4.3 Разработка метрологического обеспечения системы диагностирования технического состояния фар автотранспортных средств в режимах «ближний свет», «дальний свет» и «суммарный свет» при реализации стандартного метода измерений.

Метод измерений - определение силы света фар в режиме «ближний свет» в направлении 34; вверх от положения левой части светотеневой границы.

В эксперименте принимали участие три станции технического обслуживания АТС (СТО АТС), в которых был проведен анализ в соответствии со стандартным методом измерений, описанным в техническом паспорте на применяемые СТД.

При проведении эксперимента лаборатория №1 использовала прибор для проверки внешних световых приборов (с передачей результатов на компьютер ОПК. Результаты измерений выводятся на жидкокристаллический

буквенно-цифровой дисплей с подсветкой. Прибор имеет выход для информационной связи с компьютером по интерфейсу RS-232 (может передавать результаты измерений в компьютер линии технического контроля). Диапазоны измерений: угол наклона светотеневой границы 0-140°, сила света внешних световых приборов 0-100000 кд, Высота оптической оси 250-1600 мм.

Технические характеристики прибора ИПФ Таблица 4.8. Технические характеристики Направление светового пучка (угол наклона), мин 0-140 Сила света фар и фонарей, Кд 0 - 50000 Частота следования проблесков, Гц 0-3,5 Время задержки светового сигнала, сек 0,1 - 2.5 Соотношение длительности проблеска к времени цикла, % 30-75 Лаборатория №2 применяла Прибор контроля внешних световых приборов ИСФ(ИПФ)-01.

В лаборатории Л«3 в наличии имеется Прибор для проверки внешних световых приборов С110. Состоит из оптической камеры с цифровой индикацией и подвижной стойки с ориентирующим устройством. Передает протокол измерений в центральный компьютер линии технического контроля. Технические характеристики С110 Таблица 4.9. Технические характеристики Сила света, Кд 0-100000 Число проблесков в минуту, 20-200 Время от включения до первого проблеска 0,2-5,0 Отношение длительности проблеска к периоду, % 25-85 Угол наклона светотеневой границы, мин 0-140 Высота оптической оси, мм 300-1200 Исходные данные.

в режиме «ближний свет» в направлении 34/ вверх от положения

левой части светотеневой границы Таблица 4.10 Номер СТО i Уровень j (марка автомобиля) ВАЗ 2107 ВАЗ 2110 ВАЗ 21II ВАЗ 2112 715 709 721 711 1 703 735 720 745 1 721 735 717 717 722 721 724 720 731 722 712 703 720 707 726 725 z 718 726 730 714 710 734 704 726 3 727 732 707 711 726 711 720 723 731 721 711 720 726 720 728 710 Графические представления этих данных даны на рис.4.6 Уровень

уромккмг гJ и w in ч| и и ?« га нами*

тот тю us та 7» ?» г» /4»

fnnnMiwnwfMw

УроааиьМ!

i:

по m

too w тю 7i> til та

Р*1|1ЫМ« IIMIfliWI Рис. 4.6. Графическое представление исходных данных для силы света в режиме «ближний свет».

Средние значения в базовых элементах. Таблица 4.11 Номер Уровень j лаборатории 2 4 i ь * ь "V У* h "9 1 715 4 725 4 721 4 724 4 2 719 4 723 4 718 4 717 4 3 727 4 721 4 717 4 716 4 Расчет стандартных отклонений st)

Стандартные отклонения представлены в в таблице 4.12.

Стандартные отклонения. Таблица 4.12 Номер лаборатории i Уровень j 1 2 3 4 * "9 »if * "9 * "9 1 8,7 4 12,5 4 2.9 4 15,0 4 2 3.7 4 11.3 4 12.1 4 10,8 4 3 2.4 4 8,6 4 9,4 4 6,5 4 Далее осуществляем проверку на совместимость и наличие выбросов

При « = 4и числе лабораторий р = 3 критические значения для критерия

Кохрена равны 0,798 для 5% и 0,883 для 1%.

Для уровня 1 наибольшее значение s имеет место в лаборатории N 1 и 2; при этом = 156,8; тестовая статистика = 0,5.

Для уровня 2 наибольшее значение 5 имеет место в лаборатории N I; при этом Јs2 = 359,6; тестовая статистика = 0,4.

