автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.15, диссертация на тему:Методика градуировки измерительных приборов по набору стандартных образцов с применением специализированного программного продукта

004601270

На правах рукописи

чШ

Яценко Елена Александровна

МЕТОДИКА ГРАДУИРОВКИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ ИО НАБОРУ СТАНДАРТНЫХ ОБРАЗЦОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОГО ПРОГРАММНОГО ПРОДУКТА

05.i l .15 - Метрология и метрологическое обеспечение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 2 ДПР 2010

Сургут-2010

004601270

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Сургутский государственный университет Ханты-Мансийского автономного округа - Югры».

Научный руководитель

кандидат физико-математических наук, доцент

Бушмелева Кия Иннокентьевна

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор

Увайсов Сайгид Увайсович

кандидат технических наук Попов Александр Евгеньевич

Ведущая организация:

межрегиональное общественное учреждение «Институт инженерной физики» (МОУ ИИФ РФ)

Защита состоится «18» мая 2010 г. в-НМНТ часов на заседании диссертационного совета Д 212.133.05 в Московском государственном институте электроники и математики по адресу: 109028, г. Москва, Б. Трехсвятительский пер., д. 3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного института электроники и математики (технический университет).

Автореферат разослан « 03 » апреля 2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.133.05 при МИЭМ (ТУ)

кандидат технических наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Тема безопасности и качества питьевой воды, продуктов питания всегда актуальна и сегодня особое место занимает аспект их объективной оценки, в основе которой всегда лежат точные измерения содержания тех или иных веществ.

Из практики анализа показателей точности лабораторных исследований известно, что во многих случаях результаты измерений токсикантов в составе продукции, произведенные разными аттестационными лабораториям и, значительно отличаются друг от друга. Много разработок в настоящее время ведется в области обеспечения единства измерений. В деятельность производственных и контролирующих предприятий активно внедряется ряд стандартов, таких как ГОСТ Р ИСО МЭК 5725-1-2002, РМГ 76-2004, РМГ 61-2003, позволяющие оценивать и оперативно контролировать показатели точности и достоверности методик выполнения измерений. Разрабатываются новые государственные стандартные образцы (ГСО), использование которых в процедурах выполнения измерений в качестве рабочих эталонов уже показали свою эффективность при достижении целей единства измерений.

Градуировка измерительных приборов является важным инструментом обеспечения достоверности и заданной точности измерительной информации, а также неотъемлемой составляющей государственной системы единства измерений. К сожалению, на сегодняшний день отсутствует унифицированная методика градуировки измерительных приборов в РФ. На предприятиях используются различные градуиро-вочные модели, что в некоторых случаях приводит к большому разбросу результатов измерений.

В свою очередь, ошибочные результаты измерения токсикантов в пробах воды централизованной системы водоснабжения города могут приводить к неверным заключениям о качестве воды и принятию неадекватных мер по его улучшению, и под угрозой может оказаться безопасность граждан.

Таким образом, актуальной является разработка современной и эффективной унифицированной методики градуировки измерительных приборов по набору стандартных образцов с использованием специализированного программного продукта (ПП), позволяющей обеспечить требуемую точность измерения показателей качества питьевой воды.

Цель работы. Обеспечение требуемой точности измерительной информации качества питьевой воды, на основе использования унифицированной методики градуировки измерительных приборов с применением специализированного программного продукта.

Предметом исследования является совместное применение физического эксперимента, математического моделирования градуиро-вочных функций и современных достижений в области информационных технологий в решении метрологических задач.

В качестве объекта исследования рассматриваются метрологические характеристики градуировочных моделей фотометрических приборов, применяемых на практике для количественного химического анализа показателей качества питьевой воды.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решались следующие научно-технические задачи:

1. Анализ состояния проблемы оценки качества питьевой воды в современной научно-производственной деятельности.

2. Разработка унифицированной методики градуировки измерительных приборов с применением специализированного пакета программ.

3. Разработка алгоритмов, позволяющих преобразовывать базовые градуировочные модели с учетом особенностей метода измерений.

4. Разработка специализированного пакета программ для градуировки измерительных приборов.

5. Проведение экспериментальных исследований влияния выбора градуировочных моделей измерительных приборов на результаты оценки качества питьевой воды.

6. Внедрение методики градуировки в деятельность лабораторий.

Научная новизна результатов, выносимых на защиту

]. Разработана универсальная методика градуировки измерительных приборов с применением специализированного программного продукта. Новизной является заложенные в методике принципы выбора градуировочной модели для локальной измерительной задачи. На основе анализа показателей их адекватности и унификации, процесс расчета градуировочной функции, направлен на снижение величины погрешностей измерений.

2. Разработаны и реализованы алгоритмы расчета градуировочных функций, отличающиеся от стандартных методик тем, что при градуировке измерительных приборов с применением стандартных образцов учитываются погрешности их аттестованных значений, и различные предположения о прохождении градуировочного графика через точку начала координат.

3. Представлены результаты физического эксперимента и математического моделирования градуировочных функций. Сравнительный

анализ моделей и алгоритмов расчета градуировочных зависимостей при практическом применении.

Практическая значимость работы состоит в том, что разработанная универсальная методика градуировки измерительных приборов с применением специализированного программного продукта позволяет следующее;

1. Исключить погрешности, связанные с неправильным выбором вида градуировочной функции, и ошибками при ее расчете.

2. Снизить затраты времени на выполнение градуировки приборов за счет автоматизации расчетов.

3. Унифицировать процесс градуировки приборов за счет использования стандартных алгоритмов.

Новые алгоритмы расчета градуировочных функций и реализующий их пакет программ позволяют находить адекватные градуиро-вочные модели в случаях, когда стандартные методики оказываются не состоятельными.

Разработанный программный продукт (ПП) предназначен для использования в аттестованных лабораториях химиками, химиками-технологами, химиками-инженерами и т.д. С помощью ПП можно рассчитывать градуировочные функции для любых измерительных средств при условии, когда зависимость между выходной величиной прибора и определяемым значением имеет линейный характер, или ее можно линеаризовать с помощью преобразований, например, логарифмического.

Разработанная методика внедрена в деятельность Центра гигиены и эпидемиологии г. Сургута. Ее применение для градуировки измерительных приборов, позволяет обеспечивать требуемую точность и достоверность результатов при измерении показателей качества продуктов питания и питьевой воды.

Результаты работы носят межотраслевой характер. Разработанная методика, алгоритмы и программный продукт могут быть применены для различных видов измерительных приборов, используемых в медицине, промышленности, парфюмерии, при оценке показателей экологической обстановки т.д.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Методика градуировки измерительных приборов с применением специализированного программного средства, позволяющая производить расчеты градуировочных моделей, анализировать их и выбирать адекватную функцию для данной измерительной задачи.

2. Алгоритм расчета градуировочных функций с учетом интервального аттестованного значения и алгоритм расчета градуировочных

функций с учетом предположений о прохождении градуировочного графика через начало координат.

3. Результаты физического эксперимента и математического моделирования градуировочных функций измерительных приборов для применения в производстве. Сравнительная характеристика показателей внутреннего контроля качества результатов измерений и показателей точности, смещения и воспроизводимости при использовании различных градуировочных моделей.

