5). Упрощение и обеспечение управления прибором - автоматический выбор режима работы, выбор диапазона измерений, интервала дискретизации и т.д. Чем проще передняя панель прибора, тем он "умнее".
6). Возможность получения математических функций измеренных значений от простейших до сложнейших (вывод гистограмм, графиков и т.д.).
7). Получение статистических характеристик.
8). Повышение надежности прибора - миниатюризация, экономичность аппаратуры, осуществление авто диагностики, как текущей, так и прогнозируемой.
9). Улучшение метрологических характеристик прибора:
а) исключение систематических погрешностей - автоматическая установка нуля и авто калибровка, включение в окончательный результат поправок и поправочных множителей в зависимости от условий измерений;
б) уменьшение влияния случайных погрешностей путем статистической обработки результатов измерений;
в) компенсация внутренних шумов прибора (до начала измерений определяется величина шума, которая из результата измерения исключается) - это увеличивает чувствительность прибора, расширяет рабочий диапазон в сторону малых значений входной величины;
г) поддержание метрологических характеристик в процессе эксплуатации - режимы самодиагностики и авто калибровки.
В микропроцессорные приборы в обязательном порядке встраиваются узлы сопряжения, обеспечивающие возможность агрегатирования приборов в систему с помощью стандартных интерфейсов. Среди последних наибольшее распространение получили широко известные, международные, стандартные интерфейсы КАМАК (САМАС) и МЭК.
ИИС подразделяют на системы ближнего действия и системы дальнего действия - телеизмерительные системы. Наиболее важная функция ИИС - получение измерительной информации, т.е. представление значений измеряемых физических величин в виде чисел, пригодных для дальнейшей цифровой обработки, хранения и отображения полученной информации.
1.Многоканальные ИИС
Схема состоит из п независимых измерительных каналов. Обладает высокой надежностью, наиболее высоким быстродействием, возможностью подбора средств измерения к конкретным измерительным величинам. Недостаток: громоздкость, сложность, большая стоимость.
2.Сканирование ИИС
Сканирующее устройство Ск.У последовательно во времени перемещает датчик в пространстве по заранее заданной программе (пассивное сканирование), либо программа может меняться в зависимости от условий, от полученной информации (активное сканирование).
Недостаток – малое быстродействие.
3.Мультиплицированные ИИС
Позволяет выполнить сравнение со всеми измеряемыми величинами без применения коммутирующего устройства. Обычно мера вырабатывает линейно изменяющуюся величину. Например, используется ЦАП со ступенчато нарастающей величиной выходного напряжения. Эти системы имеют меньший аппаратурный объем, чем параллельные системы, но достаточно высокое быстродействие.
4.Многоточечные ИИС
Эти системы применяются для исследования сложных объектов с большим числом измеряемых параметров. Измерительный коммутатор ИК последовательно подключает к сравнивающему устройству датчики, число которых может достигать нескольких тысяч. Возможно, использование параллельно-последовательного принципа организации системы, наращивания числа измеряемых величин за счет коммутатора. Недостаток - меньшее быстродействие, чем у параллельных систем. Но эти системы имеют меньший аппаратный объем.
5)Телеизмерительные системы ТИС
ТИС осуществляют измерения на объектах, удаленных от места обработки информации (движущиеся объекты, объекты атомной энергетики, объекты, рассредоточенные на больших площадях и т.д.). Особенностью ТИС является наличие канала связи, под которым понимается совокупность технических средств, необходимых для передачи информации от различных источников по линиям связи.