Для уровня 3 наибольшее значение s имеет место в лаборатории N 2; при этом Јs2 = 243,3; тестовая статистика = 0,6.

Для уровня 4 наибольшее значение s имеет место в лаборатории N 1; при этом Јs2 = 382,9; тестовая статистика = 0,6.

Полученные результаты означают, что все наблюдения корректны, поэтому нет необходимости в применении критерия Граббса.

Расчет т}, s0 и s^

Дисперсии, рассчитывают нижеследующим образом с использованием уровня 1 в качестве примера.

Количество лабораторий р = 3

Т'.

Т< = ]>>; = 48.7'3 = -l)*,2 = 470,5. s* =-?- = 52,27778.

r?ri-7i2Tr3(/?-1) 7з(/»-о1 т?-тА _

тЛ =658934.*, = 7,230337 sK =8,097234. h

Расчеты для уровней 2,3 и 4 могут быть выполнены аналогичным образом, что приведет к результатам, представленным в таблице 4.13. Расчетные значения mJt srj и sRj Таблица 4.13

h Р

= 13,28742. s\ = si + s} = 65,5652. Уровень j Pj А

mj Ч sRj 1 3 6,589347 7.230337 8.097234 2 3 10.82345 10,94811 11,13249 3 3 8,131978 9.006171 10.17763 4 3 10.75232 11,29774 12.06974 Рассмотрение данных, содержащихся в таблице 4.14, не обнаруживает какой-либо зависимости, и поэтому в качестве показателей прецизионности

могут быть использованы средние значения стандартных отклонений fy и srj.

Итак, меры прецизионности имеют следующие значения:

стандартное отклонение повторяемости s,=9,620589;

стандартное отклонение воспроизводимости 5Л=10,36927.

Далее подставляем полученные значения в выражения для ошибок первого и второго рода и окончательно получаем Pj=0,034 и Р2=0,05 - в условиях повторяемости и Pj=0,058 и Р2=0,064 - в условиях воспроизводимости.

Исходные данные. Измерение силы света по

ГОСТ 51709-2001 в режиме «ближний свет» в направлении

52' вниз от положения левой части светотеневой границы Таблица 4.14 Номер СТО Уровень J (марка автомобиля) I ВАЗ 2107 ВАЗ 2ПО ВАЗ 2111 ВАЗ 2112 1788.5 1790.7 1815.6 1834.0 1 1811.9 1780.6 1835.7 1852.6 1 1811.9 1779.0 1826.0 1839.4 1799.6 1771.7 1836.9 1864.2 1803.9 1783.5 1844.3 1843.6 л 1802.1 1764.0 1815.6 1854.2 i 1797.8 1788.6 1829.8 1851.8 1808.7 1799.5 1828.1 1842.6 17953 1774.5 1836.5 1824.0 \ 1817.5 1786.9 1835.7 1849.3 3 1798.9 1790.0 1840.3 1837.9 1800.9 1767.3 18353 и 557.4 Урои» МП

и _ <

V • •• ' 1

«1 ¦

I I

Рис. 4.7 Графическое представление исходных данных для силы света в режиме «ближний свет».

гв сто ев too IKS tit ив

Средние значения в базовых элементах. Таблица 4.15

Номер Уровень j лаборатории 1 2 3 i у* "з Уу *9 % "У Ь "9 1 1802,975 4 1780.5 4 1828.55 4 1847,55 4 2 1803,125 4 1783.9 4 1829,45 4 1848,05 4 3 1803.15 4 1779,675 4 1836.95 4 1842,15 4 Стандартные отклонения Таблица 4.16 Номер Уровень j лаборатории 1 2 3 4 ^ i * *9 Sii н *1 1 1 IU 4 7,8 4 9.9 4 13.6 4 2 4,5 4 14.9 4 11,8 4 5.8 4 3 9,8 4 10.6 4 2,3 4 14.5 4 При п- 4 и числе лабораторий р = 3 критические значения для критерия Кохрена равны 0,798 для 5% и 0,883 для 1%.

Для уровня 1 наибольшее значение s имеет место в лаборатории N 1; при этом Јs2 = 244,0; тестовая статистика = 0,5.

Для уровня 2 наибольшее значение s имеет место в лаборатории N 2; при этом Јs2 = 394,7; тестовая статистика = 0,6.