Апробация работы. Материалы исследований представлены на 6 международных и 3 региональных конференциях: VI научно-практической конференции «Инновации в условиях развития информационно-коммуникационных технологий» (Сочи - 2009), Международный симпозиум «Надежность и качество» (Пенза - 2009г.), Международный форум «Новые информационные технологии и менеджмент качества» (Шарм-эль-Шейх - 2009г.), VII Международная научно-практическая конференция «Методы и алгоритмы прикладной математики в технике, медицине и экономике» (Новочеркасск - 2007), XLV Международная научная студенческая конференция «Студент и научно-технический прогресс» (Новосибирск - 2007), Международная научная конференция «Моделирование. Теория, методы и средства» (Новочеркасск - 2007), VIII Всероссийская научно-практическая конференция студентов и аспирантов «Наука и молодежь» (Нижний Новгород - 2007), Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов - 2007» (Москва - 2007), Всероссийская научно-техническая конференция «Нефть и газ Западной Сибири» (Тюмень - 2007).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 18 научных работ, в том числе 12 тезисов и материалов конференций, 4 статьи, из них 1 в издании, рекомендованном ВАК, получено 2 свидетельства об официальной регистрации программ для ЭВМ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованных источников из 105 наименований и трех приложений. Объем диссертации составляет 130 страниц, в том числе 12 таблиц и 46 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дано обоснование актуальности диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследования, научная новизна, практическая значимость полученных результатов и апробация работы. Сформулированы положения, выносимые на защиту.

Такому важному инструменту обеспечения достоверности и заданной точности измерительной информации, а также неотъемлемой составляющей государственной системы единства измерений, как градуировка посвящены разработки крупных организаций. Международная организация по стандартизации разработала методику линейной градуировки с применением стандартных образцов. Сотрудники Уральского научно-техническому института метрологии (г. Екатеринбург) Д.П. Налобин и Н.Г. Семенко разработали методику выполнения измерений с применением стандартных образцов, позже изданную и введенную Госстандартом в статусе рекомендаций. Сотрудники Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им Д.И. Менделеева (г. Санкт-Петербург) Т.Н. Сирая и А.Г. Чуновкина разработали методику построения и оценивания погрешностей градуировочных характеристик средств измерений.

Однако необходимо отметить, что разработанные нормативные документы носят рекомендательный характер, нет универсальной методики градуировки измерительных приборов. На предприятиях используются разлшные градуировочные модели, что в некоторых случаях приводит к большому разбросу результатов измерений.

Первая глава посвящена общим вопросам обеспечения качества в современном научно-производственном мире.

Современный подход к решению проблемы качества сложен настолько, насколько сложна сама задача, он вбирает в себя ряд направлений: организационное, методическое и инструментально-техническое. Международной организацией по стандартизации разработана серия стандартов, регламентирующих управление качеством на предприятиях ИСО 9000. Стандарты серии ИСО 9000 приняты более чем 90 странами мира в качестве национальных, применимы к любым предприятиям, независимо от их численности, объема выпуска и сферы деятельности. Данная нормативная документация регламентирует многие аспекты организации производства, среди которых совершенствование деятельности предприятия, направленное на улучшение результативности работы всех его подразделений. Серия стандартов ИСО 9000 включает в себя также требования к измерительным процессам и измерительному оборудованию. При этом одним из важнейших направлений современного подхода к задаче обеспечения качества является достоверность и требуемая точность измерительной информации.

Система измерительной информации необходима для обеспечения точности и эффективности управления качеством любой продукции. Измерительная техника позволяет реализовать принцип обратной связи. Измерения применяются непосредственно в процессе изготовле-

ния продукции, что дает возможность контролировать и регулировать ее качество. При нарушении требований к качеству продукции возникает регулирующий или управляющий сигнал, позволяющий своевременно произвести перенастройку оборудования.

Гигиенические требования и нормативы качества питьевой воды

Эпидемическая безопасность

Радиационная безопасность

Микробиологические и паразитоло-гические показатели

Наличие термотолерантных колиформ-

ных бактерий

Общая альфа-радиоактивность

Общая бета-_| радиоактивность

Наличие общих коли-формных бактерий

Общее микробное число

■ Колифаги

Споры сульфитреду-цирующих клостридий

Химический состав

Органолептиче ские свойства

Химические вещества, наиболее часто встречающиеся в природных водах на территории Российской Федерации, а также вещества антропогенного происхождения,

Запах

Привкус

- Цветность

_ Мутность

Химические вещества,

поступающие и образующиеся в воде в процессе ее обработки в системе водоснабжения

Химические вещества, поступающие в источники

водоснабжения в результате хозяйственной деятельности человека

ЧЦисты лямблий_]

Рис. 1. Гигиенические требования и нормативы качества питьевой воды

В работе приведен анализ основных показателей качества питьевой воды и их характеристика. На рис. 1 представлена схема, отображающая основные гигиенические требования и нормативы критерии качества питьевой воды в соответствии с санитарными правилами и нормами. Под качеством питьевой воды в данной работе понимается соответствие ее показателей действующей на территории РФ нормативной документации.

Проанализированы методы измерения веществ в пробах питьевой воды. Важной составляющей большинства приведенных методик измерений является градуировка измеряемых приборов. Стандартные методики содержат необходимые рабочие эталоны, которые применяют при градуировке, информацию о линейности градуировочной зависимости, однако они не предлагают метода расчета градуировочной характеристики. Проводимые ранее исследования в других областях показали, что применение различных градуировочных моделей приводят к большому разбросу значений, полученных в результате измерений.

Градуировка является важным инструментом обеспечения качества питьевой воды. Отсутствие унифицированной методики градуировки и расчета градуировочных зависимостей в РФ приводит к разбросу результатов измерений, выполненных различными аттестационными лабораториями страны.

Во второй главе описаны алгоритмы построения градуировочных моделей в соответствии рекомендациями по межгосударственной сертификации РФ и международного стандарта ИСО 11095 «Линейная градуировка по набору стандартных образцов».

В общем виде процесс градуировки можно представить в следующем виде. Имеем N стандартных образцов (СО), каждый из которых измеряется несколько раз.

В стандарте ИСО 11095 для построения Линейной градуировочной функции используются две статистические регрессионные модели (модель 1 и 2), имеющие следующий вид:

Уу = а + Ь*х, + е,у (1)

где XI - аттестованное (паспортное) значение выбранного компонента в /' стандартном образце, / = 1,...Ы\ уц - результат у-ого измерения /-ого СО у = 1, ...,А',; К, - число измерений /'-ого СО, в случае, когда число измерений всех СО одинаково и равно К:

N

I к. = ык • 1 1

1=1 . (2)

где а + Ь *х, - вычисленное значение измеренной величины для /-го СО; - отклонение, являющееся разностью между измеренным (у,;) и вычисленным по формуле (а + Ь*х,) значениями. Все это случайные величины, независимые, распределенные нормально со средним, равным нулю, и неизвестной дисперсией с/, не зависящей от значений концентраций х,.

Модель 1 предполагает постоянство дисперсии остатков отклонений данных измерений набора СО от градуировочного графика, т.е. ее независимость от аттестованных значений СО.

Численный аппарат для оценки параметров модели 1 - метод наименьших квадратов (МНК).

Л' _ _

2>„ ~*)(Л -у) Л-^---^ (3)

-.V)'

а - у-Ьх. (4)

Модель 2 используется в случае, когда дисперсии остатков пропорциональны аттестованным значениям СО. Используемый математический аппарат для оценки параметров модели - взвешенный МНК.

Формула для градуировочной функции остается аналогичной формуле модели 1, при этом значения коэффициентов а и Ъ рассчитываются:

V _ __

!> ■ " --------• (5)

)Ы

а = г-Ь-\у, (б)

где П' ~ х - представляет собой вес модели;

.V к„

ч 1 ,

¿.¿а— <7>

1 у

Оценка адекватности моделей 1 и 2 производится следующим образом.

Для заданного уровня значимости а сравнивается расчетное значение Р критерия Фишера, с табличным, выбранным для N-2 и NK2-N степеней свободы

^ Дисперсия "разброса средних значений" ^

р™4 Дисперсия "разброса внутри параллельных опрсОелсний"

^ <Г (а, N-2, ЫК2-Ю.

/*/1'Ч '"<71 >7 V ' ' >

Если неравенство (9) выполняется, то на этом уровне надежности фадуировочное уравнение адекватно описывает исходные данные. Если наоборот, расчетное значение Р критерия Фишера больше табличного, то уравнение не адекватно, и следует искать другую градуировочную модель.

