA

Elektriajamite ja

jõuelektroonika instituut

Raivo Teemets Mõõtmiste alused 2012DK 2. Mõõteteooria põhialused

43(68)

ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II

� Sümmeetriline trapetsjaotus

• Paljudel juhtudel on mõistlik eeldada, et juhusliku suuruse

esinemise tõenäosus on oluliselt suurem keskväärtuse lähedal ja väiksem piiride lähedal.

• See võimaldab asendada ristkülikjaotuse või kolmnurkjaotuse trapetsjaotusega. Sellist jaotust kirjeldav valem on keeruline ja seda me siin ei esita.

Page 44: 2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõistedegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_2.Teooria_pohialused... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II 2. MÕÕTETEOORIA

Elektriajamite ja

jõuelektroonika instituut

Raivo Teemets Mõõtmiste alused 2012DK 2. Mõõteteooria põhialused

44(68)

ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II

Juhusliku suuruse sümmeetriline trapetsjaotus lõigu l a-b

Page 45: 2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõistedegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_2.Teooria_pohialused... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II 2. MÕÕTETEOORIA

Elektriajamite ja

jõuelektroonika instituut

Raivo Teemets Mõõtmiste alused 2012DK 2. Mõõteteooria põhialused

45(68)

ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II

• Trapetsjaotuse standardhälve

,162

2βσ +−= ab

kus 0 ≤ β ≤ 1.

• Kui β→1, siis trapetsjaotus muutub ristkülikjaotuseks, kui β = 0, siis on tegu kolmnurkjaotusega.

(2.15)

Page 46: 2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõistedegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_2.Teooria_pohialused... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II 2. MÕÕTETEOORIA

Elektriajamite ja

jõuelektroonika instituut

Raivo Teemets Mõõtmiste alused 2012DK 2. Mõõteteooria põhialused

46(68)

ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II

2.8 Usaldusnivoo leidmine jaotusfunktsioonides

• Usaldusnivoo näitab tulemuse sattumise tõenäosust mingisse vahemikku.

• • Tavaliselt võetakse selleks vahemikuks keskväärtusest

mõlemale poole ühe standardhälbe σ kaugusele ulatuv vahemik.

• Normaaljaotuse puhul on usaldusnivooks 68,3 %.

Page 47: 2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõistedegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_2.Teooria_pohialused... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II 2. MÕÕTETEOORIA

Elektriajamite ja

jõuelektroonika instituut

Raivo Teemets Mõõtmiste alused 2012DK 2. Mõõteteooria põhialused

47(68)

ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II

Usaldusnivoo juhusliku suuruse normaaljaotuse korra l

Page 48: 2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõistedegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_2.Teooria_pohialused... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II 2. MÕÕTETEOORIA

Elektriajamite ja

jõuelektroonika instituut

Raivo Teemets Mõõtmiste alused 2012DK 2. Mõõteteooria põhialused

48(68)

ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II

Ristkülikjaotuse puhul annab arvutus usaldusnivooks 58 %.

Usaldusnivoo juhusliku suuruse ristkülikjaotuse kor ral

Page 49: 2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõistedegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_2.Teooria_pohialused... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II 2. MÕÕTETEOORIA

Elektriajamite ja

jõuelektroonika instituut

Raivo Teemets Mõõtmiste alused 2012DK 2. Mõõteteooria põhialused

49(68)

ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II

Kolmnurkjaotuse korral saame usaldusnivooks 65 %.

Usaldusnivoo juhusliku suuruse kolmnurkjaotuse korr al

Page 50: 2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõistedegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_2.Teooria_pohialused... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II 2. MÕÕTETEOORIA

Elektriajamite ja

jõuelektroonika instituut

Raivo Teemets Mõõtmiste alused 2012DK 2. Mõõteteooria põhialused

50(68)

ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II

2.9 Oletatava jaotusfunktsiooni õigsuse kontrollimi ne

• Metroloogia esimene ülesanne on jaotusfunktsiooni hüpoteesi kontroll .

• Joonis 2.14 kujutab normaaljaotusefunktsiooni alusel jaotunud

suurust.

• Väikese mõõtmiste arvu korral on kokkulangevus normaaljaotuse analüütilise kõveraga väga ligikaudne , mõõtmiste arvu suurenemisel kokkulangevus paraneb .

Page 51: 2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõistedegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_2.Teooria_pohialused... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II 2. MÕÕTETEOORIA

Elektriajamite ja

jõuelektroonika instituut

Raivo Teemets Mõõtmiste alused 2012DK 2. Mõõteteooria põhialused

51(68)

ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II

Kas suurus on jaotunud normaaljaotuse kohaselt?