Для уровня 3 наибольшее значение s имеет место в лаборатории N 3 при этом = 241,7; тестовая статистика = 0,6.

Для уровня 4 наибольшее значение s имеет место в лаборатории N 3; при этом = 428,4;тестовая статистика = 0,5.

Полученные результаты означают, что все наблюдения корректны.

Расчетные значения mj, st] и s^ Таблица 4.17 Уровень j Pi А

тз Ч sRj 1 3 8.537917 9.018407 9,694592 2 3 11,10083 11,47019 12,00294 3 3 7.985662 8.975584 10.28332 4 3 11.2974 11,95041 12.86794 Аналогично первому случаю, не обнаруживает какой-либо зависимости,

и поэтому в качестве показателей прецизионности могут быть использованы средние значения стандартных отклонений ^ и srj .

стандартное отклонение повторяемости sf=\0,35365

стандартное отклонение воспроизводимости ^=11,2122.

Значения Р|И Р2 выглядят следующим образом: Pi=0,043 и Р2=0,059 - в условиях повторяемости и Р|=0,06 и Р2=0,071 - в условиях воспроизводимости.

Аналогично, для режима «дальний свет», получим исходные данные, определённые согласно ГОСТ 51709-2001 в направлении 34' вверх от положения левой части светотеневой границы режима «ближний свет» в вертикальной плоскости, проходящей через ось отсчета.

Исходные данные.

ГОСТ 51709-2001 в режиме «дальний свет» в направлении

34' вниз от положения левой части светотеневой границы Таблица 4.18 Номер СТО Уровень j (узрцд автомобиля) 1 ВАЗ 2107 ВАЗ 2110 ВАЗ 2111 ВАЗ 2112 10658 10618.37 10425.34 10561.87 1 10557 10498.46 10516.28 10562.92 10541 10553.62 10456.86 10538.06 10568 10428.36 10433.54 10602.66 10480 10421.33 10478.69 10498.05 1 10513 10537.72 10521.55 10402.98 10535 10512.82 10368.90 10691.72 10565 10721.79 10552.17 10477.55 10577 10428.32 10556.71 10461.36 10565 10510.81 10576.32 ' 10429.91 J 10536 10488.88 10590.99 10506.72 10609 10406.93 10501.25 10585.47 Урсм»М1

Ую—ьмг о ' и • 3

¦ ¦ » ¦

» I » •

• • ¦ я» we im

KywiwMfM

1Ш0

им п» i« им «н tm им im m У«ОЫ»М

Урепм.1М ш race ixao icw in)

КЭ0 М МО W

ною m

ноя 16400 1м0 coco S Рис. 4.8. Графическое представление исходник данных для силы света в режиме «дальний свет».

Средние значения в базовых элементах Таблица 4.19 Номер лаборатории I Уровень j 1 2 3 Г 4 Уц п9 \ Уч 1

2 10581 10523,25 4 4 10524.7 10548,42 4

4 10458,01 10480,33 4 1 10566,38 4 J 10517,58 4 4 | 3 | 10571,75 | 4 | 10458,74 j 4 | 10556,32 | 4 | 10495,87 | 4 | Стандартные отклонения Таблица 4.20

Номер лаборатории i Уровень j 1 2 <1 * "9 * * П9 J *9 "а 1 52,5 4 80,8 4 41,1 4 26.8 4 2 35,9 4 126,0 4 80,2 4 123,1 4 3 30,2 4 49,1 4 39,3 4 67,5 4 При п = 4 и числе лабораторий р = 3 критические значения для критерия

Кохрена равны 0,798 для 5% и 0,883 для 1%.

Для уровня 1 наибольшее значение 5 имеет место в лаборатории N 3;

при этом Јs2 =4956,5; тестовая статистика =0,6

Для уровня 2 наибольшее значение j имеет место в лаборатории N 2;

при этом Јs2 = 24800,2; тестовая статистика =0,6.