Алгоритм построения градуировочпои прямой согласно рекомендациям межгосударственной сертификации РФ кратко описай ниже.

По результатам измерения значений выходного сигнала 1Щ для каждого «-го СО вычисляют среднеарифметическое значение выходного сигнала /,:

где./- число измерений каждого п-го СО.

Полученные среднеарифметические значения выходных сигналов I и аттестованные значения СО А наносят на 1рафик и выбирают вид преобразования исходных данных у =/(/) и х ~ для получения линейной зависимости градуировочной характеристики (ГХ).

Выбирают в зависимости от соотношения погрешностей величин х„ (полученных преобразованием исходных данных аттестованного значения и-го СО в соответствии с выбранной лшншризуюшей функцией) и у„ (полученных линиаризацией значений выходного сигнала п-го СО) -7, алгоритмы построения ГХ, исходя из следующего:

- если у < 0,4, то ГХ определяют методом наименьших квадратов;

- в случае, когда имеются значимые погрешности измерения величин х„ из',,, т.е. если у > 0,4, то ГХ определяют методом усредненных оценок.

Построение линейной градуировочной характеристики сводят к оценке коэффициентов а чЬв уравнении вида

по одному из выбранных алгоритмов.

Проверка адекватности модели сводится к проверке линейности ГХ. Для этого рассчитывают отношение средних квадратов отклонении Уу. После чего сравнивают полученное значение Уу со значением квантиля /-"-распределения из таблицы приложения со степенями свободы V, ~ N-2 и У2 = N(1-1). Если То принимают гипотезу о

п

(10)

у ~ а + Ьх,

01)

линейности ГХ. В противном случае следует найти другое линеаризующее преобразование переменных.

В третьей главе описан разработанный программный продукт. Структура пакета программ представлена на схеме рис. 2.

Главный принцип при разработке структуры пакета программ -принцип модульности. Каждый динамически подключаемый модуль отвечает за расчеты согласно методике конкретного стандарта. Такой подход упрощает переход на расчеты по новым методикам и использование нескольких вариантов для поиска оптимальной градуировочной модели.

Интерфейсная подсистема выполняет функции взаимодействия с пользователем и подсистемой расчетов. Интерфейс пользователя предоставляет собой ряд форм для ввода и вывода информации о результатах измерений и аттестованных значениях стандартных образцов. Этот функциональный блок отображает результаты расчетов градуи-ровочных функций.

Подсистема хранения данных на жестком диске реализует механизм структурирования информации, используемой в процессе градуировки, на жестком диске. Генератор запросов осуществляет формирование входного блока данных для подсистемы расчетов. Блок данных содержит название градуировочной модель, которую требуется рассчитать, аттестованные значения СО, результаты их измерения, информацию о включении точки начала координат, а также необходимость использования интервального алгоритма поиска оптимальной модели или средних точек доверительного интервала.

Подсистема расчетов выполняет расчет параметров градуиро-вочных функций, в зависимости от запроса. При этом расчетные модули ИСО и РМГ реализуют расчеты в соответствии с нормативной документацией ИСО 11095 и РМГ 54-2002.

Менеджер расчетов анализирует запрос интерфейсной подсистемы. В зависимости от заданной модели данный блок преобразует входной массив данных, осуществляя, таким образом, учет варианта точки (0,0) в расчетах. При наличии соответствующего запроса менеджер расчетов реализует поиск оптимальной модели с учетом интервальных значений стандартных образцов, осуществляя перебор точек внутри доверительного интервала с заданным шагом.

Расчет крайних левых точек интервалов значений СО

±_£

Вызов функции интервальной градуировки

Установка текущих точек внутри интервалов аттестованных значений после-

5_1

Расчет текущей точки внутри интервала значений текущего СО

дующих СО в крайние левые позиции

Нет

Сохранение точек, дающих лучшие модели

Переход к следующему СО.

Рис. 3. Блок-схема алгоритма интервальной градуировки

Особого внимания заслуживает алгоритмическое обеспечение разработанного программного средства. Впервые для расчета градуи-ровочной функций предложен алгоритм, позволяющий получать гра-дуировочные зависимости, учитывая точки внутри доверительных интервалов аттестованных значений стандартных образцов (рис. 3). Алгоритм заключается в переборе комбинаций из точек доверительных интервалов, выбираемых с заданным шагом. Критерием отбора модели из получаемых уравнений является расчетное значение критерия Фишера.

При расчете градуировочной функции возможно предположение о том, что нулевому значению измеряемой величины соответствует нулевое значение выходного сигнала прибора. Но на практике по различным причинам это предположение оказывается неверным.

В связи с этим возможны следующие варианты использования точки начала координат:

1. Использование точки с координатами (0,0) в модели 1, как элемента входного массива измерений (0 как точка).

2. Обязательное построение градуировочной функции из точки начала координат (0 обязательно).

3. Не учитывать точку (0,0) особенным образом (0 свободно).

Разработан и реализован алгоритм позволяющий учитывать

данные варианты прохождения градуировочного графика через начало координат.

Описанные алгоритмы расчета градуировочных функций и реализующий их пакет программ позволяют находить адекватные градуи-ровочные модели, адаптивные к области использования измерительных приборов, а также к особенностям их организации.

В четвертой главе приведены результаты физического эксперимента и математического моделирования градуировочных функций фотометра для измерения концентраций веществ, характеризующих качество питьевой воды. Все описанные градуировочные модели построены для приборов, применяемых на различных предприятиях г. Сургута, таких как Центр гигиены и эпидемиологии в ХМАО - Югре, ОАО «Тюменьэнерго», ООО «Газпром переработка», ОАО «Сургутнефтегаз». В целях анализа критериев качества питьевой воды, использовались данные, полученные в процессе физического эксперимента. В работе предлагается сравнительный анализ различных градуировочных моделей по основным показателям адекватности и точности.

При моделировании градуировочных функций фотометра для сульфат-ионов и ионов аммония использовались данные, полученные при измерении концентраций данных веществ в аттестованных смесях, приготовленных на основе комплектов ГСО 6693-93 - 6695-93 и 701593 -7017-93.

Линейная Калибровка

Данные Вид Образец 1

* С'1"®-:<3 COI

ИЭГ-JÍ от .-¡А Рас четы

АМОУА

- Образцы Расчет Компоненты М -

Рис. 4. Основные параметры Iрадуировочных моделей

На рис. 4 представлены основные параметры 5 различных моделей градуировки прибора для измерения ионов аммония, полученные с помощью пакета программ. При расчете параметров использовались серединные точки доверительных интервалов аттестованных значений. Условию адекватности удовлетворяют 3 модели: ИСО Модель 1 (0 свободно), ИСО Модель 2 и модель, рассчитанная в соответствии с рекомендациями Госстандарта. Последняя модель имеет наименьшее значение критерия Фишера.

Линейная Калибровка

Данный 8т Образец 1 * Образцы Расчет

Ш С : 0 •, $ • СО! - Компоненты М *

^Ыеевная Расчвгь* АНСК!Д Параметры

Рис. 5. Онгимальные модели

Расчеты моделей стандарта ИСО и рекомендаций Госстандарта с учетом промежуточных значений аттестованного значения СО, позволили получить градуировочные модели, с наименьшим значением критерия Фишера (рис. 5).

У! Линейная Калибровка

Данные Вид • 'Образец 1 «г.-образца Расчет.' * .Х>-.,!-,СО! - М-

14.«.» • .

' СО! г Г07 <? СОЗ

Рис. 6. Зависимость критерия Фишера от выбранной точки доверительного интервала для 3-го стандартного раствора

На рис. 6 представлен график зависимости расчетного значения критерия Фишера от варьируемого внутри доверительного интервала значения концентрации стандартного раствора. Значения концентраций двух других растворов зафиксированы в средних точках доверительных интервалов.

