автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.16, диссертация на тему:Разработка методики метрологического контроля системных средств измерений

ВВЕДЕНИЕ.

1. Современное состояние и перспективы развития метрологического контроля ИИС. II

1.1. Основные цели и задачи МК в проблеме

МО агрегатных ИИС. II

1.2. Классификация и анализ методов метрологического контроля.

1.3. Обзор существующих методов выбора контролируемых точек в диапазоне измерений СИ.

1.4. Формулировка задач исследований.

Выводы по разделу 1.

2. Исследование задачи оптимальной регулировки и выбора контролируемых параметров при метрологическом контроле системных СИ.

2.1. Построение и анализ модели погрешности преобразования в диапазоне измерений системных СИ.

2.2. Оптимальная регулировка системных СИ.

2.3. Сущность, основные цели и задачи активных метрологических испытаний системных СИ.

2.4. Выбор числа поверяемых точек в диапазоне измерений для оценки параметров моделей СХП и погрешности преобразования при проведении активных метрологических испытаний.

2.5. Методика проведения и обработки результатов активных метрологических испытаний системных СИ.

Основные результаты исследований, полученные в работе, можно сформулировать в следующем виде.

1. На основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований характеристик погрешности системных СИ предложен способ оптимальной регулировки, обеспечивающий минимизацию погрешности преобразования и повышение метрологической надежности указанных СИ.

2. В результате выполнения исследований по установлению регрессионных зависимостей между составляющими полученной модели погрешности и значениями погрешности в "начале" и "конце" диапазона измерений системных СИ доказана принципиальная возможность выбора, в качестве контролируемых параметров при организации процедур МК в процессе производства и эксплуатации, двух значений погрешности в "начале" и "конце" диапазона измерений системных СИ одного типа при условии предварительного установления указанных зависимостей*

3. Проведенные теоретические исследования позволили разработать методику активных метрологических испытаний системных СИ, которая может служить основой для автоматизации таких трудоемких работ при выпуске системных СИ, как настройка, регулировка, первичная поверка и т.д., обеспечивая повышение производительности труда и качества изготовления продукции. Методика позволяет получить непосредственные рекомендации по практическому осуществлению оптимальной регулировки системных СИ, а также установить регрессионные зависшлости составляющих модели погрешности от значений погрешности в "начале" и "конце" диапазона измерений, которые используются при организации процедур МК.

4. Результаты экспериментальных исследований характеристик погрешности вторичных измерительных преобразователей по разработанной методике проведения активных метрологических испытаний и реализация предложенного способа оптимальной регулировки обеспечили снижение погрешности преобразования по диапазону измерений в среднем в 1,6 раза.

5. Проведенные длительные экспериментальные исследования временных изменений характеристик погрешности вторичных измерительных преобразователей показали эффективность разработанной методики, и в частности, характер процессов временных изменений характеристик погрешности при оптимальной регулировке не ухудшается по сравнению с традиционной регулировкой, следовательно, с учетом полученного запаса по точности и в совокупности с меньшей дисперсией процессов временных изменений характеристик погрешности, повышается метрологическая надежность и качество функционирования указанных системных СИ.

6. Разработан алгоритм оценки и прогнозирования характеристик погрешности системных СИ, предназначенный для применения в процедурах метрологического контроля в процессе эксплуатации, использующий, в качестве исходной информации, временные изменения предложенных контролируемых параметров, что, в свою очередь, позволяет повысить производительность процедур и снизить затраты на аппаратурную реализацию средств МК.

Практическое использование результатов диссертационной работы заключается во внедрении разработанной методики проведения и обработки результатов активных метрологических испытаний ВИП агрегатных ИЙС с приложением соответствующего комплекса машинных программ в НПО "Буревестник", о чем свидетельствуют приведенные в приложении документы с указанием годового экономического эффекта 30 тыс. руб.

Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались:

- на Второй Всесоюзной научно-технической конференции "Методы и средства аналого-цифрового преобразования параметров электрических сигналов и цепей", (Пенза, 1981 г.);

- на Всесоюзной научно-технической конференции "Повышение долговечности и надежности машин и приборов", (Куйбышев,1981);

- на Ленинградском городском семинаре комитета электрических преобразователей физических величин НТО "Приборпром" г. Ленинграда, (Ленинград, 1982 г.);

- на У1 Всесоюзной научно-технической конференции "Информационно-измерительные системы -83 (ИИС-83)",(Куйбышев,1983);

- на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ЛЭТИ им. В.И.Ульянова /Ленина/, (Ленинград, 1982,1983 гг.).