Для уровня 3 наибольшее значение s имеет место в лаборатории N 2 при

этом 2>2 =9659,0; тестовая статистика =0,7

Для уровня 4 наибольшее значение s имеет место в лаборатории N 2;

при этом Јs2 = 20426,6;тестовая статистика =0,7

Полученные результаты означают, что все наблюдения корректны.

mj S* SRJ 1 3 39,5287357 40,6468531 42.2686083 2 3 85,27633 90,92158 98,78641 3 3 53,51723 56,7422 61,26217 4 3 72.4649 82.51588 95.63176 В. 1.7 Зависимость прецизионности от m не обнаруживается, поэтому

стандартное отклонение повторяемости s,=67,70663

стандартное отклонение воспроизводимости =74,48724

Далее получаем Р|=0,048 и Р2=0,062 - в условиях повторяемости и

Pi=0,057 и Рг=0,073 - в условиях воспроизводимости. И для суммарной силы света, будем иметь:

Исходные данные для суммарной силы света Таблица 4.22 Номер СТО г Уровень J (MapKa автомобиля) ВАЗ 2107 ВАЗ 2 ПО ВАЗ 2111 ВАЗ 2112 1 227242,68 228210.17 229630.29 227845,64 227802.86 228638,92 230342,01 228782,56 230778.38 229325,54 230685,53 228481,19 237963.7 238298.39 240358,83 238931,2 2 227306.86 229954,04 227453.26 238763.03

228416,77 227388,13 225992,52 226276,49 228047,39 227975,84 228567,65 230249,29 227481,55 239766,15 240194,94 241855,59 3 227790,55 227120.03 227705,11 227855.52 227835,69 229665,52 228730,42 229124,38 229329,22 228339,87 229261,95 227941,13 239427,05 240595,35 240135.73 238056,68 УроеоьМй

4

4

§ 3

г

f i

о

• « •

« m

гi

ж

о

• •»

в ului 1*1» лер ам омо дшлш j

Рвэутътаты измерен**

2ВШ SOD ZKt 1ЯК 2ГЯО 2Ю2 ZSCS 23000 2Ш 2ШЕ ftytmi Урюмъ №4

Уроее«>№3 ° 3

D 3

I 2

О

ц«0

64 S3

Я-2

50

2ZTO) 27500 ГКО 23690 S9000 399600 20X0 2X6CD 291X0

Резугыаты юмереня

• I •

mm hi wttt ммцсцмця»! Рсзу гъ тэты из мерв»*« Рис.4.9. Графическое представление исходных данных для суммарной силы света.

Средние значения в базовых элементах

Таблица 4.23 Номер лаборатории i Уровень j 1 2 _j j 4 пИ h "У П$ Ур "У % 1 228232,195 4 228891.5875 4 229817,66 4 238888,03 4 2 227276,07 4 228063,44 4 228437,9375 4 240144,928 4 3 227617,8025 4 228839.0025 4 228718,0425 4 239553,703 4 Стандартные отклонения

Таблица 4.24

Номер Уровень j лаборатории i 1 2 3 4 * Н Н *9 * «9 1 1013,9 4 1059,1 А 1111,2 4 1059,4 4 2 993,7 4 1502,8 4 1314,3 4 1288,7 4 3 337,5 4 770,9 4 687.0 4 1107,7 4 При п= 4 и числе лабораторий р = 3 критические значения для критерия Кохрена равны 0,798 для 5% и 0,883 для 1%.

Для уровня 1 наибольшее значение s имеет место в лаборатории N 1; при этом =2129224,5; тестовая статистика =0,5

Для уровня 2 наибольшее значение s имеет место в лаборатории N 2;

при этом = 3974422,8; тестовая статистика =0,6.

Для уровня 3 наибольшее значение s имеет место в лаборатории N 2 при этом =3434195,4; тестовая статистика =0,5

Для уровня 4 наибольшее значение s имеет место в лаборатории N 2; при этом =4010020,3; тестовая статистика =0,4

Расчетные значения nij, sTj и sRj Таблица 4.25 Уровень j Pi А mi sRj 1 3 781.684598 842.4615628 926,1789761 2 3 1110,937463 1151,002872 1208,613239 '3 3 1037,514238 1069,9214 1116.770261 4 3 1151.92734 1156,14594 1162.44513 - стандартное отклонение повторяемости $,-1054,883;

- стандартное отклонение воспроизводимости 103,502.

Далее получаем Р|=0,045 и Рг=0,058 - в условиях повторяемости и Pi=0,061 и Рг=0,079- в условиях воспроизводимости.

Аналогичным образом рассчитываются выражения для ошибок первого и второго рода при диагностировании остальных параметров АТС.

