Подготовка и проведение опытов

Подготовка к проведению опытов ведется по разным, но одинаково важным направлениям.

Материально-техническая подготовка - приобретение, конструирование и изготовление оборудования; приобретение материалов, решение вопросов о площадях для проведения опытов, лабораториях, ПК, привлекаемых машинах, заправке машин в других организациях и т. д.

Организационная подготовка - уточнение состава привлекаемых людей, расстановка их, согласование отпусков и сроков работ, оплата, подготовка жилищно-бытовых условий при проведении работ на выезде, решение вопроса о транспорте и т. д.

Самоподготовка - изучение приборов, условий опытов, методов измерений и обработки их результатов и т. д.

Подготовка участников сводится к их инструктажу и тренировке для работы с приборами и объектами.

Разработка форм регистрации данных. Для регистрации данных исследователь разрабатывает журнал с формами и таблицами, представляющими собой бланки, которые заполняют при проведении опытов. Это ускоряет запись, а главное, облегчает контроль за ходом опытов и дальнейшую сводку данных.

Журнал составляют с учетом плана и методики так, чтобы по нему было видно, что и в каком порядке делать. Измерениям одной серии опытов отводится не менее одной страницы. Необходимо составить перечень всех форм.

Каждую форму составляют с учетом удобства последующей обработки данных. В каждой форме предусмотрено указание даты, участка, номеров проб почвы и других замеров, выполненных отдельно (температура, влажность), состава агрегата, исполнителя. Обязательная графа «Примечания», где фиксируют замечания по каждому опыту или измерению. Если отметок много, то отводят специальные страницы. Все графы нумеруют. Если участников опытов несколько, то индивидуальный журнал (записная книжка) должен быть у каждого. Сразу после обработки результата данные из них заносят в общий журнал. Формы таких журналов также разрабатывают заранее - они являются частями форм общего журнала. В формах обоих журналов указывают одинаковые данные, даты и т. д., обеспечивающие легкость проверки.

Разработка системы нумерации или шифровки материалов. Шифровка ускоряет запись. Обычно шифр содержит дату, номер серии и опыта, номер документа. Например, шифр 8.12, 5.7.3 означает: 8 декабря, серия 5, опыт 7, документ 3. Для общего документа к серии опытов номер опыта нулевой.

Подготовка участка и обрабатываемого материала включает в себя выбор мест измерений (по размерам, рельефу, конфигурации, положению, сопротивлению, засоренности и т. д.); предварительную обработку участка или материала (полив, выравнивание, измельчение, смешивание компонентов и т. д.), если она требуется; разметку участка: отмечают вешками рабочие проходы требуемой длины при ходе «туда» и «обратно», колышками фиксируют места отдельных измерений (глубины, ширины, засоренности, потерь и т. д.), при необходимости отмечают поворотные полосы, участки рабочих проходов чередуют с участками для остановок и разгона агрегата до и после опыта и т. д., наконец, выполнение первых проходов, являющихся базой отсчета (первой борозды при вспашке) [5].

Иногда для решения этих вопросов приходится проводить специальные исследования и изготавливать специальные приспособления. Например, исследование метода восстановления деталей включает и изучение подготовки ее поверхности к наплавке, а использование разного рода смесей (жидких и сыпучих) связано с решением вопроса о способах их смешивания, проверке равномерности распределения компонентов и поддержании состава смеси во время работы (эти вопросы сами по себе могут быть предметом исследования).

Подготовка машин и оборудования включает в себя приведение их в нормальное техническое состояние; определение при необходимости их характеристик (перед снятием тяговой характеристики обязательна проверка мощности двигателя и удельного расхода топлива и т. д.); обкатку или припашку машин, которые позволяют до опытов вскрыть отдельные неисправности и устранить их и приработать поверхности рабочих органов (корпусов, лап, бичей и т. д.).

Подготовка измерительной аппаратуры включает следующие вопросы: ознакомление с устройством и правилами эксплуатации приборов, установка их на объект, калибровка или поверка, пробные измерения, настройка и проверка в поле перед началом измерений.

Работа с приборами может быть организована по-разному: исследователь сам или его помощник проводит измерения, а при использовании сложной измерительной аппаратуры измерения проводят специалисты, работающие с этой аппаратурой. Поэтому степень знакомства исследователя с ИИС и ее элементами может быть разной.

Установка приборов и датчиков на объект выполняется в строгом соответствии с инструкцией или рекомендацией. Особое внимание обращают на следующие вопросы: время и место установки, положение прибора относительно осевых линий, удобство работы с ним, надежность крепления и сохранность прибора.