По материалам диссертации опубликовано 6 печатных работ: /47,59,71,100,101,102/. I статья находится в печати.

За оказанное содействие и помощь при работе над диссертацией автор приносит искреннюю благодарность и выражает глубокую признательность д.т.н., профессору Е.А.Чернявскому, д.т.н., профессору Э.И.Цветкову, к.т.н., доценту Р.В.Долидзе, к.т.н., В.Г.Феоктистову и коллективу кафедры ИИТ ЛЭТИ им. В.И. Ульянова /Ленина/.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выполненные в диссертационной работе теоретические и экспериментальные исследования позволили решить поставленные задачи, связанные с поиском резервов в повышении метрологической надежности, качества функционирования, эффективности использования системных СИ в составе ИИС, а также с совершенствованием методов и повышением производительности МК при рациональном выборе контролируемых параметров для оценки характеристик погрешности системных СИ.

1. Материалы ХХУТ съезда КПСС,- М. : Политиздат, 1981.

2. Певзнер Г.С. и др. Агрегатирование в электроприборостроении/ Г.С.Певзнер, Э.И.Цветков, М.Б.Цодиков.- М.: Эйергия, 1981.-(Электроизмерительные приборы; Вып. 23) 176 с.

3. ГОСТ 8.009-72. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений.- М.: Изд-во стандартов, 1981.

4. PIM 25.159-74. Методика определения погрешности средств измерений в нормальных условиях.

5. РТМ 25.160-74. Методика контроля характеристик погрешности средств измерений в нормальных условиях.

6. РТМ 25.193-75. Средства измерений ГСП. Определение характеристик погрешности, отражающих действие влияющих величин.

7. РТМ 25.194-75. Средства измерений ГСП. Контроль характеристик погрешности, отражающих действие влияющих величин.

8. РТМ 25.191-75. Средства измерений и автоматизации ГСП. Определение динамических характеристик.

9. РТМ 25.192-75. Методика контроля динамических характеристик изделий ГСП.

10. ГОСТ 1.25-76. Метрологическое обеспечение. Основные положения.- М.: Изд-во стандартов, 1981.

11. ГОСТ 8.437-81. Системы информационно-измерительные. Метрологическое обеспечение. Основные положения.- М.: Изд-во стандартов, 1982.

12. Метрологическое обеспечение информационно-измерительных систем.-(Обзорная информация).- М.: ВНИИКИ, 1975.- 68 с.

13. Солопченко Г.Н. Методы экспериментального контроля и определения MX блоков ИИС.- В кн.: Измерительные информационные системы, т. I.- Кишинев, 1975.- с. 68-69.

14. Братин A.A., Семенюк А.Л., Храмов A.B. Содержание и порядок выполнения работ по созданию аппаратуры для испытаний, аттестации и поверки ИИС.- В кн.: Метрологическое обеспечение ИИС и их компонентов.- M., 1978.- с. 23-28.

15. Коновалов Д.А., Шварев В.И. Некоторые вопросы метрологического обеспечения измерительных информационных систем.- В кн.: Измерительные информационные системы и ИВК.- Л., 1978.- с. 50-57.

16. Удовиченко Е.Т., Браилов Э.С., Пинчевский А.Д. Основные проблемы метрологического обеспечения измерительных и управляющих систем.- В кн.: Метрологическое обеспечение измерительных и управляющих систем.- Львов, 1979.- с. 3-8.

17. Векслер М.С., Модягин И.В., Попова М.В., Фролова М.Н. Основные направления развития метрологического обеспечения электроизмерительной техники.- Приборы и системы управления, 1981, № 3, с. 17-19.

18. ГОСТ 23.222-78. Средства измерений и автоматизации ГСП. Нормируемые метрологические и точностные характеристики.-М.: Изд-во стандартов, 1979.

19. РТМ 25.140-74. Рекомендации по выбору алгоритма измерения статистических характеристик и его параметров.

20. РТМ 25.144-74. Измерительные информационные системы для автоматизации и исследования технологических процессов. Нормируемые метрологические характеристики. Методы и средства экспериментального определения.