Линейная Калибровка

! *

Р. ■ ' ' " ' ' ■■ '

........

х |

§Щ } Цой^^. ВО М с^ с^о^дно'} : ОУА)

¡¿^^Мми?. МоклИ Ш КАК

РРСПМ«»*. 130 м«гея>2

Рис. 7. Градуировочные модели для сульфат-ионов

Приведенные результаты свидетельствуют о том, что по одному набору данных можно построить бесконечное множество адекватных

моделей, а используя алгоритм интервальной градуировки можно найти оптимальную модель.

В результате моделирования градуировочных функций для измерения сульфат-ионов адекватная модель была получена только с помощью интервальной градуировки и базовой модели рекомендаций Госстандарта (рис. 7).

Сравнительный анализ градуировочных моделей производился по следующим показателям: критерий Фишера, точность, смещение, воспроизводимость.

Также анализировались оценки систематических погрешностей методик измерений и оценки погрешностей результатов измерений с применением данных методик. В ходе анализа погрешностей в сравниваемых методиках изменялись только модели градуировочных функций, что позволяло оценить влияние выбора той или иной модели на величину погрешности.

Проведенные исследования показали, как использование алгоритма интервальной градуировки позволяет кардинально улучшить показатель адекватности модели. Это очень важно, поскольку критерий Фишера определяет пригодность градуировочной модели для использования, что в свою очередь делает его одним из самых приоритетных показателей.

В результате анализа полученных данных для ионов аммония, необходимо отметить, что по показателю «смещение», модифицированные модели намного превосходят базовые, а такие показатели как точность и воспроизводимость оказались в данном случае лучше у базовых моделей. Такой результат, вероятнее всего, обусловлен противоречивостью способа оценки показателей и подхода расчета самих моделей. Модифицированные модели были рассчитаны в соответствии с учетом интервальных значений образцов, а оценки точности и воспроизводимости - с использованием центральных точек образцов контроля.

Для другого элемента - железа, у градуировочных моделей показатели колеблются в небольшом интервале, за исключением модели РМГ, но и ее модифицированный вариант близок к остальным моделям.

Полученные результаты демонстрируют в основном преимущество моделей (0 свободно), что является закономерным для фотометрических измерений, где имеет место быть побочное разложение реагента, который образует окрашенное соединение с искомым элементом, а градуировочный график проходит либо ниже, либо выше точки начала координат.

В пятой главе представлена универсальная методика градуировки измерительных приборов с применением специализированного программного средства.

Данная методика включает в себя пять основных этапов.

1. Подготовка СО и аттестованных смесей (АС).

2. Сбор измерительной информации.

3. Ввод данных.

4. Построение градуировочных функций.

5. Анализ параметров полученных зависимостей и выбор гра-дуировочной функции для дальнейшего использования.

Основными требованиями выбора СО, АС и других используемых рабочих эталонов являются: их количество N должно быть не менее 3, а аттестованные значения должны соответствовать диапазону измерений, для которого выполняется градуировка. Обычно количество, вид, способ приготовления и аттестованные значения рабочих эталонов содержатся в методике выполнения измерений.

Основа метода состоит в следующем. Прежде всего, рассчитываются базовые градуировочные модели, при наличии нескольких адекватных моделей, необходимо выбрать для использования одну. Среди двух базовых моделей ИСО выбор осуществляется путем анализа графиков остатков. Среди адекватных моделей методик ИСО, РМГ и Минимаксное приближение выбирается модель с наименьшим расчетным значением критерия Фишера.

Рис. 8. Градуировка фотометра для меди

В случае, когда адекватные модели среди базовых отсутствуют, рассчитываются модифицированные модели, т.е. полученные при применении алгоритма интервальной градуировки и алгоритма, учитывающего возможные предположения о прохождении графика через начало координат. Если при применении алгоритмов было получено несколько адекватных моделей, выбор производится в соответствии с указанными выше критериями.

Производить расчет градуировочных моделей предлагается с использованием разработанного пакета программ. Его интерфейс представлен на рис. 8.

Отчет о результатах градуировки фотометра для меди представлен на рис. 9, его можно распечатать. Применение полученной градуи-ровочной функции позволило снизить, по произведенным оценкам, систематическую погрешность с 7,5% до 1,5%.

г)

и |

I ■

I '

У

- у У

> У

У

У

у ■ 1 :

Рис. 9. Отчет о градуировке

В заключении приводятся основные результаты и выводы, полученные в диссертационной работе.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

В процессе решения задач, поставленных в диссертационной работе, получены следующие основные научные и практические результаты:

1. Проведен анализ проблемы качества в современной научно-производственной сфере деятельности.

2. Разработана универсальная методика градуировки измерительных приборов с применением специализированного программного продукта.

3. Разработаны алгоритмы расчета градуировочных функций, позволяющие находить адекватные градуировочные модели в условиях наличия особенностей измерительных приборов и методов измерений.

4. Разработано специализированное программное обеспечение для расчета градуировочных функций.

5. Проведены физический эксперимент и математическое моделирование градуировочных функций измерительных приборов для измерения содержания токсикантов в питьевой воде, представлена сравнительная характеристика базовых моделей и моделей, полученных с применением разработанных алгоритмов.

6. Применение разработанной методики Центром гигиены и эпидемиологии г. Сургута для градуировки измерительных систем, используемых в целях анализа качества питьевой воды, в совокупности с остальным имеющимся метрологическим обеспечением позволяет получать требуемую точность измерительной информации, что делает возможным принимать адекватные меры по обеспечению качества питьевой воды.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Яценко, Е.А. Линейная калибровка с применением специализированного программного средства / К.И. Бушмелева, Е.А. Яценко II Метрология. - 2009. - № И. - С. 41-47.

2. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2006613662. Программа линейной калибровки измерительных комплексов / Беднаржевский С.С., Шевченко Н.Г., Гаври-ленко Т.В., Коптева Е.А., Яценко P.C., Захариков Е.С. (RU). Заяв. 06.07.2006. Зарег. 20.10.2006.

3. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2007613086. Градуировка средств измерений на основе рекомендаций по межгосударственной стандартизации / Шевченко Н.Г., Беднаржевский С.С., Пушкарев Н.С., Коптева Е.А., Яценко P.C., Забелин В.А., Добровольский C.B.(RU). Заяв. 23.04.2007. Зарег. 20.07.07.

4. Коптева, Е.А. Моделирование калибровочных функций с использованием пакета программ для анализа качества питьевой воды / Е.А. Коптева, К.И. Бушмелева // Новые информационные технологии и

менеджмент качества: Сб. мат-лов Международного форума / под ред.

B.Н. Азарова. - М.: Фонд «Качество», 2009. - С. 82-85.

5. Бушмелева, К.И. Математическое обеспечение пакета программ для линейной калибровки измерительных систем, используемых для анализа качества продукции / К. И. Бушмелева, Е.А. Коптева // Надежность и качество: Сб. трудов Международн. симпозиума. - Пенза, 2009.-Т. 2. - С. 92-93.

6. Я цепко, Е.А. Калибровка измерительных систем, как одно из средств обеспечения качества питьевой воды / Е.А. Яценко, К.И. Бушмелева // Инновации в условиях развития информационно-коммуникационных технологий: Сб. мат-лов науч.-практ. конф. - М.: МИЭМ, 2009.-С. 261-264.

7. Живонос, Н.В. Применение статистических пакетов программ для компьютерной обработки экологических данных / Н.В. Живонос, Е. А. Коптева // Наука и инновации XXI века: Сб. мат-лов VI Откр. окр. конф. молодых ученых. - Сургут: Изд-во СурГУ, 2006. - С. 204-205.

