logo search
ОНИ

2. Теоретические и эмпирические методы исследования

ТЕМА 2. Изучаемые вопросы: Структурная схема экспериментального научного исследования; Выбор методик экспериментального исследования; Понятие о планировании эксперимента; Условия проведения исследования; Выполнение измерений; Обработка результатов измерений; Анализ результатов и формулирование выводов.

Структурная схема типового экспериментального научного исследования в области эксплуатации автомобильного транспорта представлена на рис. 2.

Рис.2 Структурная схема экспериментального научного исследования

  1. Перед началом экспериментального исследования формулируют цель и задачи исследования.

  2. На втором этапе, в соответствии с поставленными задачами, выбирают методики экспериментальных исследований.

Каждая методика представляет собой целесообразную последовательность действий, направленных на решение задач экспериментального исследования. В методиках формулируются:

2.1.) требования к условиям проведения эксперимента;

2.2.) требования к используемому оборудованию;

2.3.) требования к режимам функционирования объекта исследований;

2.4.) определяются измеряемые параметры;

2.5.) требования к средствам измерений;

2.6.) определяются требования к величинам погрешностей измерений;

2.7.) обосновываются методы обработки результатов измерений;

2.8.) определяются методы анализа и (или) синтеза полученной информации;

2.9.) определяется вид и форма итогового документа;

3) На третьем этапе выполняют планирование экспериментального исследования.

Планирование выполняют с целью определения необходимого и достаточного объема испытаний (объема выборки).

Фактические значения измеряемых параметров при экспериментальных исследованиях зависят от влияния на объект исследования многих случайных внешних факторов Ф1, Ф2, …. Фm (см. Рис.1). Точность экспериментальных исследований можно значительно повысить если увеличить количество проведенных испытаний n. Поэтому в процессе планирования эксперимента определяют необходимый и достаточный объем испытаний.

  1. На четвертом этапе экспериментального исследования объекту исследования обеспечивают требуемые условия проведения испытаний Ф1, Ф2, …. Фm (температура окружающей среды, влажность воздуха, дорожные условия, погодно-климатические условия и т.п.). Подключают к объекту исследования измерительное оборудование и приборы и обеспечивают его функционирование на заданных режимах. Режимы функционирования технических объектов обычно характеризуются управляющими параметрами U1, U2, …. Ui (скоростью нажатия на педаль управления тормозом; подача на вход коробки передач крутящего момента, частотами вращения валов (колес, шестерен), скоростью движения и т.п.);

  2. На следующем этапе, при помощи измерительной аппаратуры выполняют измерение исследуемых параметров, характеризующих объект исследования (Например: управляющие параметры U1 и U2; функциональные параметры Х4, Х6; внутренние параметры объекта исследования Y4, Y7 и Y9).

Как правило, результатами измерений вышеперечисленных параметров являются графики кривых, представляющие собой зависимости напряжения, снимаемого с измерительных датчиков от времени – t. В качестве примера на рисунке 3 в качестве примера приведены осциллограммы процесса торможения автомобильного колеса на стенде с беговыми барабанами. В верхней части рисунка показан график изменения нагрузки на колесо. В нижней части рисунка, график изменения тормозной силы.

  1. На шестом этапе выполняют обработку результатов измерений. Для этого, каждое значение измеренного параметра умножают на тарировочный коэффициент. В нашем примере (смотри пункт 5) измерялось семь параметров (управляющие параметры U1 и U2; функциональные параметры Х4, Х6; внутренние параметры объекта исследования Y4, Y7 и Y9).

Рис. 3. Осциллограммы процесса торможения автомобильного колеса на стенде с беговыми барабанами.

Для каждого параметра при тарировке систем измерения получены тарировочные коэффициенты К1  Кg позволяющие, в процессе обработки результатов измерений, получить семь зависимостей: U1= f(t); U2= f(t); X4= f(t); X6= f(t); Y4= f(t); Y7= f(t) и Y9= f(t).

  1. После обработки результатов измерений приступают к анализу полученных результатов. Для подробного их анализа, в зависимости от поставленных задач экспериментального исследования, применяют как статистические, так и аналитические методы. Результатами анализа результатов экспериментального исследования часто являются графики выявленных закономерностей (Например, графики строят в среде Excel, с использованием опции «Линия тренда». Для этого столбцы электронной таблицы Excel заполняют численными значениями результатов экспериментальных исследований. Строят диаграмму (график) зависимости одного параметра (например X6), от другого (например U1). Строят на диаграмме линию тренда с нанесением на график уравнения выявленной зависимости X6=f(U1) и коэффициента достоверности аппроксимации этим уравнением результатов эксперимента.

  2. На основании выявленных зависимостей делают выводы о тенденции изменения параметра X6 объекта исследования при изменении параметра U1. Аналогично делают выводы о каждой выявленной закономерности.