wykorzystanie internetu do obliczeń niepewności pomiaru przy
Transkrypt
wykorzystanie internetu do obliczeń niepewności pomiaru przy
Materiały XXXVI Międzyuczelnianej Konferencji Metrologów MKM’04 _________________________________________________________________________________ Leon SWĘDROWSKI, Lucjan WILCZEWSKI Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki WYKORZYSTANIE INTERNETU DO OBLICZEŃ NIEPEWNOŚCI POMIARU PRZY WZORCOWANIU W referacie przedstawiono program pozwalający z poziomu przeglądarki internetowej uzyskać wyniki obliczeń wszystkich składowych niepewności pomiaru i niepewności łącznej przy wzorcowaniu oraz wygenerować świadectwo wzorcowania. Program powstał w założeniu jako pomoc naukowa dla studentów i pracowników Wydziału EiA PG, przyspieszająca proces obliczeń niepewności, przy jednoczesnym umożliwieniu dostępu niezależnego od platformy sprzętowej, systemu operacyjnego i liczby użytkowników. UNCERTAINTY CALCULATION FOR CALIBRATION MEASUREMENTS USING INTERNET The aim of this work is to present a webpage based software for calibration uncertainty calculations and calibration report generation. Software idea was to reduce time of calibration uncertainty calculations with multiuser support of every operating system with implemented internet browser and any PC hardware platform. 1. WSTĘP Dokonując analizy dokładności opartej o teorię niepewności można zredukować czas związany z obliczeniami przy wzorcowaniu, a także uchronić się przed skutkami ewentualnych błędów ręcznych obliczeń stosując odpowiedni program komputerowy. W Katedrze Miernictwa Elektrycznego PG opracowano program [1], będący w założeniu pomocą naukową dla każdego, kto potrzebuje określić niepewność pomiaru przy wzorcowaniu. Przyjęto jako założenia uniwersalność i ogólnodostępność programu. Pierwsze założenie spełniono nie narzucając użytkownikowi ograniczonej bazy urządzeń wzorcowanych i wzorcujących, umożliwiając mu wprowadzanie do bazy własnych urządzeń oraz pozwalając na zdefiniowanie dokładności urządzeń na kilka sposobów. Drugie założenie spełniono decydując się na opracowanie programu w postaci interaktywnej, dynamicznej strony internetowej, z której można skorzystać niezależnie od platformy sprzętowej i systemu operacyjnego. Do napisania programu wybrano skryptowy język programowania PHP, pozwalający tworzyć dynamiczne strony internetowe generowane i wykonujące program po stronie serwera, oraz obsługujący bazę danych MySQL. Z punktu widzenia użytkownika program wymaga jedynie posiadania przeglądarki internetowej. Program jest udostępniony pod adresem http://www.ely.pg.gda.pl/niepewnosc. Leon SWĘDROWSKI, Lucjan WILCZEWSKI _________________________________________________________________________________ 120 2. TECHNOLOGIE BUDOWY PROGRAMÓW INTERAKTYWNYCH Tworzenie dynamicznych stron internetowych wymaga użycia języków skryptowych. Języki skryptowe można podzielić w zależności od technologii tworzenia stron internetowych na dwie podstawowe grupy: generacji (server-side) i prezentacji (client-side). Skrypty z grupy generacji pozwalają na dynamiczne tworzenie zawartości strony w zależności od różnych czynników, jak np. dane przesyłane z formularza. Generacja odbywa się po stronie serwera, gdzie interpretowany jest skrypt programu i generowana odpowiedź w postaci strony internetowej wysyłanej do przeglądarki klienta. Pozwala to na skorzystanie z baz danych i informacji, których nie posiada komputer użytkownika. Skrypty oparte na prezentacji umożliwiają stworzenie interaktywnej strony, dynamicznie reagującej na działania użytkownika. Program interpretowany jest po stronie użytkownika, wobec czego ma dostęp tylko do tych informacji, do których dostęp ma przeglądarka internetowa użytkownika. Podstawową wadą skryptowych języków z grupy prezentacji jest brak możliwości wymiany danych z bazami danych. Nadają się one jednak doskonale dla celów wstępnego przetworzenia danych, celem np. kontroli ich poprawności. Obecnie dostępna jest duża różnorodność skryptowych języków z grupy generacji. W tej grupie coraz większą popularność zdobywa język PHP, którego jedną z największych zalet jest zaimplementowana obsługa wielu rodzajów baz danych. Składnia tego języka zbliżona jest do składni języków C i Java. Ponadto PHP działa na wielu platformach, szybko się rozwija i obsługuje bardzo dużą ilość standardów wymiany informacji. 