Porównanie charakterystyk
Charakterystyki bezwymiarowe.
Wygenerowane raporty, dla charakterystyk bezwymiarowych oraz charakterystyk oporów własnych przekładni hydrokinetycznych, mogą być ze sobą porównywane z wykorzystaniem tej funkcji programu. Pozwala ona na porównanie charakterystyk na przykład typoszeregu przekładni uzyskanych często w bardzo odległych w czasie terminach lub dla kolejnych modyfikacji przekładni. Można porównać równocześnie maksymalnie 15 charakterystyk bezwymiarowych lub charakterystyk oporów własnych. Wybranie opcji 'Porównanie charakterystyk' powoduje pojawienie się okienka dialogowego, pokazanego poniżej.
W górnej części okienka, w polu wyboru 'charakterystyka', można wybrać typ analizowanych charakterystyk. Z polem tym skorelowana jest lista 'wybierz zmienne', w której wyświetlane są aktualnie dostępne do wyboru zmienne. Sposób wyboru z tej listy jest klasyczny dla systemu Windows, na przykład wybór kilku zmiennych można wykonać trzymając równocześnie wciśnięty klawisz Ctrl klawiatury i klikając na kolejne zmienne, za pomocą lewego klawisza myszki. Jeżeli w stanie okienka pokazanym na rysunku, zostanie naciśnięty przycisk Wykonaj, wówczas pojawi się komunikat:
Pliki można wskazywać na kilka sposobów:
1. wpisać ścieżkę do pliku i jego nazwę,
2. wkleić ścieżkę do pliku i jego nazwę,
3. posłużyć się przyciskiem wyboru pliku (przycisk z trzema kropkami), który znajduje się z prawej strony pola pliku.
Jeżeli skorzysta się z trzeciego sposobu, wówczas na ekranie pojawi się klasyczne okienko wyboru folderu, jak pokazano poniżej.
Po akceptacji danego folderu, można przejść do wyboru kolejnych folderów, w których znajdują się pliki z raportami. Można powtórzyć wybór tego samego folderu dla nowego pola 'Ścieżka i nazwa pliku', jeżeli porównywane pliki znajdują się w tym samym miejscu. Jeśli wybrano wszystkie potrzebne foldery, lub bezpośrednio po wybraniu jakiegoś folderu, można w każdym z nich wskazać plik do analizy, poprzez rozwinięcie zawartości folderu (przycisk z małym, czarnym trójkątem). Dla przypadku charakterystyk bezwymiarowych są to najczęściej pliki typu 'wyniki_x_tab.txt', gdzie 'x' oznacza numer kolejny pliku w folderze (czyli raport dla określonej wejściowej prędkości obrotowej). W polu 'Ścieżka i nazwa pliku' może pojawić się dowolny inny plik, który znajduje się w danym folderze, wówczas należy, korzystając z przycisku po prawej stronie pola, wybrać właściwy plik. Jeżeli w którymś z pól edycyjnych jest niewłaściwy plik (nie jest to plik z odpowiednim raportem), to pojawi się komunikat:
W przypadku braku wyboru zmiennych i użycia przycisku Wykonaj generowany jest kolejny komunikat:
Przycisk Anuluj, w okienku 'Porównanie charakterystyk', powoduje wyjście z tej opcji a przycisk Wykonaj pozwala na wykonanie porównania.
W efekcie uzyskuje się przebieg nałożonych, wybranych charakterystyk przekładni, jak pokazano na przykładowym rysunku poniżej.
Może się zdarzyć, że chcemy porównać dużą ilość charakterystyk, dla wybranych równocześnie kilku zmiennych, wówczas jeżeli iloczyn ilości charakterystyk i ilości zmiennych przekroczy wartość 36 (aktualnie maksymalna ilość okien, które mogą być jednocześnie otwarte), to pojawi się następująca informacja:
Charakterystyki oporów własnych.
