авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 11 |

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ НАУЧНЫЙ СОВЕТ РАН ПО ПРОБЛЕМАМ МАШИНОВЕДЕНИЯ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ УЧРЕЖДЕНИЕ ...»

-- [ Страница 2 ] --

Все случаи определения значения величины, когда соблюдаются правила обеспечения единства измерений, следует относить к первому варианту. А это - основное состояние измерительных и калибровочных лабораторий и вообще всех измерений величин, при которых подтверждается прослеживаемость применяемых средств измерений с первичными эталонами. Таким образом, в 1-м варианте параметром, характеризующим точность, должна быть погрешность измерения.

Второй вариант реализуется тогда, когда оцениваемый параметр неизвестен и не может быть охарактеризован единственным значением величины, характерен для огромной области связанной с измерениями деятельности, которая включает в себя испытания и контроль. Эта деятельность скорее относится к испытательным, а не калибровочным лабораториям. В определительных или контрольных испытаниях конкретное значение определяемого параметра относится к конкретному образцу, т.е. в каждом новом испытании измеряется другое значение величины. Предположим, что проводятся испытания на надежность. Оценивается, например, показатель надежности – время наработки до отказа. При точечном оценивании этого показателя определяется значение среднего (по выборке) времени наработки до отказа, которое и характеризует партию в целом, и его рассеяние (СКО точечной оценки). Это, казалось бы, идеальный случай для применения концепции неопределенности измерения. Но, именно в этом случае более информативной и представительной является не точечная, а интервальная оценка показателя надежности. Именно оценка минимального среднего значения наработки до отказа при заданном уровне доверия более полезна для оценивания надежности изделий данной партии, чем среднее значение, приведенное, к тому же, с большим разбросом.

Таким образом, в этом случае, если говорить в терминах концепции неопределенности, следует вычислять расширенную неопределенность. А вот авторы Руководства считают, что основной характеристикой качества измерений должна быть суммарная неопределенность, а расширенная вычисляется в редких случаях. Следовательно, и в этой сфере измерений рекомендации Руководства противоречат практике. А, надо сказать, что теория надежности, не смотря на сложность и деликатность обоснований ее основных положений, является одной из самых проработанных прикладных наук.

В монографии [14] неопределенность измерения вообще не упоминается. И, в то же время, в описании правил суммирования погрешностей при косвенных измерениях употребляется термин «правило распространения погрешности».

В книге авторитетного за рубежом автора [15], опубликованной до появления Руководства (5-е издание вышло в Берлине в 1989 году), встречается термин «закон распространения погрешности» и несколько абзацев посвящено обсуждению проблемы неопределимости понятия истинное значение величины. Там же (п. 1.2.2) указано, что поскольку истинное значение является идеализированным, можно сказать - теоретическим понятием, то в практике измерений при оценивании погрешности измерения оно заменяется на реально обнаруживаемую и измеряемую величину. Кстати, если вместо фразы «погрешность равна разнице между истинным и измеренным значениями величины» записать: «результат измерения содержит в себе истинное (действительное, принятое по соглашению) значение величины и погрешность измерения», то, может быть, путаницы и не было бы.

Особо следует упомянуть международные словари, такие как VIM-3 [16] и IEC [17]. Не смотря на серьезное «лоббирование» неопределенности измерения, в международном словаре по метрологии VIM-3, при введении в него терминов, связанных с неопределенностью измерения, сохранены и термины, относящиеся к погрешности измерений. Это правильно, потому что если содержание международного словаря будет изменяться в интересах ограниченного круга лиц, он перестанет быть международным и общепризнанным. Полезно в контексте обсуждаемой проблемы привести несколько цитат из VIM-3 и IEC 60050:

В примечании 2 к п. 2.11 VIM-3 читаем: «в случаях фундаментальных констант признается существование единственного истинного значения величины» - это к вопросу о познаваемости и непознаваемости. В примечании 3 к этому же пункту написано: «когда неопределенность определения измеряемой величины (т.е. по определению) значительно меньше других компонент неопределенности измерения, тогда измеряемая величина может рассматриваться как по существу уникальное (единственное) истинное значение (essentially unique true value)». Это не смотря на то, что в Руководстве упоминание термина «истинное значение» признано излишним, а применение термина «погрешность»

«абсолютно ненужным» (см. табл. А.1).