Наиболее распространены:
-токовые ТИС - сигнал передается по проводной линии связи постоянным током 0-5 мА. Используется временное разделение каналов. Дальность действия: по воздушным линиям связи - 7-10 км, по кабелю 20-25 км;
-частотные ТИС - информация заложена в частоте синусоидального или импульсного сигнала. Может передаваться как по проводным, так и по радиолиниям связи. Разделение каналов - частотное. Дальность действия -сотни километров. Из-за перекрестных искажений и помех по соседнему каналу число одновременно передаваемых сообщений в настоящее время не превышает 18;
-времяимпульсные ТИС - информационным параметром является длительность импульсов постоянного тока или длительность интервалов между импульсами. Временное разделение каналов. Системы дальнего действия - с радиоканалом дальность действия составляет сотни и тысячи километров;
-цифровые ТИС (кодоимпульсные системы). Информация передается в виде комбинации импульсов, т.е. кодовой комбинацией. Из-за помех применяются специальные коды - с обнаружением и исправлением ошибок. Достоинства: высокие метрологические характеристики, высокая помехозащищенность, работа с различными линиями связи, возможность непосредственного ввода информации в ЭВМ. Недостаток - относительная сложность.
45. Метрологическое обеспечение измерений. Гос.метрологическая служба. Структура и ф-ии.
Для достижения единства и требуемой точности измерений в стране необходима соответствующая служба - метрологическая служба страны. В
ГОСТ Р 8.000-2000 “Государственная система обеспечения единства измерений” [17] это понятие определяется следующим образом. Метрологическая служба – совокупность субъектов деятельности и видов работ, направленных на обеспечение единства измерений. Организационные принципы построения, структура и основные задачи метрологической службы страны регламентированы основополагающим стандартом ГОСТ 1.25-76 "ГСС. Метрологическое обеспечение. Основные положения.".
Строгое, устоявшееся определение понятия "метрологическое обеспечение" пока отсутствует. Можно определить это понятие следующим образом.
Метрологическое обеспечение измерений (МО) - деятельность метрологических и других служб, направленная на создание в стране необходимых эталонов, образцовых и рабочих СИ, разработку и установление метрологических правил и норм, выполнение ряда других метрологических работ, необходимых для обеспечения требуемого качества измерений на рабочем месте.
Чтобы эти службы эффективно выполняли стоящие перед ними задачи необходимо научное, техническое и правовое обеспечение их деятельности.
Научной основой МО является метрология - наука об измерениях.
Техническую основу МО составляют:
система государственных эталонов единиц ФВ;
система передачи размеров единиц ФВ от эталонов всем средствам измерений с помощью образцовых СИ и средств поверки;
система государственных испытаний СИ, обеспечивающая единообразие СИ при разработке и выпуске их в обращение;
система обязательной поверки и метрологической аттестации СИ, находящихся в эксплуатации;
система стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов;
система стандартных справочных данных о физических константах и свойствах веществ и материалов.
Правовую основу МО составляет Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ), представляющая собой комплекс нормативно-технических документов (ГОСТов, методических указаний, методик и т.п.), устанавливающих единую номенклатуру стандартных взаимоувязанных правил и положений, требований и норм, относящихся к организации и методике оценивания результатов и обеспечения точности измерений.
Организационной основой МО является метрологическая служба страны, состоящая из государственной и ведомственной служб. Под метрологической службой подразумевается сеть учреждений и организаций, возглавляемая Госстандартом Российской Федерации.
Рост экономических и культурных связей между странами потребовал решения задач единства измерений и требуемой точности в международном масштабе. Для координации сотрудничества разных стран по вопросам метрологии созданы международные метрологические организации. Примером такой организации может служить, например, Международная организация законодательной метрологии (МОЗМ).
Для обеспечения единства и требуемой точности измерений в стране с технической точки зрения очень важными являются:
система государственного надзора за состоянием СИ в стране и система передачи размеров единиц ФВ от эталонов всем средствам измерений.
46.Система передачи размеров единиц ФВ рабочим СИ. Эталоны, поверочные схемы.
Единство измерений в стране обеспечивается, прежде всего, единообразием СИ. Первым условием единообразия СИ является унификация единиц ФВ, в которых градуируются средства измерений. При выполнении требований этого стандарта оказывается, что единообразие СИ фактически означает такое их состояние, когда все СИ являются метрологически исправными. Для достижения такого состояния СИ необходимо регулярно проводить их поверку. Привлекаются специальные технические, организационные и нормативные средства.