Далее рассмотрим пример получения стандартного отклонения SI(T0)

промежуточных показателей прецизионности с изменяющимися факторами [время + оператор] в пределах одной СТО А на отдельном уровне

Метод измерений аналогичен методу, рассмотренному в предыдущем примере.

На СТОА произведены измерения силы света фар в различных режимах, согласно ГОСТ 51709 и на следующий день снова были получены данные силы света фар, но другим работником.

Исходные данные. Сила свста фар в режиме «ближний свет» в направлении 34' вверх от положения левой части

светотеневой границы Таблица 4.26 Номер пробы

(марка автомобиля) j Первый день / Второй день Диапазон wi 1 703 718 15 2 710 723 13 3 721 732 11 4 722 711 11 5 733 720 13 6 727 725 2

7 729 729 0 8 734 713 21 9 729 733 4 10 731 730 1 Согласно методике, представленной в ГОСТ Р ИСО 5725 - 2002-3 рас

считаны значения стандартного отклонения S,I i

Значения Р|И Р2 - в условиях промежуточной прецизионности выглядят следующим образом: Pj=0,045 и Рг=0,063.

По аналогии были получены стандартные отклонения промежуточной прецизионности для - силы света фар в режиме «ближний свет» в направлении 52/ вниз от положения левой части светотеневой границы, силы света в режиме «дальний свет» и суммарной силы света. Исходные данные в режиме «ближний свет» в направлении ЗУ

вниз от положения левой части светотеневой границы Таблица 4.27 Номер пробы

(марка автомобиля) j Первый день / Второй день Диапазон wj 1 1585,4 1686.4 101 2 1819,1 1711.4 107,7 3 1818,9 1806.7 12.2 4 1696.2 1705.9 9.7 5 1732.7 1690.4 42,3 6 1717,5 1616.8 100,7 7 1681,3 1729.4 48.1 8 1772,6 1566.4 206,2 9 1641.2 1771.4 130.2 10 19I8J 1862.4 55,9 1 1 10

*»>">-J2*,0Z-f -703.426(4.9) Получаем, Р,=0,048 и Р2=0,069. Исходные данные для силы света в режиме «дальний свет» Таблица 4.28 Номер пробы

(марка автомобиля) j Первый день / Второй день Диапазон Wj 1 9908,2 11890 1981.8 2 11458 11269 189 3 11854 11791 63 4 9006.3 9397,5 391,2 5 9159 10580 1421 6 11171 10443 728 7 10200 8995,9 1204.1 8 11290 10857 433

9 11416 9543,5 1872.5 10 11312 12015 703 ^«ш,-^1^=784,4519(4.10)

Далее имеем, Р,=0,053 и Р2=0,071. Исходные данные для суммарной силы света Таблица 4.29 Номер пробы

(марка автомобиля) j ПервыП день / Второй день Диагтон Wj 1 219950 233910 13960 2 233290 221560 11730 3 230190 231800 1610 4 218780 217910 870 5 206290 227800 21510 6 227410 227520 110 7 217890 228000 10110 8 234140 224820 9320 9 233080 238950 5870 10 244920 233910 35660 2. х<''">=Щ^=,о7о99(4л,)-

Таким образом, Р|=0,05 и Р2=0,064.

Т.о., получены выражения для расчета величин ошибок первого и второго рода в условиях повторяемости, воспроизводимости и промежуточной прецизионности.

Выводы:

1. Разработаны алгоритмы расчета ошибок первого и второго рода для случаев прямого многопараметрического контроля и косвенного многопараметрического контроля, а также алгоритм оптимизации метрологического обеспечения инструментального диагностирования технического состояния АТС. Предложенный алгоритм расчета критерия (2.53) позволяет рассчитать интервальную оценку критерия при сравнении наборов средств технической диагностики и проверить условие обеспечения допустимых ошибок первого и второго рода в зависимости от вида рассматриваемой системы диагностирования в условиях априорной недостаточности информации о видах законов распределения значений контролируемых параметров и погрешностей их-измерения.

Проведено исследование алгоритма синтеза метрологического обеспечения диагностирования электрооборудования технического состояния АТС в случае прямого многопараметрического контроля.. Доказана возможность применения разработанного алгоритма в условиях априорной недостаточности информации о законах распределения контролируемых параметров и погрешностей их измерения в случае прямого многопараметричсского контроля.

Представлена методика определения ошибок первого и второго рода при реализации стандартного метода измерений. 1.