21. ГОСТ 22.317-77. Средства агрегатные информационно-измерительных систем. Общие требования к комплексам нормируемых метрологических характеристик.- М.: Изд-во стандартов, 1978.

22. FEM 25.248-76. Расчет характеристик погрешности передачи измерительной информации по линии связи.

23. МИ 222-80. Методика расчета метрологических характеристик измерительных каналов информационно-измерительных систем по метрологическим характеристикам компонентов.- М.: Изд-во стандартов, 1981.

24. МИ 162-78. Организация и порядок проведения метрологической аттестации.- М.: Изд-во стандартов, 1979.

25. МИ 190-79. Анализ состояния метрологического обеспечения ИИС и АСУ Щ в отраслях народного хозяйства. Методика.- М.: Изд-во стандартов, 1980.

26. МИ 202-80. Метрологические характеристики измерительных систем. Принципы регламентации и контроля. Основные положения.- М.: Изд-во стандартов, 1981.

27. МИ 280-80. Методика контроля MX ИИС встроенными средствами контроля.- М.: Изд-во стандартов, 1980.

28. ГОСТ 16263-70. Метрология. Термины и определения.- М.: Изд-во стандартов, 1971.

29. ГОСТ 16504-81. Испытания и контроль качества продукции.- М.: Изд-во стандартов, 1982.

30. Исаев Л.К., Черноярский A.A., Земельман М.А. и др. Метрологические аспекты испытаний и контроля.- Измерительная техника, 1981, И* 3, с. 12-15.

31. Тарбеев Ю.В., Безикович А.Я., Кустарев A.C. и др. Основные направления комплексной автоматизации поверочных работ.-Измерительная техника, 1976, № 3, с. 63-65.

32. Диденко К.И., Шандрин И.С. и др. Автоматизация поверки комплексов контроля и управления, построенных на основе КТО ЛИУС.- Измерительная техника, 1976, Р 3, с. 66-67.

33. Безикович А.Я., Прицкер В.И., Зскин С.П. Автоматизация поверки электроизмерительных приборов.- Л,: Энергия, 1976.216 с.

34. Гершкович B.C. Автоматизация обработки результатов поверки средств измерений.- Измерительная техника, 1976, Р 3, с. 6770.

35. Некрасов Ю.Д. Основные принципы создания автоматизированной системы сбора, обработки и отображения информации для поверочных работ.- Измерительная техника, 1976, № 3, е. 70-72.

36. Бочковский Е.И., Барбаш С.Н. и др. Автоматизированная система обработки информации о результатах поверок.- Измерительная техника, 1976, № 3, с. 72-73.

37. Алексеев С.Г., Гельман М.М., Котюк А.Ш. Система машинной обработки измерительной информации в эталонных и поверочных установках.- Измерительная техника, 1976, № 3, с. 73-74.

38. Смирнов А.Н., Сечко Г.В. Алгоритм автоматической поверки цифровых вольтомметров.- Измерительная техника, 1976, № 3, с. 75-77.

39. Братин A.A., Храмов A.B., Семенюк А.Л. Системы встроенного контроля MX ИИС.- В сб.: Проблемы метрологического обеспечения СОИИ.- М., 1976, с. 59-60.

40. Климович E.H., Зиненко Г.М., Храмов A.B. Алгоритмы обработки информации при автоматизированном контроле статических MX АЦП в ИИС.- В кн.: Метрологическое обеспечение ИИСи их компонентов.- М., 1978, с. 49-57.

41. Удовиченко Е.Т. Проблемы автоматизации поверочных работ.-Измерительная техника, 1980, W- 4, с. 16-18.

42. Гончаров И.В. Контроль MX каналов измерительных систем по заданным алгоритмам.- В кн.: Метрология, качество, надежность и стандартизация в электроизмерительной технике.- Л., 1978, с. 68-73.

43. Прянишников В.А., Губанова Т.Н. Автоматизация контроля MX быстродействующих ИИС в условиях эксплуатации.- Изв. вузов СССР "Приборостроение", 1981, т. 24, W 7, с. 16-21.

44. ГОСТ 8.438-81. Системы информационно-измерительные. Поверка. Общие положения.- М.: Изд-во стандартов, 1982.

45. ГОСТ 8.375-80. Нормативно-технические документы по методам и средствам поверки. Классификация, требования к выбору и разработке.- М.: Изд-во стандартов, 1981.