Page 52: 2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõistedegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_2.Teooria_pohialused... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II 2. MÕÕTETEOORIA

Elektriajamite ja

jõuelektroonika instituut

Raivo Teemets Mõõtmiste alused 2012DK 2. Mõõteteooria põhialused

52(68)

ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II

• Joonisel 2.15 kujutatud jaotusfunktioon ei ole ilmselt normaaljaotusfunktsioon.

Kas see on normaaljaotusfunktsioon?

Page 53: 2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõistedegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_2.Teooria_pohialused... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II 2. MÕÕTETEOORIA

Elektriajamite ja

jõuelektroonika instituut

Raivo Teemets Mõõtmiste alused 2012DK 2. Mõõteteooria põhialused

53(68)

ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II

• Analüüsime seda funktsiooni edasi .

Ühtlase jaotusfunktsiooni tuvastamine

Page 54: 2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõistedegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_2.Teooria_pohialused... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II 2. MÕÕTETEOORIA

Elektriajamite ja

jõuelektroonika instituut

Raivo Teemets Mõõtmiste alused 2012DK 2. Mõõteteooria põhialused

54(68)

ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II

Joonisel on kujutatud ilmselt kolmnurkjaotuse järgi paiknev juhusliku suuruse paiknemine.

Milline jaotusfunktsioon on joonisel?

Page 55: 2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõistedegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_2.Teooria_pohialused... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II 2. MÕÕTETEOORIA

Elektriajamite ja

jõuelektroonika instituut

Raivo Teemets Mõõtmiste alused 2012DK 2. Mõõteteooria põhialused

55(68)

ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II

Joonisel on kujutatud ilmselt normaaljaotusele kõige lähem jaotusfunktsioon.

Kas joonisel on kolmnurk- või normaaljaotusfunktsio on?

Page 56: 2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõistedegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_2.Teooria_pohialused... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II 2. MÕÕTETEOORIA

Elektriajamite ja

jõuelektroonika instituut

Raivo Teemets Mõõtmiste alused 2012DK 2. Mõõteteooria põhialused

56(68)

ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II

2.10 Mõõtemääramatus 2.10.1 Mõõtemääramatuse üldiseloomustus

• Mõõtemääramatus peegeldab seda, et meil puuduvad täpsed teadmised mõõtesuuruse väärtuse kohta.

• Määramatuse abil väljendatakse seega tõsiasja, et teatud kindla mõõtesuuruse ja selle mõõtetulemuse korral pole tegemist mingi ühese väärtusega, vaid lõpmatult paljude selle suuruse väärtuse ümber jaotunud väärtustega .

• Ka pärast teadaolevate süstemaatiliste mõõtehälvete

kõrvaldamist on mõõtetulemus ikkagi vaid mõõtesuuruse väärtuse hinnang .

Page 57: 2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõistedegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_2.Teooria_pohialused... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II 2. MÕÕTETEOORIA

Elektriajamite ja

jõuelektroonika instituut

Raivo Teemets Mõõtmiste alused 2012DK 2. Mõõteteooria põhialused

57(68)

ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II

Mõõtemääramatuse, mõõtevea ja mõõtehälbe erinevus

Page 58: 2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõistedegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_2.Teooria_pohialused... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II 2. MÕÕTETEOORIA

Elektriajamite ja

jõuelektroonika instituut

Raivo Teemets Mõõtmiste alused 2012DK 2. Mõõteteooria põhialused

58(68)

ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II

• Mõõtemääramatust ei tohi tõlgendada mõõtehälbena . • Mõõtemääramatus on oma olemuselt mõõtetulemuse

omadus , mida ei tohi omistada mõõteriistale või mõõtemeetodile .

• Mõõtemääramatus on oma määratluse kohaselt

mõõtetulemusega seotud parameeter, mis iseloomustab mõõtesuurusele põhjendatult omistatavate väärtuste tõenäosust , mis on enamasti lähedane normaaljaotusele.

• Mõõtemääramatus iseloomustab hinnangute tõenäosust, mis

on põhjendatult omistatavad sellele suurusele, kusjuures põhjenduse aluseks on kogu mõõteprotsessi kohta käiv info .

