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.