Dla przypadku porównania charakterystyk oporów własnych, w liście wyboru zmiennych znajduje się tylko zmienna 'Mwe' czyli moment wejściowy. Charakterystyka oporów własnych to zależność momentu wejściowego 'Mwe' od obrotów wejściowych 'nwe' (uzyskana przy spełnieniu określonych warunków pomiaru). Sposób postępowania dla porównania tego typu charakterystyk jest podobny jak opisano powyżej, dla przypadku charakterystyk bezwymiarowych.
Przykładowe, już przygotowane do porównania charakterystyk okienko, widoczne jest poniżej.
Końcowym efektem, po wybraniu przycisku Wykonaj, jest poniższy rysunek, czyli nałożenie na siebie przebiegów momentów wejściowych w funkcji prędkości wejściowej.
Analiza niepewności pomiarowych.
Dla obu typów charakterystyk przekładni można wykonać analizę niepewności pomiarowych, zaznaczając opcję 'analiza niepewności pomiarowych' i wskazując pliki do porównania.
Użycie przycisku Wykonaj spowoduje pojawienie się na ekranie wykresu, z porównaniem charakterystyk (jak w analizie bez wyznaczania niepewności). Może się w tym momencie pojawić komunikat pokazany poniżej a informujący o ograniczonej ilości wyświetlanych opisów przebiegów.
Naciśnięcie przycisku OK pozwala zobaczyć nałożone charakterystyki:
Jeżeli do analizy niepewności wykorzystamy większą ilość plików, to może się zdarzyć, że któryś z plików zawiera niepełne charakterystyki (na przykład brak jest zapisu dla jakiejś wartości 'ik').
W takim przypadku program eliminuje plik z niepełnymi charakterystykami, nie uwzględnia tego pliku w analizie i generuje komunikat jak poniżej.
Podczas gdy program rysuje charakterystyki na ekranie, równocześnie wykonywane są obliczenia związane z analizą niepewności pomiarów za pomocą metody typu A (statystyczna metoda określania niepewności pomiarów) [1]. Ponieważ dla przypadku charakterystyk bezwymiarowych mamy do czynienia z pomiarem wielkości pośrednich, wobec tego, należy ten fakt uwzględnić dobierając metodę analizy. Dla porównania, w programie zastosowano kilka metod szacowania niepewności:
1. uproszczona - wyniki traktuje się jakby były uzyskane poprzez pomiary bezpośrednie,
2. średnio dokładna - zakłada się, że wielkości mierzone nie są ze sobą skorelowane, ale mamy do czynienia z pomiarami wielkości pośrednich,
3. dokładna - w której mierzymy wielkości pośrednie oraz skorelowane.
Poniżej przedstawiono wyniki obliczeń według metody uproszczonej, dla prędkości wejściowej nwe=1800 [obr/min] oraz 15 charakterystyk bezwymiarowych.
Niepewności pomiarów bezpośrednich (nwe=1800 [obr/min] ilość charakt.=15)
ik id_sr n_id n_id_% eta_sr n_eta n_eta_% fm_sr n_fm n_fm_% k_sr n_k n_k_%