Техническими средствами являются первичные эталоны, рабочие эталоны, поверочные установки и вспомогательные устройства, используемые при проведении поверок. Большое число СИ одной ФВ не позволяет передать им размер единицы с наивысшей точностью от одного исходного средства измерений, которое воспроизводит единицу (от эталона). Поэтому приходится создавать иерархические системы технических средств поверки. Технические средства этих систем расположены в определенном порядке в соответствии с их точностью и принимают участие в последовательной передаче размере единицы от исходного СИ (эталона) всем СИ этой ФВ. Порядок передачи устанавливается нормативно-техническими документами (НД) специального вида - поверочными схемами. Кроме поверочных схем, к нормативным средствам обеспечения единообразия СИ относятся НД, устанавливающие требования к методикам поверок и правила поверочной деятельности. Технические и нормативные средства обеспечения единообразия СИ одной ФВ представляют собой упорядоченные системы средств измерений и документов, предназначенные для достижения общей цели.
Такой же упорядоченной системой является организационные средства обеспечения единообразия СИ. Они также располагаются в определенной иерархической последовательности в соответствии с порядком передачи размеров единиц. Высший уровень иерархии - метрологические НИИ Госстандарта (хранители эталонов), низший - поверочные лаборатории промышленных предприятий и организаций.
Первичные и специальные эталоны - средства измерений особой государственной важности. Они утверждаются в ранге государственных эталонов соответствующим Гос.стандартом. Для каждого эталона утверждаются правила его хранения и применения. Хранятся и обслуживаются эталоны в соответствующих НИИ Госстандарта.
Эталонная база Российской Федерации имеет в своем составе 114 государственных эталонов и более 250 вторичных эталонов единиц различных ФВ, в том числе первичные государственные эталоны метра, килограмма и секунды. Точность последних эталонов особенно важна, так как эти единицы участвуют в образовании производных единиц всех научных направлений.
В отличие от первичных эталонов, рабочие эталоны не обязательно уникальные, специально изготовляемые СИ. В качестве рабочих эталонов допускается использование следующих СИ:
выпускаемых по стандарту или техническим условиям на СИ конкретного типа (стандартизованные рабочие эталоны - поверочные установки);
импортируемых из-за границы партиями или единичными экземплярами;
нестандартизованных ( то есть, изготовленных единичными экземплярами);
индивидуально собранных из СИ, которые выпускаются по стандарту или техническим условиям в качестве рабочих СИ широкого назначения.
По своему метрологическому назначению рабочие эталоны стоят ниже в иерархии средств поверки. Рабочие эталоны индивидуально утверждаются. Формой такого утверждения является метрологическая аттестация СИ в качестве рабочего эталона соответствующего разряда. Метрологическая аттестация СИ проводится перед вводом их в эксплуатацию, после ремонта или при необходимых изменениях разряда.
Особой категорией СИ являются стандартные образцы (СО) состава и свойств веществ и материалов. Стандартные образцы по своему назначению выполняют роль мер. СО являются чрезвычайно перспективным средством повышения эффективности поверочных работ в области физико-химических измерений. В отличие от классических мер, стандартные образцы реализуются в виде части (порции) однородного материала, которая является полноценным носителем воспроизводимой единицы. Стандартные образцы предназначены для обеспечения единства измерений и требуемой точности посредством:
- градуировки, метрологической аттестации и поверки СИ;
- метрологической аттестации методик выполнения измерений;
- контроля показателей точности измерений;
- измерения ФВ, характеризующих состав или свойства веществ и материалов, методами сравнения.