46. Немировский A.C., Волконский В.А. Выбор числа поверяемых точек на шкале прибора.- Измерительная техника, 1961, № I, с. 5-10.

47. Немировский A.C. Вероятностные методы в измерительной технике.» М.: йзд-во стандартов, 1964.

48. Шилов A.M. Выбор поверяемых точек при автоматической поверке средств измерений.- Измерительная техника, 1981, Р 6,с. 7-8.

49. Браилов Э.С. и др. Методы оценки метрологических характеристик ИИС.-(Обзорная информация), серия: Метрологическое обеспечение измерений.- М.: ВНИИКИ, 1979, вып. I.

50. Резник К.А. Выбор числа поверяемых точек в диапазоне измерений.« Метрология, 1980, № 3, с. 7-13.

51. Данилевич C.B. Построение рациональных методик поверки СИ с помощью метода имитационного моделирования.- Метрология, 1980, № 5, с. 10-18.

52. Карташева А.Н. Достоверность измерений и критерии качества испытаний приборов.- М.: Изд-во стандартов, 1967.

53. Коротков В.П., Тайц Б.А. Основы метрологии и теории точности измерительных устройств.- М.: Изд-во стандартов, 1978.

54. Лисенков А.И. Метод выбора поверяемых отметок.- Измерительная техника, 1981, № 4, с. 14-15.

55. Джонсон Н., Лион Ф. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке: Методы обработки данных/ Пер. с англ. под ред. З.К.Лецкого.- М.: Мир, 1980.- 610 с.

56. Джонсон Н., Лион Ф. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке: Методы планирования эксперимента/ Пер.с англ.- М.: Мир, 1981.- 520 с.

57. Долидзе Р.В., Тарасов С.Н. Оптимальная регулировка вторичных измерительных преобразователей.- Изв. вузов СССР -"Приборостроение", 1983, т. 26, № 7, с. 11-14.

58. Математическая теория планирования эксперимента/ Под ред. С.М.Ермакова.- М.: Наука, 1983.- 392 с.

59. Львовский E.H. Статистические методы построения эмпирических формул.- М.: Высшая школа, 1982.- 224 с.

60. Налимов В.В», Чернова H.A. Статистические методы планирования экстремальных экспериментов.- М.: Наука, 1965.

61. Налимов В.В. Теория эксперимента.- М.: Наука, 1971.

62. Федоров В.В. Теория оптимального эксперимента.- М.: Наука, 1971.

63. Rao C.R. Estimation of paaametess in a Pineas mode 2. — Ann. Statist., 1976,4, p. -1023- -1037.

64. Hie fez J., Wolfowitz J. Optimum designes Ln aegaesslon püoßBems.- Ann. Math. Statist.,-1959,30, p. 27. 294.

65. Тарбеев Ю.В., Иванов B.H., Новицкий П.В. Научно-технические перспективы обеспечения метрологической надежности средств измерений.- Измерительная техника, 1982, W- 5, с. 17-19.

66. Четвертаков С.А. Планирование исследовательских испытаний средств измерений с линейным дрейфом параметров на долговременную стабильность.- Метрология, 1981, № 10, с. 3-10.

67. Рожнова Т.И. Определение состояния метрологических характеристик аналоговых блоков ИИС в процессе эксплуатации.- Изв. вузов СССР "Приборостроение", 1979, № 9, с. 17.

68. Штеренберг М.И. Обзор методов формализации изменения метрологических характеристик во времени.- В кн.: Метрологическое обеспечение средств электроизмерительной техники.- Л.: БНИИЗП, 1978, с. I05-II4.

69. Лоран П.-Ж. Аппроксимация и оптимизация.- М.: Мир, 1975.496 с.

70. Кендалл М., Стюарт А. Многомерный статистический анализ и временные ряды.- М.: Наука, 1976.

71. Бокс Дж., Дженкинс Г. Анализ временных рядов. Прогноз и управление.- М.: Мир, 1974, Вып. I, 2.

72. Химмельблау Д. Анализ процессов статистическими методами.-М.: Мир, 1973.- 957 с.

73. Брандт 3. Статистические методы анализа наблюдений.- М.: Мир, 1975.- 312 с.