8. Моделирование калибровочных функций для проведен!« экоаналитического контроля объектов окружающей среды в районах нефтедобычи / Е.А. Коптева [и др.] // Методы и алгоритмы прикладной математики в технике, медицине и экономике: Сб. мат-лов VII Меж-дунар. науч.-практ. конф. - Новочеркасск: ЮРГТУ, 2007. - Ч. 2. -

C. 80-81.

9. Коптева, Е.А. Программа построения калибровочных функций для экоаналитического контроля состояния окружающей среды / Е.А. Коптева, В.А. Суздальцев // Студент и научно-технический прогресс: Информационные технологии: Сб. мат-лов XLV Междунар. науч,-студент. конф. - Новосибирск, 2007. - С. 142-143.

10. Коптева, Е.А. Компьютерное моделирование калибровочных функций / Е.А. Коптева // Наука и молодежь: Сб. мат-лов VIII Всерос. науч.-практ. конф.-Н. Новгород: ВГИПУ, 2007.-Т. 1.-С. 159-161.

11. Коптева, Е.А. Алгоритм расчета оптимальной калибровочной модели по результатам измерений набора стандартных образцов / Е.А. Коптева // Ломоносов: Сб. мат-лов Международ, конф. /под. ред. И.А. Алешковский, А.И. Андреев. Т. 2. - М.: СП «Мысль», 2007. -С. 13.

12. Математическое моделирование технологий контроля экологического состояния окружающей среды / Е.В. Акинина, Е.А. Коптева [и др.] // Моделирование. Теория, методы и средства: Сб. мат-лов VII Междунар. науч.-практ. конф. - Новочеркасск: ЮРГТУ, 2007. -Ч. 1.-С. 47—48,

13. Коптева, Е.А. Применение компьютерных технологий для калибровки экоаналитичееких измерительных комплексов и систем / Е.А. Коптева, Д.И. Кузнецов, P.C. Яценко // Наука и инновации XXI века: мат-лы VIII Окр. конф. молодых ученых. - Сургут: Изд-во СурГУ, 2008. - Т. 1-С. 31-32.

14. Беднаржевский, С.С. Разработка пакета программ для линейной калибровки измерительных комплексов по набору стандартных образцов С.С. Беднаржевский, Т.В. Гавриленко, Е.А. Коптева // Системный анализ и обработка информации в интеллектуальных системах: Сб. науч. тр. каф. автоматизир. систем обр. инф. и упр. Вып. 4 / под общ. ред. Ф.Ф. Иванова. - Сургут: Изд-во СурГУ, 2007. - С. 104-118.

15. Алгоритм и программа построения оптимальных калибровочных моделей / С.С. Беднаржевский, Е.А. Коптева [и др.] // Системный анализ и обработка информации в интеллектуальных системах: Сб. науч. тр. каф. автоматизированных систем обработки информации и управления. Вып. 5 / отв. ред. Ф.Ф. Иванова. - Сургут: Изд-во СурГУ, 2008. - С. 64-68.

16. Разработка интерфейса пакета программ для линейной калибровки измерительных комплексов по набору стандартных образцов / С.С. Беднаржевский, Е.А. Коптева [и др.] // Системный анализ и обработка информации в интеллектуальных системах: Сб. науч. тр. каф. автоматизированных систем обработки информации и управления. Вып. 5 / отв. ред. Ф.Ф. Иванова. - Сургут: Изд-во СурГУ, 2008. - С. 126-129.

17. Разработка и применение пакета программ для технологий контроля экологической безопасности окружающей среды в районах нефтедобычи / С.С. Беднаржевский, Е.А. Коптева [и др.] // Нефть и газ Западной Сибири: Сб. мат-лов Всерос. науч.-техн. конф. - Тюмень: ТюмГНГУ. - 2007. - Т. 2. - С. 209-210.

18. Коптева, Е.А. Численное моделирование калибровочных функций для технологий системного анализа в нефтегазовом комплексе / Е.А. Коптева, Н.Г. Шевченко, P.C. Яценко // Нефть и газ Западной Сибири: Сб. мат-лов Всерос. науч.-техн. конф. - Тюмень: ТюмГНГУ, -2007.-Т. 2.-С. 76-77.

Работы Коптевой Е.А. считать работами Яценко Е.А. в связи со сменой фамилии по вступлению в брак.

Яценко Елена Александровна

МЕТОДИКА ГРАДУИРОВКИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ ПО НАБОРУ СТАНДАРТНЫХ ОБРАЗЦОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОГО ПРОГРАММНОГО ПРОДУКТА

05.11.15 - Метрология и метрологическое обеспечение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 06.04.2010 г. Формат 60x84/16. Усл. печ. л. 1,34. Уч.-изд. л. 1,15. Печать трафаретная. Тираж 140. Заказ П-22.

Отпечатано полиграфическим отделом издательского центра СурГУ. г. Сургут, ул. Лермонтова, 5. Тел. (3462) 32-33-06

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ГРАДУИРОВКА ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ КАК ОДНО ИЗ СРЕДСТВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ КАЧЕСТВА ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ

1.1. Анализ проблемы качества в современной научно-производственной сфере деятельности.

1.2. Гигиенические требования и нормативы качества питьевой воды

1.3. Анализ методико-инструментального обеспечения оценки показателей качества питьевой воды.

1.4. Выводы по главе.

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ГРАДУИРОВКИ г > 11 ( ' и i. ч !• |11 ! '

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ.

2.1. Метрологическое обеспечение. Стандартные образцы.

2.2. Градуировка. Основные принципы.

2.3. Градуировочные модели основного метода международного стандарта ИСО 11095.

2.4. Две альтернативы основному методу.

2.5. Модели РМГ 54-2002.

2.6. выводы по главе.

ГЛАВА 3. ПАКЕТ ПРОГРАММ ДЛЯ ГРАДУИРОВКИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ.

3.1. Цели и назначение пакета программ.

3.2. Структурно-организационная схема пакета программ.

3.3. Алгоритмическое обеспечение пакета программ.

3.4. Интерфейс пакета программ.

3.5. Используемые технологии.

3.6. Выводы по главе.

ГЛАВА 4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ГРАДУИРОВОЧНЫХ ФУНКЦИЙ

ФОТОМЕТРА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИЙ КОНТРОЛИРУЕМЫХ ВЕЩЕСТВ В ПИТЬЕВОЙ ВОДЕ.

4.1. Устройство и принцип действия фотометрических приборов.

4.2. Подготовка данных для градуировки.

4.3. Построение градуировочных моделей для ионов аммония.

4.4. Построение градуировочных моделей для сульфат-ионов.

4.5. Сравнительный анализ градуировочных моделей.

4.6. Выводы по главе.

ГЛАВА 5. МЕТОДИКА ГРАДУИРОВКИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ С ПРИМЕНЕНИЁМ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОГО ПРОГРАММНОГО ПРОДУКТА.

5.1. Основные этапы градуировки измерительных систем с применением специализированного программного средства.

5.2. Подготовка СО и аттестованных смесей.

5.3. Сбор измерительной информации.

5.4. Построение градуировочных функций.

5.5. Анализ полученных зависимостей.

5.6. Выводы по главе.

I , !' • г ; и :'' \ < > '1 ■!' ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Тема безопасности и качества продуктов всегда актуальна, особое место занимает аспект их качественной оценки. В литературе 20-ого столетия активно поднималась тема важности системы измерительной информации для точности и эффективности управления качеством любой продукции [8]. Результаты измерения содержания тех или иных веществ в продовольственных товарах сегодня являются основными показателями их качества [14]. Измерительная техника позволяет реализовать принцип обратной связи. Измерения применяются непосредственно в процессе изготовления продукции, что дает возможность контролировать и регулировать ее качество. При нарушении требований к качеству продукции возникает регулирующий или управляющий сигнал, позволяющий-своевременно произвести перенастройку оборудования.