3. INTERAKTYWNY PROGRAM DO OBLICZANIA NIEPEWNOŚCI PRZY WZORCOWANIU Tworząc interaktywny program do obliczania niepewności przy wzorcowaniu dostępny przez Internet zdecydowano się na wykorzystanie języka skryptowego PHP, ze względu na jego podobieństwo do popularnych języków programowania C i Java, funkcjonalność oraz możliwość obsługi bazy danych MySQL. Ponadto wybór ten pozwoli spełnić wszystkie założenia stawiane programowi, takie jak ogólnodostępność i uniwersalność. Podstawową zaletą programu jest możliwość stworzenia spersonalizowanego środowiska dla obliczeń niepewności przy wzorcowaniu. Użytkownik po zalogowaniu ma możliwość stworzenia bazy danych wzorców, w której przechowywane są informacje o dokładności wzorca oraz bazy danych urządzeń wzorcowanych, gdzie przechowywane są wyniki pomiarów uzyskanych w procesie wzorcowania dla danego urządzenia. Raz wprowadzone dane można zawsze zmodyfikować. Ponadto system logowania zabezpieczony hasłem gwarantuje, że raz wprowadzone dane nie zostaną usunięte wskutek interakcji programu z innym użytkownikiem. Dane określające dokładność wzorca można wprowadzić na kilka sposobów. Począwszy od podania błędu maksymalnego, przez określenie niepewności rozszerzonej z odpowiednim Wykorzystanie internetu do obliczeń niepewności pomiaru przy wzorcowaniu 121 _________________________________________________________________________________ rozkładem prawdopodobieństwa i poziomem ufności, a na tabelarycznej postaci skończywszy. Dane tabelaryczne ponadto można wprowadzać ręcznie lub pobrać z pliku o odpowiednim formacie. Analogicznie wyniki pomiarów uzyskanych przy wzorcowaniu można wprowadzić ręcznie lub pobrać z pliku. Rys.1. Jeden z etapów wprowadzania danych urządzenia badanego Fig.1. One of steps of defining calibrated device Dla danego przypadku wzorcowania można dokonać obliczeń niepewności wybierając z bazy danych wzorców wykorzystany wzorzec i z bazy danych urządzeń badanych urządzenie wzorcowane. Obliczenia niepewności oparto na źródłach [2,3,4]. Niepewność całkowita pomiaru określana jest według wzoru: u c = u s2 + u w2 + u r2 . gdzie: (1) us – składowa niepewności typu A, związana ze statystycznym rozrzutem wyników, uw – składowa niepewności typu B, związana z udokumentowaną dokładnością wzorca, ur – składowa niepewności typu B, związana z rozdzielczością (tylko mierniki cyfrowe). Wygenerowane na podstawie wprowadzonych danych i obliczeń świadectwo wzorcowania oparte jest w swej formie na wzorze stosowanym przez Laboratorium Pomiarów Dokładnych przy Katedrze Miernictwa Elektrycznego WEiA Pol. Gdańskiej[5]. Weryfikacji programu obliczeniowego dokonano porównując wyniki obliczeń wykonanych ręcznie z wynikami uzyskanymi przez zastosowanie programu otrzymując ich pełną zgodność. Leon SWĘDROWSKI, Lucjan WILCZEWSKI _________________________________________________________________________________ 122 Tabela 1 Przykładowy wynik wzorcowania dla miernika CHY29 dla poziomu ufności 95.45% 4. PODSUMOWANIE Opracowany program jest narzędziem, które może w dużym stopniu ułatwić proces obliczania niepewności w praktyce naukowej i inżynierskiej oraz znacząco skrócić czas potrzebny na wykonanie obliczeń. Ponadto forma, w jakiej udostępniony jest program pozwala skorzystać z niego szerokiemu gronu zainteresowanych. LITERATURA 1. Paweł Stankiewicz: Uniwersalny, interaktywny program do obliczeń niepewności pomiarów. Praca dyplomowa, 2003 2. Stefan Kubisa, Stanisław Moskowicz: Niepewność pomiaru. Próba usystematyzowania pojęć i metod obliczeń. Pomiary Automatyka Kontrola 1’2004 3. Wyrażanie niepewności pomiaru – Przewodnik. Główny Urząd Miar 1995 4. Wyrażanie niepewności pomiaru przy wzorcowaniu. EA-4/02, tłumaczenie Główny Urząd Miar 1999 5. Księga jakości Laboratorium Pomiarów Dokładnych. Katedra Miernictwa Elektrycznego, Wydział Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej ABSTRACT The computer calculating of calibration uncertainty make realisation of this task faster and easier. The script language PHP was chosen. This solution gives multiuser support of every operating system with implemented Internet browser and any PC hardware platform. The structure of the program, an example of calibration calculations and results of program’s testing are presented in the article. The program is dedicated for students, making laboratory works at University as well as any researchers calculating uncertainty. The address of page is: http://www.ely.pg.gda.pl/niepewnosc.