Измерительной процедуры

Измерительным прибором называют средство измерений, которое предназначено для выработки сигнала измерительной информации в форме, допустимой для непосредственного восприятия наблюдателем. Форма сигнала должна соответствовать использованию ее или для регулирования или управления технологическим процессом, или для автоматической регистрации, или для передачи на расстояние, или для восприятия органами чувств человека.

Измерительный прибор, показания которого являются непрерывной функцией измеряемой величины, называют аналоговым прибором. Прибор, автоматически вырабатывающий дискретные сигналы измерительной информации, показания которого представлены в цифровой форме, называют цифровым прибором.

Кроме того, по виду получаемой измерительной информации измерительные приборы делят на показывающие, регистрирующие, самопишущие, печатающие, интегрирующие и суммирующие.

тывающие сигнал измерительной информации в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и (или) хранения, но не поддающейся непосредственному восприятию наблюдателем. Таким образом, прибор прямого действия можно представить структурной схемой ( 15.1), в которой преобразования входной величины X в выходную величину Y осуществляют преобразователи Я1( Я2, ..., Пп. Схема преобразования разомкнутая. Приборами прямого действия являются стрелочные амперметр, вольтметр, ваттметр и др.

измерительных приборов, измерительных преобразователей) и вспомогательных устройств, предназначенную для выработки измерительной информации в форме, удобной для непосредственного восприятия наблюдателем, и расположенную в одном месте, называют измерительной установкой (например, установка для поверки электроизмерительных приборов).

Совокупность средств измерений (мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей) и вспомогательных устройств, соединенных между собой каналами связи, предназначенную для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для автоматической обработки, передачи и (или) использования в автоматических системах управления, называют измерительной системой.

Представление чисел с фиксированной точкой используется как основное и единственное лишь в сравнительно небольших по своим вычислительным возможностям машинах, применяемых в системах передачи данных, для управления технологическими процессами и обработки измерительной информации в реальном масштабе времени.

Требования, предъявляемые к таким системам, весьма разнообразны. В каждом отдельном случае основным может быть высокая точность передачи измерительной информации, быстродействие, высокая надежность, минимальные масса и габариты (микроминиатюризация) и др. Удовлетворение этих требований во многом зависит от выбора элементной базы. К числу устройств, используемых при создании технических средств измерений, относятся и электромагнитные устройства, которые отличаются такими преимуществами, как высокая надежность, радиационная стойкость, хранение информации без потребления энергии, высокая плотность записи информации и возможность ее многократного считывания без разрушения, некритичность к перенапряжениям и перегрузкам, высокая температурная и временная стабильность и др.

С целью обеспечения высокого качества выпускаемой продукции каждое изделие при его изготовлении подвергают контролю. Контролем считают процесс получения и обработки информации, которая оценивает соответствие состояния объекта контроля предъявляемым к нему требованиям и обеспечивает принятие решений или выдачу управляющих воздействий. Информационная система контроля — это совокупность источника измерительной информации (объект контроля), контрольно-измерительной аппаратуры (КИА), средств передачи информации и потребителя информации (оператора). Испытания электронных измерительных приборов — экспериментальное определение параметров и показателей их качества в процессе работы или при имитации условий эксплуатации, а также при воспроизведении определенных воздействий на приборы по заданной программе. Испытания в зависимосги от целей можно разделить на контрольные и исследовательски г. Контрольные испытания проводятся с целью контроля качества продукции, а исследовательские — с целью изучения ее параметров и показателей качества. Большая доля контрольных операций осуществляется непосредственно в процессе производства электронных измерительных приборов.

Электроизмерительные приборы и методы применяют и для измерения многочисленных неэлектрических величин: давления, температуры, расхода жидкостей и газов, деформации твердыхтел и т. д. Электрические измерения важны не только как источник измерительной информации для обслуживающего персонала. Не меньшее значение они имеют в автоматике, так как электрические сигналы о состоянии или изменении режима того или иного объекта могут быть направлены в устройства автоматического регулирования и управления.

Измерительные приборы — средства измерений для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем.