Чтобы результаты измерений отвечали предъявляемым к ним требованиям (были не хуже и не лучше, т. е. не вели к браку и к излишним экономическим затратам), качеством измерений надо управлять. Эффективное решение этой' задачи возможно только при условии обеспечения постоянного целенаправленного управления качеством измерений как в стране в целом, так и в каждом министерстве (ведомстве), на каждом предприятии, в организации.

Ошибочные результаты измерения токсикантов в таких объектах исследования, как пробы воды централизованной системы водоснабжения города, могут приводить к неверным заключениям о качестве воды и принятию неадекватных мер по его улучшению, в результате под угрозой может оказаться безопасность граждан.

Для обеспечения достоверности результатов сертификационных испытаний важнейшее значение имеют наличие государственных стандартных образцов состава этой продукции. Много диссертационных исследований, посвященных разработке и внедрению новых государственных стандартных образцов (ГСО), успешно проводятся в настоящее время [9-11].

Важность создания точных измерительных систем компонентов вещества столь явна, сколь нетривиальным представляется решение этой задачи. Успех здесь может быть связан с работами в таких направлениях, как:

• разработка универсальных методик;

• поиск новых средств к реализации методик;

• создание безотказных приборов с высокой чувствительностью;

• разработка методов градуировки;

• разработка и создание эталонов.

Много разработок ведется в направлении обеспечения контроля и качества продукции в общем и питьевой воды в частности. Разрабатываются новые методики измерений, новые высокоточные измерительные системы, измерительные средства, датчики.

Большую эффективность имеет внедрение в деятельность контролирующих и производящих предприятий системы контроля качества результатов анализа в лабораториях аналитического контроля с учетом требований стандартов ГОСТ Р ИСО 5725 и ГОСТ Р ИСО/МЭК 17025 [1-7].

Важным средством обеспечения требуемой точности измерительной информации и качества питьевой воды является градуировка измерительных приборов [12]. Этой теме посвящены разработки крупных организаций. Международная организация по стандартизации разработала методику линейной градуировки с применением стандартных образцов. Сотрудники Уральского научно-технического института метрологии в г.Екатеринбурге Нало-бин Д.П., Семенко Н.Г. разработали методику выполнения измерений с применением стандартных образцов, позже изданную и введенную Госстандартом в статусе рекомендаций. Сотрудники Всероссийский научно-исследовательского института метрологии им Д.И. Менделеева (г. Санкт-Петербург) Сирая Т.Н. и Чуновкина А.Г. разработали методику построения, оценивания погрешностей градуировочных характеристик средств измерений.

Разработанные нормативные документы носят рекомендательный характер, при этом можно отметить, что нет универсальной методики градуировки измерительных приборов. На предприятиях используются различные градуировочные модели, что в некоторых случаях приводит к большому разбросу результатов измерений. Применяемые на предприятиях методы расчета градуировочных характеристик не учитывают погрешность адекватности выбранной функциональной зависимости [13], что в свою очередь приводит к увеличению погрешностей результатов измерений.

Цель и задачи диссертационного исследования

Целью диссертационного исследования является обеспечение требуемой точности измерительной информации качества питьевой воды, на основе использования унифицированной методики градуировки измерительных приборов с применением специализированного программного продукта.

Предметом исследования является совместное применение физического эксперимента, математического моделирования градуировочных функций и современных достижений в области информационных технологий в решении метрологических задач.

В качестве объекта исследования рассматриваются метрологические характеристики градуировочных моделей фотометрических приборов, применяемых на практике для количественного химического анализа показателей качества питьевой воды.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решались следующие научно-технические задачи:

1. Анализ состояния проблемы оценки качества питьевой воды в современной научно-производственной деятельности.

2. Разработка унифицированной методики градуировки измерительных приборов с применением специализированного пакета программ.

1 >1 I ,Ч > '!1 ч .ч' ; 1 .

3. Разработка алгоритмов, позволяющих преобразовывать базовые градуировочные модели с учетом особенностей метода измерений.

4. Разработка специализированного пакета программ для градуировки измерительных приборов.

5. Проведение экспериментальных исследований влияния выбора градуировочных моделей измерительных приборов на результаты оценки качества питьевой воды.

6. Внедрение методики градуировки в деятельность лабораторий.

Методы исследования

Для решения поставленных задач применяются методы системного анализа.

Ядром математического обеспечения пакета программ являются современные стандартные алгоритмы построения градуировочных моделей, использующие методы линейного регрессионного анализа, также используется расчетный аппарат, включающий в себя метод наименьших квадратов.

В основе построения структуры пакета программ лежат современные методы обработки информации, такие как использование динамически подгружаемых библиотек. Использование алгоритма рекурсии позволило реализовать расчет градуировочных функций с пошаговым перебором точек внутри всего доверительного интервала стандартного образца.

Использование современных языка программирования и средств разработки программного обеспечения, а также новаторский подход, позволили разработать и использовать уникальный метод структурирования данных на жестком диске. . ^.-ж, , ^

Научная новизна результатов, выносимых на защиту

При решении задач, поставленных в диссертационной работе, получены следующие новые научные результаты:

1. Разработана универсальная методика градуировки измерительных приборов с применением специализированного программного продукта. Новизной является заложенные в методике принципы выбора градуировочной модели для локальной измерительной задачи. На основе анализа показателей их адекватности и унификации, процесс расчета градуировочной функции, направлен на снижение величины погрешностей измерений.

2. Разработаны и реализованы алгоритмы расчета градуировочных функций, отличающиеся от стандартных методик тем, что при градуировке измерительных приборов с применением стандартных образцов учитываются погрешности их аттестованных значений, и различные предположения о прохождении градуировочного графика через точку начала координат.

3. Представлены результаты физического эксперимента и математического моделирования градуировочных функций. Сравнительный анализ моделей и алгоритмов расчета градуировочных зависимостей при практическом применении.

Практическая значимость результатов работы

Практическая значимость работы состоит в том, что разработанная универсальная методика градуировки измерительных приборов с применением специализированного программного продукта позволяет следующее:

1. Исключить погрешности,-связанные с неправильным выбором вида градуировочной функции, и ошибками при ее расчете.

2. Снизить затраты времени на выполнение градуировки приборов за счет автоматизации расчетов.

3. Унифицировать процесс градуировки приборов за счет использования стандартных алгоритмов.'

Новые алгоритмы расчета градуировочных функций и реализующий их пакет программ позволяют находить адекватные градуировочные модели в случаях, когда стандартные методики оказываются не состоятельными.

Разработанный программный продукт (ПП) предназначен для использования в аттестованных лабораториях химиками, химиками-технологами, химиками-инженерами и т.д. С помощью ПП можно рассчитывать градуировочные функции для любых измерительных средств при условии, когда зависимость между выходной величиной прибора и определяемым значением

1 К)1 имеет линейный характер, или ее можно линеаризовать с помощью преобразований, например, логарифмического.

Разработанная методика внедрена в деятельность Центра гигиены и эпидемиологии г. Сургута. Ее применение для градуировки измерительных приборов, позволяет обеспечивать требуемую точность и достоверность результатов при измерении показателей качества продуктов питания и питьевой воды.

Результаты работы носят межотраслевой характер. Разработанная методика, алгоритмы и программный продукт могут быть применены для различных видов измерительных приборов, > используемых в медицине, промышленности, парфюмерии, при оценке показателей экологической обстановки т.д.

Апробация результатов работы. Материалы исследований представлены на 6 международных и 3 региональных конференциях. По теме диссертации опубликовано 18 работ, в том числе 12 тезисов докладов и материалов конференций, 4 статьи, из них 2 в изданиях, рекомендованных ВАК, а также получены 2 свидетельства о гос. регистрации пакета программ.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав с выводами, заключения, приложений.- к

6. Результаты работы внедрены в учебный процесс Сургутского государственного Университета и деятельность лаборатории Центра гигиены и эпидемиологии г. Сургута.