0.000 2.546 0.008 0.331 0.000 0.000 NaN 3.514 0.013 0.366 55.107 0.101 0.182
0.100 2.402 0.003 0.114 0.240 0.000 0.137 3.501 0.006 0.182 55.209 0.050 0.091
0.200 2.205 0.003 0.124 0.441 0.001 0.121 3.503 0.006 0.172 55.189 0.047 0.086
0.300 1.987 0.003 0.151 0.596 0.001 0.148 3.500 0.005 0.150 55.213 0.041 0.075
0.400 1.794 0.003 0.160 0.718 0.001 0.153 3.510 0.005 0.151 55.141 0.042 0.076
0.500 1.607 0.003 0.201 0.804 0.002 0.206 3.449 0.005 0.150 55.626 0.042 0.076
0.550 1.513 0.003 0.203 0.832 0.002 0.204 3.372 0.007 0.222 56.257 0.063 0.112
0.600 1.422 0.003 0.228 0.853 0.002 0.218 3.270 0.007 0.205 57.127 0.058 0.102
0.625 1.378 0.003 0.222 0.861 0.002 0.229 3.206 0.007 0.220 57.691 0.063 0.109
0.650 1.336 0.003 0.210 0.869 0.002 0.194 3.135 0.008 0.244 58.346 0.070 0.120
0.675 1.294 0.002 0.177 0.874 0.002 0.178 3.055 0.008 0.250 59.101 0.074 0.125
0.700 1.253 0.002 0.167 0.877 0.001 0.168 2.967 0.008 0.286 59.967 0.086 0.143
0.725 1.212 0.002 0.187 0.878 0.002 0.195 2.863 0.009 0.306 61.053 0.093 0.152
0.750 1.168 0.003 0.247 0.876 0.002 0.245 2.745 0.010 0.375 62.353 0.118 0.189
0.775 1.121 0.002 0.222 0.869 0.002 0.220 2.610 0.009 0.345 63.945 0.110 0.172
0.800 1.074 0.003 0.257 0.859 0.002 0.241 2.460 0.011 0.433 65.862 0.142 0.216
0.825 1.025 0.003 0.249 0.846 0.002 0.242 2.284 0.011 0.486 68.359 0.165 0.242
0.850 0.977 0.003 0.257 0.830 0.002 0.251 2.106 0.013 0.611 71.182 0.218 0.306
0.875 0.930 0.003 0.293 0.814 0.002 0.301 1.917 0.014 0.720 74.623 0.268 0.359
0.900 0.886 0.003 0.301 0.797 0.002 0.303 1.710 0.014 0.801 78.998 0.318 0.403
0.925 0.840 0.002 0.272 0.777 0.002 0.271 1.480 0.015 1.030 84.921 0.437 0.515
0.950 0.793 0.003 0.397 0.754 0.003 0.393 1.224 0.014 1.134 93.414 0.540 0.578
0.975 0.745 0.003 0.380 0.727 0.003 0.382 0.994 0.014 1.380 103.624 0.710 0.685
1.000 0.655 0.013 1.945 0.655 0.013 1.945 0.733 0.030 4.056 120.931 2.459 2.033
1.030 0.456 0.009 1.870 0.469 0.009 1.877 0.461 0.009 1.926 152.213 1.463 0.961
ik -> przełożenie kinematyczne
id_sr -> wartość średnia przełożenia dynamicznego id
n_id -> niepewność standardowa wartości średniej id
n_id_% -> niepewność względna wartości średniej id [%]
eta_sr -> wartość średnia sprawności eta
n_eta -> niepewność standardowa wartości średniej eta
n_eta_% -> niepewność względna wartości średniej eta [%]
fm_sr -> wartość średnia fm
n_fm -> niepewność standardowa wartości średniej fm
n_fm_% -> niepewność względna wartości średniej fm [%]
k_sr -> wartość średnia k
n_k -> niepewność standardowa wartości średniej k
n_k_% -> niepewność względna wartości średniej k [%]
Kolejny wydruk przedstawia wyniki dla drugiej metody obliczeń oraz dla tej samej prędkości wejściowej i ilości charakterystyk.