Развитие современной измерительной техники, ориентированной на обеспечение решения проблемы автоматизации управления самыми различными процессами (технологическими, испытательными, исследовательским^:, диагностическими и т. п.), сопровождается бурным ростом многообразия видов измерений при неуклонном расширении диатазонов измерений и повышении быстродействия и точности. Основная предпосылка для расширения функциональных возможностей и принципиальная особенность современной измерительной техники заключается во введении в измерительную цепь программируемой вычислительной мощности преимущественно в виде микропроцессорного устройства или микро-ЭВМ. Переход о г цифровых измерительных приборов и устройств к процессорным измерительным средствам (ПрИС) привел к. тому, что измерительное устройство составляется объединением двух чаете!! — аппаратной я программной, так как значительная часть измерительной процедуры в них реализуется в числовой форме, т. е, •; помощью измерительных преобразований числовых массивов,

Развитие методологии измерений величин на основе включения в измерительную цепь программируемой вычислительной мощности (процессора) влечет за собой, как уже указывалось, бурное развитие алгоритмического обеспечения, т. е. существенный рост многообразия вариантов построения измерительных процедур. Это требует систематизации сведений об их особенностях, возможностях и путях реализации. При этом следует иметь в виду, что измерительные преобразования выполняются как в аналоговой, так и в числовой форме. При реализации измерительной процедуры их связывает операция аналого-цифрового преобразования. Наличие в измерительной цепи обратной связи процессор — аналоговый преобразователь обеспечивается цифро-аналоговым преобразованием.

В основе формализованного описания измерительной процедуры лежит уравнение измерений, устанавливающее связь результата измерения с входным воздействием и выполняемыми преобразованиями. Наличие уравнения измерений позволяет сформировать необходимое измерительное программное обеспечение, а также провести метрологический анализ измерительной процедуры и результатов измерения. При выполнении метрологического анализа сопоставляются результат измерения, получаемый с помощью /~го измерительного эксперимента (л;/), результат измерения, который был бы получен при идеальной реализации принятого алгоритма (XBJ), к истинное значение измеряемой келичины (xj). Следует иметь в :зиду, что при проведении метрологического эксперимента (аттестации, поверке) используется еще и так называемое действительное значение измеряемой величины, получаемое с применением образцовых средств измерений (XRJ). Однако механизм его формирования, как правило, не совпадает со структурой рассматриваемой измерительной процедуры: осуществляется непосредственное сопоставление действительного значения с результатом измерения. Поэтому уравнение получения действительного значения нами не вводится.

Учитывая неидеальность аппаратурной реализации измерительной процедуры, приходим к уравнению

В /-м цикле измерительной процедуры проводится сопоставление uji с уставкой ип. При zt//1 > ип выполняется следующий цикл, отличающийся от предыдущего тем, что к г27-г добавляется еопротивление —^L sign ufi, где

По мере повышения степени детализации описания измерительной процедуры за счет введения в уравнение измерений большого числа преобразований число компонент, составляющих полную погрешность результата измерения, увеличивается. Например, если

Аналого-цифровое преобразование составляет неотъемлемую часть измерительной процедуры. В показывающих приборах эта операция соответствует считыванию числового результата экспериментатором. В цифровых и процессорных измерительных средствах аналого-цифровое преобразование выполняется автоматически, а результат либо поступает непосредственно на индикацию, либо вводится в процессор для выполнения последующих измерительных преобразований в числовой форме.

измерительной процедуры

Основы использования имитационного моделирования для установления значений характеристик погрешностей вытекают из структуры измерительной процедуры и способов определения погрешностей и их характеристик. Естественно, что при разработке принципов применения имитационного моделирования в метрологии исгользован опыт, накопленный в смежных областях техники: с втоматическом управлении, вычислительной технике, радиотехнике и др. Результаты обобщения имеющегося опыта представлены в обзорах 146, 63].

В соответствии с работой [46] под имитационным моделированием будем понимать «метод математического моделирования, при котором используют прямую подстановку чисел, имитирующих внешние воздействия, параметры и переменные процессов, в математические модели процессоЕ и аппаратуры», иначе говоря — метод, основанный на воспроизведении измерительной процедуры ь числовой форме с помощьк ЭВМ. Из сказанного вытекает, '-•то для имитационного моделирования измерительных процедур необходимо иметь программную систему, в состав которой должны входить программы воспроизведения входных воздействий, управляющих воздействий, аналоговых измерительных преобразований, аналого-цифровых преобразований, процессорных измерительных преобразований, а также программы обработки результатов моделирования.

В детерм-и-ировзтт.й модели измерительной процедуры, когда вое входят/'-* '.'• sice преобразования не меняются и входное воз-днйствие носуоя1''-;*; 17,. —- у), результаты последовательности ими-т:;циоииых экеь гтм^гтон будут одинаковыми, а соответствующая погрешность плеет зкд