Применение разработанной методики Центром гигиены и эпидемиологии г. Сургута для градуировки измерительных систем, используемых в целях анализа качества питьевой воды, в совокупности с остальным имеющимся метрологическим обеспечением позволяет получать требуемую точность измерительной информации, что делает возможным принимать адекватные меры по обеспечению качества питьевой воды.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных теоретических и экспериментальных исследований в диссертационной работе получены следующие основные результаты:

1. Проведен анализ проблемы качества в современной научно-производственной сфере деятельности.

2. Разработана унифицированная методика градуировки измерительных приборов с применением специализированного программного продукта. Ее использование позволяет:

• Исключить погрешности, связанные с неправильным выбором вида градуировочной функции и ошибками при ее расчете.

• Снизить затраты времени на выполнение градуировки приборов за счет автоматизации расчетов.

• Унифицировать процесс градуировки приборов за счет использования стандартных алгоритмов.

3. Разработаны алгоритмы расчета градуировочных функций, позволяющие находить адекватные градуировочные модели в условиях наличия особенностей измерительных приборов и методов измерений.

4. Разработано специализированное программное обеспечение для расчета градуировочных функций. Данный программный продукт предназначен для использования в аттестованных лабораториях такими специалистами, как химики, химики-технологи, химики-инженеры и т.д. С помощью ПП можно рассчитывать градуировочные функции для любых измерительных средств (при условии, когда зависимость между выходной величиной прибора и определяемым значением имеет линейный характер, или ее можно линеаризовать с помощью преобразований, например, логарифмического).

Права на программный код защищены свидетельствами об официальной регистрации программ для ЭВМ.

5. Проведены физический эксперимент и математическое моделирование градуировочных функций измерительных приборов для измерения содержания токсикантов в питьевой воде, представлена сравнительная характеристика базовых моделей и моделей, полученных с применением разработанных алгоритмов.

1. Fowlkes, Е.В. Some operators for ANOVA calculations I I Technometrics. -1969.-№11.-C. 511-526.

2. Furnival, G.M. All possible regressions with less computation // Technometrics. 1971. - №13. - C. 403-408.

3. Furnival, G.M. Regressions by leaps and bounds / G. M. Furnival, R.W. Wilson, Jr. // Technometrics. 2000. - №42. - C. 69-79.

4. INTERNATIONAL STANDART ISO 11095. Liner calibration using reference materials. ISO 1996.-28 c.

5. ISO 10012:2003. Measurement management systems Requirements for measurement processes and measuring equipment. ISO - 2003. - 26 c.

6. ISO 9004:2000. Quality management systems. Guidelines for performance improvements. ISO 2000. - 66 c.

7. ISO 9004-1:1994 Quality management and quality system elements Part 1: Guidelines. ISO - 1994. - 54 c.

8. Айвазян, C.A. Прикладная статистика и основы эконометрии / С.А. Айвазян, B.C. Мхитарян. М.: ЮНИТИ, 1998. - 1022 с.

9. Айвазян, С.А. Статистическое исследование зависимостей. Применение методов корреляционного и регрессионного анализов к обработке результатов.эксперимента / С.А. Айвазян. М.Металлургия, 1968.- 198 с.

10. Ю.Акинина, Е.В. Высокоинформативные методы системного анализа безопасности и качества пищевой продукции: автореф. дис. канд. техн. наук: 05.13.01 / Е.В. Акинина; Сургут, гос. ун-т. Сургут, 2004. - 19 с.

11. Вып.5 / отв. ред. Ф.Ф. Иванова. Сургут: Изд-во СурГУ, 2008. - С. 6468.

12. Анчутина, Е.А. Способы улучшения качества многоэлементных образцов состава природных сред: автореф. дис. канд. техн. наук: 05.11.15 / Е.А. Анчутина. Москва, 2007. - 23 с.

13. Беднаржевский, С.С. Идентификация качества алкогольной продукции: монография / С.С. Беднаржевский, Н. Г. Шевченко; СО МИНИ РАН. -Новосибирск, 2003. 309 с.

14. Беднаржевский, С.С. Линейная калибровка экоаналитических измерительных комплексов по набору стандартных образцов: учеб. пособие. / С.С. Беднаржевский, А.Г. Назин, Н.Г. Шевченко. Сургут: Изд-во СурГУ, 2004. - 71 с.

15. Богданов, Д.В. Стандартизация жизненного цикла и качества программных средств: учеб. Пособие / Д.В. Богданов, В.В. Фильчаков; СПб.: Изд-во СПбГУАП, 2000. - 210 с.

16. Боровиков, В.П. STATISTICA: искусство анализа данных на компьютере / В.П. Боровиков. СПб.: Питер, 2001. - 656 с.

17. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика / В.Е. Гмурман. М.: Высш. шк., 1977. - 480 с.

18. ГОСТ 1770-74. Посуда мерная лабораторная стеклянная. Цилиндры, мензурки, колбы, пробирки. Общие технические условия. Введ. 7601-01.

19. ГОСТ 18164-72. Вода питьевая. Метод определения содержания сухого остатка: гос. стандарт. Введ. 74-01-01.

20. ГОСТ 18165-89. Вода питьевая. Метод определения массовой концентрации алюминия: гос. стандарт. Введ. 91-01-01.

21. ГОСТ 18190-72. Вода питьевая. Методы определения содержания остаточного активного хлора: гос. стандарт. Введ. 74-01-01.

22. ГОСТ 18293-72. Вода питьевая. Методы определения содержания свинца, цинка, серебра: гос. стандарт. Введ. 74-01-01.

23. ГОСТ 18294-2004. Вода питьевая. Метод определения массовой концентрации бериллия: нац. стандарт. — Введ. 05-07-01.

24. ГОСТ 18301-72. Вода питьевая. Методы определения содержания остаточного озона: гос. стандарт. Введ. 74-01-01.

25. ГОСТ 18308-72. Вода питьевая. Метод определения содержания молибдена: гос. стандарт. Введ. 91-01-01.

26. ГОСТ 18309-72. Вода питьевая. Метод определения содержания полифосфатов: гос. стандарт. Введ. 74-01-01.

27. ГОСТ 18826-73. Вода питьевая. Методы определения содержания нитратов: гос. стандарт. Введ. 74-01-01.

28. ГОСТ 19355-85. Вода питьевая. Методы определения полиакриламидов: гос. стандарт. Введ. 86-01-01.

29. ГОСТ 19413-89. Вода питьевая. Методы определения массовой концентрации селена: гос. стандарт. — Введ. 90-07-01.

30. ГОСТ 23950-88. Вода питьевая. Метод определения массовой концентрации стронция: гос. стандарт. Введ. 90-01-01.

31. ГОСТ 29227-91. Посуда лабораторная стеклянная. Пипетки градуированные.

32. ГОСТ 4011-72. Вода питьевая. Методы измерения массовой концентрации общего железа: гос. стандарт. -Введ. 74-01-01.

33. ГОСТ 4151-72. Вода питьевая. Метод определения общей жесткости: гос. стандарт. Введ. 74-01-01.

34. ГОСТ 4152-89. Вода питьевая. Метод определения массовой концентрации мышьяка: гос. стандарт. — Введ. 91-01-01.

35. ГОСТ 4192-82. Вода питьевая. Методы определения содержания сульфатов: межгос. стандарт. Введ. 01-01-83. - М.: Изд-во стандартов, 2003.

36. ГОСТ 4245-72. Вода питьевая. Методы определения содержания хлоридов: гос. стандарт. Введ. 74-01-01.

37. ГОСТ 4386-89. Вода питьевая. Методы определения массовой концентрации фторидов: гос. стандарт. Введ. 91-01-01.

38. ГОСТ 4388-72. Вода питьевая. Методы определения массовой концентрации меди: гос. стандарт. — Введ. 74-01-01.