Приборы устанавливают до и после калибровки. Некоторые датчики и приборы с целью устранения систематической ошибки калибруют только установленными на объекте вместе с чувствительным элементом (датчики угла поворота рулевого колеса, хода педалей управления, тензометрические устройства и т. д.).

Кроме того, для предотвращения систематических ошибок, необходимо соблюдать ряд общепринятых мер и требований. Например, бачок для замера топлива следует устанавливать дальше от нагретых деталей, датчик крутящего момента можно установить и на валу муфты и на полуосях трактора и т. д.

Положение прибора относительно осевых линий машин и деталей, вертикалей, горизонталей, направления движения часто должно быть определенным. Несоответствие может привести к большой систематической ошибке. Удобство работы с прибором, т. е. считывания показаний, управления, монтажа, безопасность работы и т. д., также влияют на точность измерений и заметно сказываются на скорости выполнения работ.

Обеспечение условий надежной работы прибора по влажности, вибрациями т.д., надежность креплений приборов и приспособлений позволяют предотвратить промахи в измерениях и длительные простои (вплоть до срыва опытов) из-за отказа аппаратуры.

Выполнение пробных измерений - последний этап при подготовке к опытам. Цель этих измерений - обкатка аппаратуры, проверка ее функционирования, а также тренировка работы с ней, тренировка и проверка работы участников экспериментов. Такие измерения проводят в условиях, близких к рабочим, с анализом результата измерения (близости к реальности, форма и положение кривых, ясность записи или печати и т. п.), с разбором действий оператора и других участников (правильность, четкость и уверенность в работе, ошибки и их последствия, выделение главного в работе и др.). При этом проверяют также крепления приборов, их температурный режим, удобство работы с ними.

Проведение опытов. Перед началом измерений (и по их окончании), проверяют установку прибора на нуль при отсутствии нагрузки. Для этого снимают, если можно, нагрузку со всех (либо поочередно) чувствительных элементов, проводят проверку и при необходимости установку на нуль стрелок, счетчиков (если можно установить), балансировку мостов. Кроме того, проверяют работу всех каналов (одновременно с балансировкой), напряжение питания, обеспеченность необходимыми материалами и инструментом, а также готовность людей к работе.

Контроль за ходом эксперимента. Исследователь должен заранее наметить пути и средства контроля, вплоть до включения в число измеряемых величин контрольной величины. Все методы контроля предполагают систематическую обработку опытных данных.

Цели и задачи контроля следующие:

обеспечить точность измерений (возможны ошибки в методике - их нужно раскрыть и принять меры к устранению);

уменьшить трудоемкость и затраты средств при исследовании (возможна ошибка в гипотезе, опыты следует прекратить, программу и методику разработать заново);

уточнить методику (поиск, например, точки перегиба кривой с уточнением интервала изменения переменной);

дополнить программу и методику (может появиться необходимость исследовать влияние дополнительного фактора);

создать возможность для повторения опыта при промахе (пока не изменились условия опытов).

Построение графиков зависимости по получаемым данным и сравнение их с теоретическими или предполагаемыми кривыми -простейший метод контроля. В случае несовпадения кривых следует обязательно найти причину и принять соответствующие меры, вплоть до изменения гипотезы.

Контроль с использованием уравнения баланса. Например, измеряя расход воды по нескольким трубам, можно его контролировать по изменению расхода воды по центральной трубе. Исследователь, разрабатывая методику, может предусмотреть это измерение. Разновидностью этого метода можно считать контроль измерения составляющей баланса измерением суммарной величины нескольких составляющих. Величины остальных рассчитывают. Измерения сопротивления плуга можно контролировать измерением крутящего момента на полуосях трактора с ориентировочным расчетом сопротивления его перекатыванию.

Дубляж измерений - один из методов контроля. Он заключается в том, что одну и ту же величину с целью контроля измеряют разными методами (глубина пахоты записывается на ленте осциллографа, но ее можно проверить глубиномером).

Метод контрольных точек или метод экстраполяции. Исследователь до опытов часто знает, что получаемая кривая должна пройти через определенные точки (например, при отсутствии нагрузки к. п. д. равен нулю, при холостом ходе трактора равна нулю крюковая мощность и т. д.). Исследователь по данным опыта строит кривую и проверяет экстраполяцией возможность прохождения получаемой кривой через контрольную точку. Иногда приходится предварительно преобразовать опытную зависимость, т. е. построить ее в других координатах.

Контрольные вопросы и задания

• 1. Для чего предварительно составляют методику эксперимента?
• 2. Как определить значимость фактора?
• 3. Приведите примеры проведения лабораторного, лабораторно-полевого и полевого опыта.
• 4. Что является контролируемым параметром? Назовите способы его определения.
• 5. Назовите известные Вам регистрирующие устройства и приведите пример их использования.