Измерений, контроля и испытаний

Метрологическое обеспечение автоматизированных средств

Основным способом определения и контроля MX средств измерения является поверка. Разработанные для автоматизированных систем методы поверки допускают либо поканальное, либо поэлементное определение MX системы (ГОСТ 8.38-81).

Поэлементная поверка предполагает, что система представляет собой комплекс компонентами которого являются агрегатируемые СИ. Поскольку метрологические характеристики отдельных элементов (автономных СИ) известны, определение общей метрологической характеристики всего канала может быть произведено расчетным путем.

Но основная часть АИС и САК представляет собой систему, деление которой может быть произведено лишь на основании структуры программно-аппаратных средств. Можно разбить АИС на отдельные подсистемы, реализующие каналы измерения, однако большое количество общих программных и аппаратных ресурсов каналов, а также возможность программной реконфигурации, делает эти системы виртуальными, т.е. существующими лишь во время выполнения измерений в данном канале.

В связи с этим для компьютерно-измерительных систем применимы лишь поканальный метод определения MX, при которых канал измерения, даже виртуальный, рассматривается как независимое средство измерений, подлежащее поверке.

Автоматическая поверка и корректировка каналов внутренними средствами может значительно улучшить MX, однако не исключает поверки с помощью внешних средств, что позволяет подтвердить правильность работы внутренних средств поверки. Встроенные меры и ПО позволяют быстро и экономно компенсировать несовершенство аппаратных средств и учесть влияние на них различных факторов в процессе эксплуатации аппаратуры. Измерительная система как целенаправленная совокупность взаимосвязанных СИ характеризуется большим числом факторов. Их сочетание в том или ином варианте определяет особенности конкретной системы.

Единообразие измерительных систем обеспечивается с помощью ряда взаимосвязанных процедур, осуществляемых на различных этапах жизненного цикла системы. К этим процедурам относятся:

· метрологическая экспертиза технической документации;

· нормирование метрологических характеристик измерительных каналов;

· сертификация и лицензирование деятельности по изготовлению систем;

· испытания систем с целью утверждения типа или единичного экземпляра;

· утверждение типа или единичного экземпляра;

· испытания на соответствие системы утвержденному типу;

· метрологический надзор за состоянием и применением систем;

· государственный метрологический надзор за выпуском, состоянием и применением систем.

Все указанные процедуры необходимы для метрологического обеспечения измерительных систем, которому может быть дано следующее определение:

Метрологическое обеспечение измерительной информационной системы — система научной, технической, правовой и организационной деятельности, направленной на обеспечение соответствия характеристик полученной информации установленным нормам путем достижения единства процессов преобразования информации, осуществляемых в ИИС .

Интеллектуализация СИ, т. е. включение в состав СИ микропроцессоров и ЭВМ с целью автоматизации обработки данных, выполнения обработки в режиме on-line, а также процедурой измерений, приводит к «алгоритмизации» метрологии и метрологического обеспечения. В проблеме метрологического обеспечения растущее значение приобретает метрологический аспект создания и использования алгоритмов и программ обработки данных. Последнее требует выхода метрологии в область оценивания качества алгоритмов и программ, что, в свою очередь, невозможно без взаимодействия с информатикой в ее узком смысле (как computer science).

Интеллектуализации СИ сопутствует то, что СИ часто конструируется как единое целое без возможности доступа извне к его подсистемам и элементам. Это обстоятельство затрудняет осуществление процедур метрологической аттестации. С другой стороны, традиционный подход, связанный с созданием специальных испытательных сигналов, теряет эффективность. Причина состоит в том, что точность задания параметров сигналов, как правило, достигается за счет сужения диапазона их значений. Следовательно, испытания не позволяют полностью выявить свойства СИ во всей возможной области его применений. В результате аттестация такого СИ зачастую требует воспроизведения широкого комплекса условий эксплуатации, в том числе создания испытательных сигналов, имитирующих рабочие воздействия. Метрологическое обеспечение интеллектуальных СИ, в частности, включение информационно-измерительных систем как целостных устройств в число объектов метрологического обеспечения, представляет собой серьезную конкретно-практическую задачу.

Автономный - в метрологическом смысле - режим использования СИ имеет место в ситуации, когда не может быть реализована его связь с вышестоящими по поверочной схеме средствами. Такая ситуация характерна, в частности, для ИИС и АСУ ТП, в которых комплектная поверка измерительных каналов требует подачи на вход сигнала эталонной меры, что, как правило, невозможно по условиям установки датчика на объекте. Аналогичная ситуация возникает при использовании СИ в составе систем вооружения, в том числе бортовых систем морских и воздушных кораблей. Такие ситуации приводят к сверхточным измерениям. Автономный режим использования СИ является одним из источников проблемы децентрализации системы обеспечения единства измерений и системы метрологического обеспечения. Если для традиционно используемых СИ привязка к эталону означает, в конечном итоге, перемещение к месту его дислокации, то для автономного СИ зачастую необходимо встречное движение эталона к месту размещения СИ.

Одним из важнейших направлений решения проблемы децентрализации, по крайней мере применительно к автономно используемым СИ, является развитие методов и средств их самоконтроля и самоповерки. Научной основой указанного направления должна служить теория метрологической надежности как одного из разделов общей теории метрологической надежности в технике.

Вопросы для самоконтроля усвоения знаний:

1. Как можно определить метрологические характеристики автоматизированного комплекса при поэлементной поверке?

2. Что такое поканальный метод определения метрологических характеристик?

3. Чем обеспечивается единообразие измерительных систем?

4. Дайте понятие метрологического обеспечения информационных измерительных систем.