Page 59: 2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõistedegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_2.Teooria_pohialused... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II 2. MÕÕTETEOORIA

Elektriajamite ja

jõuelektroonika instituut

Raivo Teemets Mõõtmiste alused 2012DK 2. Mõõteteooria põhialused

59(68)

ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II

2.10.2 Mõõtemääramatuse allikad

• Olulisemad mõõtemääramatust mõjutavad faktorid on:

- mõõtesuuruse puudulik defineerimine ,

- mõõtesuuruse defineerimise puudulik realiseerimine ,

- mõõteobjekti mittevastavus mõõtesuuruse definitsioonile,

- puudulikud teadmised keskkonnatingimuste mõjust

mõõtetoimingule või keskkonda iseloomustavate suuruste

mittetäielik mõõtmine,

- mõõtevead skaalanäiduga mõõtevahendi lugemi võtmisel,

Page 60: 2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõistedegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_2.Teooria_pohialused... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II 2. MÕÕTETEOORIA

Elektriajamite ja

jõuelektroonika instituut

Raivo Teemets Mõõtmiste alused 2012DK 2. Mõõteteooria põhialused

60(68)

ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II

- mõõtevahendi piiratud lahutusvõime või puudulik

tundlikkus ,

- etalonidele ja etalonainetele omistatud ebatäpsed väärtused ,

- kirjandusest või muudest välistest allikatest saadud

konstantide ja teiste parameetrite ebatäpsed väärtu sed ,

- mõõtemeetodis või -protseduuris kasutatavad lühendid ja

eeldused.

• Faktorid võivad olla omavahel sõltuvad ning üksteist

oluliselt mõjutavad.

Page 61: 2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõistedegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_2.Teooria_pohialused... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II 2. MÕÕTETEOORIA

Elektriajamite ja

jõuelektroonika instituut

Raivo Teemets Mõõtmiste alused 2012DK 2. Mõõteteooria põhialused

61(68)

ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II

2.10.3 Mõõtemääramatuse hindamise meetodid

• Määramatusel on kaks tüüpkategooriat: A - tüüpi määramatus , mida hinnatakse statistiliste meetodite abil, hinnates mõõtmisel saadud mõõdiste statistilist jaotust ja eksperimentaalset standardhälvet. B - tüüpi määramatus , mida hinnatakse muul viisil – (varasemad mõõtetulemused, kogemused, käsiraamatud, tootjate ja kalibreerijate andmed), so kogemuslikult, lähtudes eeldatavatest tõenäosusjaotustest.

Page 62: 2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõistedegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_2.Teooria_pohialused... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II 2. MÕÕTETEOORIA

Elektriajamite ja

jõuelektroonika instituut

Raivo Teemets Mõõtmiste alused 2012DK 2. Mõõteteooria põhialused

62(68)

ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II

• Standardmääramatus on standardhälbe kujul väljendatud mõõtetulemuse määramatus.

• Liitstandardmääramatus on mõõtetulemuse standard-määramatus, mis määratakse kõigi mõõteülesandes osalevate suuruste hinnangute standardmääramatuste põhjal .

• Selle arvulise väärtuse võime leida valemiga

(2.16)

Page 63: 2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõistedegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_2.Teooria_pohialused... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II 2. MÕÕTETEOORIA

Elektriajamite ja

jõuelektroonika instituut

Raivo Teemets Mõõtmiste alused 2012DK 2. Mõõteteooria põhialused

63(68)

ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II

• Kasutades jälle usaldusnivoo p mõistet, saame hinnata, millise tõenäosusega asub leppeline tõeline mõõteväärtus xl vahemikus xm – u kuni xm + u. Siin tähistab xm mõõtetulemust.

• Joonisel toodud juhtumil on usaldusnivoo 68 %, mis

tähendab, et leppeline tõeline väärtus asub 68-l juhul 100-st eelmainitud vahemikus ja 32 juhul väljaspool seda vahemikku.

Leppelise tõelise väärtuse paiknemine 68 % usaldusn ivoo puhul

Page 64: 2. MÕÕTETEOORIA PÕHIALUSED 2.1. Mõõtmise üldmõistedegdk.ttu.ee/files/2012/Mootmiste_alused/MT_alused_2.Teooria_pohialused... · ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II 2. MÕÕTETEOORIA

Elektriajamite ja

jõuelektroonika instituut

Raivo Teemets Mõõtmiste alused 2012DK 2. Mõõteteooria põhialused

64(68)

ENERGIA- JA GEOTEHNIKA DOKTORIKOOL II

• Laiendmääramatus on parameeter, mis annab

mõõtetulemuse ümber niisuguse vahemiku, et see sisaldab eeldavasti suuremat osa mõõtesuurusele mõeldavalt omistavate väärtuse jaotusest .

• See saadakse liitstandardmääramatuse uc korrutamisel

katteteguriga k. U = k uc .

• Katteteguri k väärtus sõltub mõõtetulemuste jaotusest ja soovitavast usaldusnivoost p. Tavaliselt jääb katteteguri arvväärtus vahemikku 2…3. Normaaljaotuse eeldusel on usaldusnivoo p = 90 % korral kattetegur k = 1,65, p = 95 % korral on kattetegur k = 1,96 ja usaldusnivoo p = 99 % korral k = 2,58.

(2.17)