В п. 2.12 VIM-3 «принятое по соглашению значение величины» (conventional quantity value) названо эквивалентом «истинного значения», которое определено с неопределенностью, стремящейся к нулю. Это согласуется с высказанной выше идеей относительно применения термина «принятое опорное значение». В словаре IEC 60050, п. – 01 – 05 абсолютная погрешность определена как алгебраическая разность между измеренным значением и «сравниваемым значением», которое заменяет «истинное значение», но поскольку последнее – понятие неопределимое, то его роль выполняет «принятое по соглашению значение величины».

Кстати, в п. 2.16 VIM-3 погрешность определена как разность между измеренным и эталонным значениями величины (reference quantity value).

Терминология, применяемая в обоих этих словарях, убеждает нас в том, что проблема неопределимости «истинного значения» и «погрешности измерения» разрешается совершенно просто на уровне согласования терминов и не требует разработки для этого новых теорий, даже если это «теория неопределенности измерения». Термины, заменяющие истинное значение величины, могут быть различными в разных случаях.

Например, действительное значение величины представляется уместным применять в эталонных измерениях и при поверке средств измерений, принятое опорное или принятое по соглашению – при межлабораторных сличениях и т.д.

Можно было бы привести и другие примеры, но они не добавят ясности в обсуждаемой проблеме. Это и понятно, поскольку никаких солидных публикаций, развивающих «концепцию» и, тем более, «теорию» неопределенности измерения, кроме уже известных и планируемых к выпуску «произведений» авторов Руководства, найти не удастся.

Согласитесь, что складывается весьма запутанная картина. Попытке прояснить ее, а также упорядочить наше восприятие двух «конкурирующих» концепций посвящен следующий раздел.

5. Краткое сопоставление концепций погрешности и неопределенности измерения Было бы логично изложить концепцию неопределенности измерения, воспользовавшись Руководством. Однако это не так просто сделать, поскольку ее изложение в самом Руководстве довольно запутанное и многословное. А в подразделе 4.4, посвященном вычислению неопределенности, приведена «графическая иллюстрация оценивания стандартной неопределенности» при многократных наблюдениях, которая вообще не имеет ни одного отличия от оценивания случайной составляющей погрешности.

В Приложении D.1 к Руководству также предпринята попытка пояснить разницу между неопределенностью и погрешностью простым графическим способом. Однако, приведенное там графическое сравнение совершенно необъективно и предвзято. Во первых, об этом можно судить даже по названиям рисунков: «концепция, основанная на наблюдаемых величинах» - это о неопределенности, и «концепция, основанная на непознаваемых величинах» - это уже о погрешности. Во-вторых, рисунок, иллюстрирующий оценивание погрешности, вообще не соответствует действительности, а напротив, ее искажает. Это уже обсуждалось выше при описании случая «малой»

погрешности и «большой» неопределенности. По-видимому, именно таким образом авторы Руководства решили подчеркнуть никчемность теории погрешности и продвинутость собственной концепции неопределенности. Ибо, глядя на рисунок D.1, даже простая домохозяйка должна сообразить, что погрешность – это что-то совершенно неудобоваримое. Однако, то, что изображено на рисунке как «неизвестная погрешность», таковой не является. Это уже обсуждалось выше и станет еще более понятно из нижеследующего.

Схематично последовательность оценивания погрешности и представление результата измерения при неоднократных равноточных и независимых измерениях (наблюдениях), в отсутствие грубых промахов, а также дрейфа значения измеряемой величины, приведена ниже:

Вычисление среднего арифметического значения по n независимым равноточным наблюдениям, введение поправки (простой случай одинаковой систематической составляющей погрешности для всех наблюдений), получение исправленного среднего значения по выборке. Такой порядок действий не отрицается и в Руководстве.

Критериальная проверка закона распределения случайной величины - результата наблюдения, оценка дисперсии, среднеквадратического отклонения (СКО) результата единичного измерения и среднего значения по выборке. То же самое делается в Руководстве, с той лишь разницей, что погрешность именуется неопределенностью.