Стандартные образцы объединяются в типы. Тип – это классификационная группа образцов, определяющими признаками которых являются одно и то же вещество, из которого они изготовлены, и единая документация, по которой они выполнены. Типы СО допускаются к применению при условии их утверждения и регистрации в соответствующем реестре. Для каждого типа СО при их аттестации устанавливается срок действия (не более 10 лет) и определяются метрологические характеристики, которые нормируются в документации на их разработку и выпуск. К метрологическим характеристикам СО относятся:
- аттестованное значение – значение аттестованной характеристики образца, им воспроизводимое, установленное при его аттестации и приводимое в свидетельстве с указанием погрешности;
- погрешность аттестованного значения – разность между аттестованным и действительным значением величины, воспроизводимой той частью образца, которая используется при измерении;
- характеристика однородности – характеристика свойства образца, выражающегося в постоянстве значения величины, воспроизводимой его различными частями, используемыми при измерениях;
- характеристика стабильности – характеристика свойства образца сохранять значения метрологических характеристик в установленных пределах в течение указанного в свидетельстве срока годности при соблюдении оговоренных условий хранения и применения;
- функции влияния – зависимость метрологических характеристик образца от изменения внешних влияющих величин.
Быстрое развитие выпуска и применение стандартных образцов привело к созданию Государственной службы стандартных образцов (ГССО) с соответствующим НИИ Госстандарта во главе.
Важнейшим элементом систем воспроизведения единиц ФВ и передачи их размеров являются поверочные схемы - НД, определяющие порядок передачи размеров единицы. Различают государственные, ведомственные и локальные поверочные схемы. Государственная поверочная схема - основная. Она распространяется на все СИ соответствующей ФВ. На ее основе составляются все остальные поверочные схемы.
47. Поверка и калибровка СИ.
Установление пригодности средства измерений к применению на основании экспериментально определяемых метрологических характеристик и контроля их соответствия установленным требованиям.
Различают: государственную ведомственную, первичную, периодическую и др. поверки средств измерений.
ОБЯЗАТЕЛЬНАЯ ПОВЕРКА
Поверка средств измерений, без которой не допускается его эксплуатация.
К обязательной поверке в стране относят, как правило, первичную и периодическую поверки.
ПЕРИОДИЧЕСКАЯ ПОВЕРКА
Поверка, выполняемая через установленные межповерочные интервалы времени, средств измерений, находящихся в эксплуатации или на хранении.
48. Правовые основы стандартизации. Основные положения закона «Об основах тех.рег.»
Стандартизация, по определению академика Н.Н.Семенова, - это наука о формах наиболее эффективной организации производства, а также потребления его продуктов. Она соединяет воедино такие основные направления как экономика, технология и фундаментальная наука.
Основополагающим документом в России по стандартизации является Закон Российской Федерации от 10.06.93 № 5154–1 “О стандартизации” [20]. В России действует Государственная система стандартизации (ГСС) – комплекс взаимоувязанных Нормативно технических документов, регламентирующих все сферы деятельности по разработке и контролю за внедрением и соблюдением стандартов в стране.
ГОСТ Р 1.0-92 "Государственная система стандартизации (ГСС) Российской Федерации. Основные положения" определяет понятие стандартизации следующим образом.
Стандартизация - это установление и применение правил с целью упорядочения деятельности в определенной области на пользу и при участии всех заинтересованных сторон и, в частности, для достижения всеобщей оптимальной экономии при соблюдении условий эксплуатации (использования) продукции и требований безопасности. Это определение гармонизировано с соответствующим определением международного документа по стандартизации – Руководства ИСО/МЭК 2. По форме проведения стандартизация может быть государственной, национальной и международной.
Основные аспекты стандартизации как целенаправленной деятельности общества: техническая и экономическая эффективность; качество и безопасность продукции.
Основными объектами стандартизации являются, главным образом, элементы материального производства (средства, технология и организация производства), а также элементы нематериальной сферы (термины, символы, величины, системы документации, нормы техники безопасности и т.п.).
49.Виды и принципы стандартизации.