39. ГОСТ 4389-72. Вода питьевая. Методы определения минеральных азотсодержащих веществ: межгос. стандарт. Введ. 01-01-74.

40. ГОСТ 4974-72. Вода питьевая. Методы определения содержания марганца: гос. стандарт. Введ. 74-01-01.43 .ГОСТ 6709-72. Вода дистиллированная. Технические условия.

41. ГОСТ 8.315-97 Государственная система обеспечения единства измерений. Стандартные образцы состава и свойств веществ и материалов. Основные положения. М.: Изд. стандартов, 2001.

42. ГОСТ Р 51209-98. Вода питьевая. Метод определения содержания хлорорганических пестицидов газожидкостной хроматографией: гос. стандарт. Введ. 99-07-01.

43. ГОСТ Р 51210-98. Вода питьевая. Метод определения содержания бора: гос. стандарт. Введ. >99-07-01.

44. ГОСТ Р 51211-98. Вода питьевая. Методы определения содержания поверхностно-активных веществ: гос. стандарт. — Введ. 99-07-01.

45. ГОСТ Р 51212-98. Вода питьевая. Методы определения содержания общей ртути беспламенной атомно-абсорбционной спектрометрией: гос. стандарт. — Введ. 99-07-01.

46. ГОСТ Р 51232-98. Вода питьевая. Общие требования к организации и методам контроля качества: гос. стандарт. Введ. 99-07-01.

47. ГОСТ Р ИСО 5725-1-2002. Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 1. Основные положения и определения.

48. ГОСТ Р ИСО 5725-2-2002. Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 2. Основной метод определения повторяемости и воспроизводимости стандартного метода измерений. • : " '

49. ГОСТ Р ИСО 5725-3-2002. Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 3. Промежуточные показатели прецизионности стандартного метода измерений.

50. ГОСТ Р ИСО 5725-4-2002. Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 4. Основные методы определения правильности стандартного метода измерений.

51. ГОСТ Р ИСО 5725-5-2002. Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 5. Альтернативные методы определения прецизионности стандартного метода измерений.

52. ГОСТ Р ИСО 5725-6-2002. Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 6. Использование значений точности на практике.

53. ГОСТ Р ИСО 9001-2001. Системы менеджмента качества. Требования. -Введ. 01-08-31.

54. ГОСТ Р ИСО 9002-1996. Системы качества. Модель обеспечения качества при производстве, монтаже и обслуживании. Введ. 97-01-01.

55. ГОСТ Р ИСО 9003-1996. Системы качества. Модель обеспечения качества при окончательном контроле и испытаниях. Введ. 97-01-01.

56. ГОСТ Р ИСО 9004-2001. Системы менеджмента качества. Рекомендации по улучшению деятельности. -Введ. 01-08-31.

57. ГОСТ Р ИСО/МЭК 17025-2000. Общие требования к компетентности испытательных и калибровочных лабораторий: гос. стандарт. — Введ. 00-07-07.

58. Государственные стандартные образцы состава почв / Ю. С. Шафринский и др. Новосибирск: МАСС, 1998.-28 с.

59. Государственные стандартные образцы состава растительных материалов / Ю. С. Шафринский и др. Новосибирс: МАСС, 1998. -24'с.

60. Дмитриченко, М.И. Экспертиза качества и обнаружение фальсификации продовольственных товаров: учеб. пособие / М.И. Дмитриченко. -СПб.: Питер, 2003. 160 е.: ил. - (Сер. «Учебные пособия»).

61. Доерфель, К. Статистика в аналитической химии / К. Доерфель. М.: Мир, 1969.-248 с.

62. Елисеева И. И., Юзбашев М. М. Общая теория статистики: учеб. пособие / И. И. Елисеева, М. М. Юзбашев М. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Финансы и статистика, 2003. — 480 с.

63. ИСО 10013-1995 Руководящие указания по разработке руководств по качеству. — Введ. 95-03-15.

64. ИСО 8402. Управление качеством и обеспечение качества Словарь: международн. стандарт. - Введ. 94-04-01.

65. ИСО 9000-1-94. Общее руководство качеством и стандарты по обеспечению качества.-Часть 1. Руководящие указания по выбору и применению: межгос. стандарт. Введ. 94-04-01.

66. ИСО 9004-2-91. Административное управление качеством и элементы системы качества. Часть 2. Руководящие указания по услугам: международн. стандарт. Введ. 97-07-01.

67. ИСО 9004-3-93. Административное управление качества и элементы системы качества Часть 3: Руководящие указания по обработанным материалам: международн. стандарт.

68. Коптева, Е.А. Компьютерное моделирование калибровочных функций / Е.А. Коптева // Наука и молодежь: Сб. мат-лов VIII Всерос. науч.-практ. конф. Н. Новгород: ВГИПУ, 2007. - Т. 1. - С. 159-161.

69. Коптева, Е.А. Моделирование калибровочных функций с использованием пакета программ для анализа качества питьевой воды / Е.А. Коптева, К.И. Бушмелева // Новые информационные технологии и менеджмент качества: Сб. мат-лов Международного форума /под ред.

70. B.Н. Азарова. -М.: Фонд «Качество», 2009. С. 82-85.

71. Лакин, Г.Ф. Биометрия / Г.Ф. Лакин. М.: Высшая школа, 1990. -350 с.

72. МИ 2175-91. Градунровочные характеристики средств измерений. Методы построения. Оценивание погрешностей. Введ. 92-01-01.

73. МИ 2345-95. Методика выполнения измерений с применением стандартных образцов: рекомендация. Введ. 04-07-01

74. Множественная регрессия Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.statsoft.ru/bome/portal/applications/TvIultivariatadvisor/GLM/Re gression/MultipleRegression.htm - Загл. с экрана.

75. Моделирование калибровочных функций для технологий системного анализа качества и сертификации биоматериалов / Е.В. Акинина и др. // Сибирский журнал индустриальной математики. 2005. - Т.8. -№3. - С.3-7.

76. Мышкис, А.Д. Элементы теории математических моделей / А.Д. Мышкис. -М.: Физматлит, 1994. 192 с.

77. Новицкий, П.В. Оценка погрешностей результатов измерений / П.В. Новицкий, И.А. Зограф; 2-е изд., перераб. И доп. — Л.: Энергоатомиз-дат. Ленингр. Отд-ние, 1991. -304 е.: ил.

78. Померанцев, А. Калибровка Электронный ресурс. / Российское хемометрическое общество. — Режим доступа: http://www.chemometrics.ru/materials/textbooks/calibration.htm Загл. с экрана.

79. РМГ 61-2003. Показатели точности, правильности, прецизионности методик количественного химического анализа. Методы оценки. — Введ. 05-01-01.

80. РМГ 76-2004. Внутренний контроль качества результатов количественного химического анализа. — Введ. 06-09-01.

81. СанПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. Введ. 01-01-02.

82. Себер, Дж. Линейный регрессионный анализ / Дж. Себер. М.:Мир, 1980.-456 с.

83. Селиванов, А.Г. Качество измерений: Метрологическая справочная книга / М.Н. Селиванов, А.Э. Фридман, Ж.Ф. Кудряшова. -Д.: Лениздат, 1987. 295 е., ил.

84. Тюрин, Ю. Н. Анализ данных на компьютере / Ю. Н. Тюрин, А. А. Макаров. М.: ИНФРА-М, Финансы и статистика, 1995. - 384 е.: ил.

85. Ушаков И.Е. Прикладная метрология: учеб. для вузов / И.Е. Ушаков, И.Ф. Шишкин; 4-е изд., перераб. и доп. - СПб.: СЗТУ, 2002. -116 с.

86. Яценко, Е.А. Линейная калибровка с применением специализированного программного средства / К.И. Бушмелева, Е.А. Яценко // Метрология. 2009. -№11. - С. 41^7.