Критериальная проверка смещенности среднего (например, по критериям Аббе или Фишера), оценка неисключенной систематической составляющей погрешности и ее СКО, например, в предположении равномерного закона распределения: q = а /3.

Аналогично в Руководстве вычисляется стандартная неопределенность по типу В.

И далее:

4. Вычисление СКО суммарной погрешности, например, в виде геометрической суммы СКО случайной и систематической составляющих погрешности. Это эквивалентно процедуре вычисления суммарной неопределенности путем суммирования стандартных отклонений по типу А и типу В. Еще раз следует подчеркнуть, что весь без исключения математический аппарат при вычислениях неопределенностей заимствован из теории погрешности. Это очевидно любому грамотному метрологу, а не очень грамотный может в этом убедиться, заглянув в библиографию к Руководству.

5. Вычисление интервальных оценок случайной и неисключенной систематической составляющих погрешности для заданной доверительной вероятности, для оцененного или гипотетического закона распределения, от которого зависит квантильный множитель или, в рамках информационной теории измерений, энтропийный коэффициент, а также от числа степеней свободы (для систематической составляющей, еще и от числа этих составляющих). При интервальном оценивании погрешности и неизвестном законе распределения может применяться неравенство Чебышева, по которому, правда, получается заведомо консервативная оценка погрешности. Может быть, подобные консервативные оценки авторы Руководства и имеют в виду, когда пишут о «безопасных»

значениях неопределенности?

6. Вычисление доверительного значения суммарной погрешности по доверительным значениям случайной и систематической составляющих погрешности. В теории погрешности результат измерения представляется в виде среднеарифметического значения (общеизвестно, что это несмещенная и состоятельная оценка) и границ суммарной погрешности, определенных при заданной доверительной вероятности. Это означает, что действительное (истинное, принятое опорное, принятое по соглашению и т.п.) значение величины находится в вычисленных границах с заданной вероятностью. Это несколько отличается от введенной Руководством расширенной неопределенности. Расширенная неопределенность вычисляется по коэффициенту охвата, зависящего от доверительной вероятности и эффективного числа степеней свободы, и по суммарной неопределенности, которая, в свою очередь, вычисляется по стандартным отклонениям по типу А и В. Более серьезным представляется отличие, заключающееся в том, что теория погрешности математически обоснована значительно солиднее, чем концепция неопределенности измерения.

Таким образом, концепция неопределенности измерения не содержит ничего существенно нового по отношению к теории погрешности. Вся «новизна» концепции заключается практически лишь в замене термина «погрешность» на термин «неопределенность». Применение последнего оправдано только при полном отсутствии какой-либо возможности судить о значении измеряемой величины. Другими словами, когда отсутствует эталон или мера, нет поверенного средства измерений, хранящего или воспроизводящего единицу физической величины, невозможно применить хорошо известные методы исключения систематического смещения результата измерения:

замещение, компенсация, рандомизация и др. В терминах Руководства такая ситуация характеризуется как «неполное определение измеряемой величины» (см. табл. А.1). В Руководстве, кстати, утверждается, что полное определение измеряемой величины возможно лишь при бесконечном числе наблюдений. С математической точки зрения это так. С практической же - существуют строго обоснованные методы доказательств представительности выборки и соответствия, оцениваемых по ней параметров аналогичным параметрам генеральной совокупности. Игнорировать это – значит пренебречь давно разработанными методами математической статистики. Стоит ли это делать только ради изобретения «новой» теории? Вряд ли.

Как только авторы Руководства упускают из вида первоначальную цель работы и любыми способами активно «продвигают» идею повсеместного и всеобщего применения неопределенности, становится очевидным, что «концепция неопределенности» создается ради существования собственно концепции, и больше не ради чего.

Как же относиться к неопределенности измерения и к ее месту в теоретической и практической метрологии, попробуем сформулировать в Заключении.