Niepewności pomiarów pośrednich nieskorelowanych (nwe=1800 [obr/min] ilość charakt.=15)
ik id_sr n_id n_id_% eta_sr n_eta n_eta_% fm_sr n_fm n_fm_% k_sr n_k n_k_%
0.000 2.546 0.005 0.212 0.000 0.000 NaN 3.514 0.006 0.165 55.107 0.045 0.082
0.100 2.402 0.002 0.086 0.240 0.000 0.089 3.501 0.003 0.084 55.209 0.023 0.042
0.200 2.205 0.002 0.109 0.441 0.001 0.116 3.503 0.002 0.070 55.189 0.019 0.035
0.300 1.987 0.002 0.094 0.596 0.001 0.101 3.500 0.003 0.072 55.213 0.020 0.036
0.400 1.794 0.002 0.086 0.718 0.001 0.095 3.510 0.002 0.071 55.141 0.020 0.035
0.500 1.607 0.002 0.097 0.804 0.001 0.112 3.449 0.003 0.091 55.626 0.025 0.046
0.550 1.513 0.002 0.107 0.832 0.001 0.127 3.372 0.004 0.105 56.257 0.029 0.052
0.600 1.422 0.001 0.105 0.853 0.001 0.123 3.270 0.003 0.105 57.127 0.030 0.053
0.625 1.378 0.002 0.118 0.861 0.001 0.135 3.206 0.003 0.105 57.691 0.030 0.052
0.650 1.336 0.001 0.108 0.869 0.001 0.128 3.135 0.003 0.110 58.346 0.032 0.055
0.675 1.294 0.001 0.100 0.874 0.001 0.122 3.055 0.003 0.105 59.101 0.031 0.053
0.700 1.253 0.001 0.113 0.877 0.001 0.132 2.967 0.003 0.116 59.967 0.035 0.058
0.725 1.212 0.002 0.128 0.878 0.001 0.149 2.863 0.004 0.123 61.053 0.038 0.061
0.750 1.168 0.002 0.185 0.876 0.002 0.203 2.745 0.004 0.143 62.353 0.045 0.072
0.775 1.121 0.002 0.152 0.869 0.002 0.174 2.610 0.004 0.139 63.945 0.045 0.070
0.800 1.074 0.002 0.201 0.859 0.002 0.220 2.460 0.004 0.156 65.862 0.051 0.078
0.825 1.025 0.002 0.239 0.846 0.002 0.256 2.284 0.004 0.177 68.359 0.061 0.089
0.850 0.977 0.003 0.297 0.830 0.003 0.315 2.106 0.004 0.211 71.182 0.075 0.105
0.875 0.930 0.003 0.363 0.814 0.003 0.379 1.917 0.005 0.253 74.623 0.094 0.126
0.900 0.886 0.004 0.439 0.797 0.004 0.450 1.710 0.005 0.284 78.998 0.112 0.142
0.925 0.840 0.005 0.571 0.777 0.005 0.580 1.480 0.006 0.375 84.921 0.159 0.187
0.950 0.793 0.005 0.642 0.754 0.005 0.650 1.224 0.005 0.418 93.414 0.195 0.209
0.975 0.745 0.006 0.802 0.727 0.006 0.809 0.994 0.005 0.519 103.624 0.269 0.259
1.000 0.655 0.021 3.198 0.655 0.021 3.199 0.733 0.013 1.805 120.931 1.090 0.901
1.030 0.456 0.008 1.863 0.469 0.009 1.864 0.461 0.004 0.833 152.213 0.633 0.416
ik -> przełożenie kinematyczne
id_sr -> wartość średnia przełożenia dynamicznego id
n_id -> niepewność standardowa wartości średniej id
n_id_% -> niepewność względna wartości średniej id [%]
eta_sr -> wartość średnia sprawności eta
n_eta -> niepewność standardowa wartości średniej eta
n_eta_% -> niepewność względna wartości średniej eta [%]
fm_sr -> wartość średnia fm
n_fm -> niepewność standardowa wartości średniej fm
n_fm_% -> niepewność względna wartości średniej fm [%]
k_sr -> wartość średnia k
n_k -> niepewność standardowa wartości średniej k
n_k_% -> niepewność względna wartości średniej k [%]
Ostatni wydruk zawiera wyniki dla trzeciej metody obliczeń (dane identyczne jak dla poprzednich wydruków).