74. Андерсон Т. Статистический анализ временных рядов.- М.: Мир, 1976.- 775 с.

75. Мудров В.И., Кушко В.Л. Методы обработки измерений.- М.: Сов. радио, 1976.- 192 с.

76. Демиденко Е.З. Линейная и нелинейная регрессия*- М.: Финансы и статистика, 1981.- 302 с.

77. Пустыльник Е.И. Статистические методы анализа и обработки наблюдений.- М.: Наука, 1968.

78. Кендэл М. Временные ряды/ Пер. с англ. и предисл. Ю.П.Лука-шина.- М.: Финансы и статистика, 1981,- 199 с.

79. Чуев Ю.В., Михайлов Ю.Б., Кузьмин В.И. Прогнозирование количественных характеристик процессов.- М.: Сов. радио, 1975.- 400 с.

80. Таблицы математической статистики. Болыпев Л.Н., Смирнов

81. Н.В.- M.: Наука,1983.- 416 с.

82. Четыркин Е.М. Статистические методы прогнозирования,- М.: Статистика, 1977.

83. Спейрис Ю.П. Прогнозирование метрологической надежности промышленных приборов по постепенным отказам при помощи многократных поверок.- Измерительная техника, 1972, IP 7.

84. Ивахненко А.Г., Лапа В.Г. Предсказание случайных процессов.-Киев: Наукова думка, 1971.- 416 с.

85. Бессонов А.А. Прогнозирование характеристик надежности автоматических систем.- Л.: Энергия, 1971,- 151 с.

86. Андронов A.M., Владимиров Н.й. Оценка и прогнозирование надежности при постепенных отказах.- Автоматика и вычислительная техника, 1969, № 5.

87. Тюков Б.В. Метод расчета надежности средств измерений по постепенным отказам.- Метрология, 1982, Р I, с. 3-9.

88. Шабалин А.Н. Об одной математической модели процесса экспериментальной отработки технических систем.- Надежность и контроль качества, 1981, № II, с. 50-55.

89. Лучино А.И. Оценка качества и индивидуальное прогнозирование долговечности высоконадежных изделий по их информативным параметрам.- В кн.: Физика отказов.- M.: 1981, с. 148158.

90. Хеврунин И.С. Об оценке точности прогноза при индивидуальном прогнозировании отказов элементов системы.- Надежность и контроль качества, 1981, № 2, с. 3-9.

91. Du-S&ln J. Estimation of pcfsameteas In "time-seriessecession modeP. J.R. Statist. Soc., -I960, B, 22, p. 139.94. bfcov/n R.û. Smoothing Forecasting awl Predictionof discrete "Time seules.- M-Y. Prentice HaEE, 4963.

92. Lav/Üess J.p On Psed-ictlon of Su^vlVaü Time fa£ IncUvi. cLaaP Systems.- IEEE, T^ans. on Retia&itity, <974, N2 4, p. 235-244.

93. Гнеденко Б.В. и др. Математические методы в теории надежности.- М.: Наука, 1965.- 524 с.

94. Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем.-М.: Наука,1968.

95. Хофманн Д. Техника измерений и обеспечения качества: Справочная книга/ Пер с нем. под ред. Л.М.Закса, С.С.Кивилиса.-М.: Энергоатомиздат, 1983,- 472 с.

96. Вопросы математической теории надежности/ Е.Ю.Барзилович, Ю.К.Беляев, В.А.Каштанов и др.; Под ред. Б.В.Гнеденко,- М.: Радио и связь, 1983.- 376 с.

97. Блинов A.B., Тарасов С.Н. Подход к организации метрологического обеспечения блоков комплекса АСКР.- Изв. ЛЭТИ. Науч. тр./Ленингр. электротехн. ин-т им. В.И.Ульянова (Ленина), 1983, вып. 332, с. 28-30.

98. Экспериментальные исследования временных изменений погрешности аналоговых блоков АСКР/ А.В.Блинов, Р.В.Долидзе, И.Ф.Молчанов, И.В.Мостовой, С.Н.Тарасов, В.Г.Феоктистов.-Л., 1983, 86 с. Рук. деп. в ЦНИИТЭИприборостроения,1. Р 2124 пр-Д83, 10.06.83.

99. Шуп Т. Решение инженерных задач на ЭВМ: Практическое руководство. Пер. с англ.- М.: Мир, 1982.- 238 с.