Niepewności pomiarów pośrednich skorelowanych (nwe=1800 [obr/min] ilość charakt.=15)
ik id_sr n_id n_id_% eta_sr n_eta n_eta_% fm_sr n_fm n_fm_% k_sr n_k n_k_%
0.000 2.546 0.004 0.149 0.000 0.000 NaN 3.514 0.006 0.165 55.107 0.045 0.082
0.100 2.402 0.001 0.048 0.240 0.000 0.061 3.501 0.003 0.080 55.209 0.022 0.040
0.200 2.205 0.001 0.059 0.441 0.000 0.056 3.503 0.003 0.077 55.189 0.021 0.038
0.300 1.987 0.001 0.071 0.596 0.000 0.077 3.500 0.002 0.064 55.213 0.018 0.032
0.400 1.794 0.001 0.073 0.718 0.001 0.079 3.510 0.002 0.071 55.141 0.020 0.036
0.500 1.607 0.002 0.097 0.804 0.001 0.098 3.449 0.002 0.072 55.626 0.020 0.036
0.550 1.513 0.001 0.092 0.832 0.001 0.088 3.372 0.004 0.104 56.257 0.029 0.052
0.600 1.422 0.001 0.098 0.853 0.001 0.096 3.270 0.003 0.091 57.127 0.026 0.046
0.625 1.378 0.001 0.103 0.861 0.001 0.100 3.206 0.003 0.093 57.691 0.027 0.046
0.650 1.336 0.001 0.090 0.869 0.001 0.091 3.135 0.004 0.113 58.346 0.033 0.057
0.675 1.294 0.001 0.081 0.874 0.001 0.079 3.055 0.003 0.108 59.101 0.032 0.054
0.700 1.253 0.001 0.074 0.877 0.001 0.078 2.967 0.004 0.131 59.967 0.039 0.066
0.725 1.212 0.001 0.082 0.878 0.001 0.083 2.863 0.004 0.135 61.053 0.041 0.068
0.750 1.168 0.001 0.111 0.876 0.001 0.110 2.745 0.005 0.167 62.353 0.052 0.084
0.775 1.121 0.001 0.097 0.869 0.001 0.097 2.610 0.004 0.153 63.945 0.049 0.077
0.800 1.074 0.001 0.110 0.859 0.001 0.108 2.460 0.005 0.196 65.862 0.065 0.098
0.825 1.025 0.001 0.113 0.846 0.001 0.112 2.284 0.005 0.226 68.359 0.077 0.113
0.850 0.977 0.001 0.118 0.830 0.001 0.118 2.106 0.006 0.284 71.182 0.101 0.142
0.875 0.930 0.001 0.134 0.814 0.001 0.137 1.917 0.006 0.335 74.623 0.125 0.167
0.900 0.886 0.001 0.134 0.797 0.001 0.134 1.710 0.006 0.374 78.998 0.148 0.187
0.925 0.840 0.001 0.125 0.777 0.001 0.123 1.480 0.007 0.480 84.921 0.204 0.240
0.950 0.793 0.002 0.204 0.754 0.002 0.205 1.224 0.006 0.524 93.414 0.245 0.262
0.975 0.745 0.001 0.161 0.727 0.001 0.160 0.994 0.006 0.639 103.624 0.331 0.320
1.000 0.655 0.006 0.897 0.655 0.006 0.898 0.733 0.014 1.889 120.931 1.140 0.943
1.030 0.456 0.004 0.874 0.469 0.004 0.873 0.461 0.004 0.905 152.213 0.688 0.452
ik -> przełożenie kinematyczne
id_sr -> wartość średnia przełożenia dynamicznego id
n_id -> niepewność standardowa wartości średniej id
n_id_% -> niepewność względna wartości średniej id [%]
eta_sr -> wartość średnia sprawności eta
n_eta -> niepewność standardowa wartości średniej eta
n_eta_% -> niepewność względna wartości średniej eta [%]
fm_sr -> wartość średnia fm
n_fm -> niepewność standardowa wartości średniej fm
n_fm_% -> niepewność względna wartości średniej fm [%]
k_sr -> wartość średnia k
n_k -> niepewność standardowa wartości średniej k
n_k_% -> niepewność względna wartości średniej k [%]
Na kolejnym rysunku przedstawiono graficznie przebiegi niepewności względnych wartości średnich dla wielkości: id, eta, fm i k dla przypadku trzeciej metody (wielkości pośrednie i skorelowane).
[1] Salejda W., Poprawski R.: "Podstawy analizy niepewności pomiarowych w studenckim laboratorium podstaw fizyki", Politechnika Wrocławska, 2009.