Заключение В заключении, разумеется, выражено субъективное мнение автора, однако, оно сформировалось на основе анализа упомянутых и не упомянутых в статье публикаций и нормативных документов (www.iso.org;

www.protect.gost.ru), а также в процессе дискуссий с коллегами (www.temperatures.ru). Итак:

1. Представляется целесообразным не отступать от первоначальной цели разработки Рекомендаций и Руководства по выражению неопределенности измерения и, следовательно, не расширять область ее применения и не переоценивать тем самым ее значение в теории измерений. В таком случае отпадает необходимость в необоснованной повсеместной замене понятия погрешность на неопределенность. Применение понятия «принятое опорное значение» или иного, аналогичного ему, вообще превращает концепцию неопределенности в надуманную проблему. Однако, в качестве «простой в применении, понятной и общепризнанной методики для характеристики качества результата измерения» она вполне приемлема. Именно в этом качестве она и должна существовать.

2. Следует четко определить (точнее – ограничить) условия применимости подхода к представлению результата измерения, основанного на неопределенности. С одной стороны, как это отмечается в Руководстве, неопределенность (но не погрешность) измерения характеризует результат измерения в условиях «неполного определения»

величины или невозможности применения эталонов или более точных средств измерений для калибровки применяемого средства измерений. Но, с другой стороны, эти условия, как правило, совпадают с применением средств измерений, в которых оцениваемая статистическим методом случайная составляющая (или неопределенность по типу А) превосходит составляющую, оцениваемую иными методами (неопределенность по типу В). А именно в таких условиях нет никакой разницы между численными оценками погрешности и неопределенности! Напротив, разница в численных оценках погрешности и неопределенности возникает в точно противоположных условиях! Рациональным в сложившейся ситуации представляется такое предложение: В эталонных измерениях с высокими показателями точности (эквивалентно тому, что АВ) оценивать и погрешность и неопределенность измерения, а в менее точных измерениях (эквивалентно тому, что АВ) оценивать такие составляющие погрешности измерения, по которым, при необходимости, легко вычислить стандартные неопределенности. Вычисление неопределенности при этом производится исключительно с целью, указанной в п. Заключения.

3. Наиболее полные практические рекомендации по вычислению неопределенности измерения на основе оценок погрешности содержатся в Рекомендациях по метрологии [3].

По мнению автора, именно эти Рекомендации следует применять во всех случаях, когда необходимо представить результат в терминах неопределенности измерения. Это будет способствовать устранению условий для непонимания и путаницы и, что самое главное, сделает совершенно ненужными дальнейшие усилия по разработке «теории неопределенности», что приведет к значительной экономии средств налогоплательщиков во всем мире.

Литература 1. Руководство по выражению неопределенности измерения. Первая редакция ИСО 1993 г. Перевод и публикация ГП «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева». Санкт-Петербург, 2. JCGM 100:2008 Evaluation of measurement data – Guide to the expression of uncertainty in measurement. Gene - va, 2008.

3. РМГ 43-2001 ГСОЕИ. Применение «Руководства по выражению неопределен ности измерений».

4. ГОСТ Р 50779.10-2000 (ИСО 3534.1-93) Статистические методы. Вероятность и основы статистики. Термины и определения.

5. РМГ 29-99 ГСОЕИ. Метрология. Основные термины и определения.

6. Р 50.2.038-2004 ГСОЕИ. Измерения прямые однократные. Оценивание погрешностей и неопределенности результата измерений.

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

8. ГОСТ Р 8.624-2006 ГСОЕИ. Термометры сопротивления из платины, меди и никеля. Методика поверки.

9. ГОСТ Р ИСО/МЭК 17025-2006 Общие требования к компетентности испытательных и калибровочных лабораторий.

10. ГОСТ Р 8.558-2008 ГСОЕИ. Государственная поверочная схема для средств измерений температуры.

11. ГОСТ 8.009-84 (2003) ГСОЕИ. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений.

12. ГОСТ Р 8.618-2006 ГСОЕИ. Государственная поверочная схема для средств измерений объемного и массового расходов газа.

13. Дж. Фрайден. Современные датчики. Справочник. Москва: Техносфера, 2005.

14. К.Б. Клаассен. Основы измерений. Электронные методы и приборы в измерительной технике. Москва: Постмаркет, 2000.

15. Х. Харт. Введение в измерительную технику. М.: «Мир», 1999.

16. JCGM 200:2008 International vocabulary of basic and general terms in metrology VIM-3.

17. IEC 60050 International electrotechnical vocabulary.

18. Интернет сайты: iso.org;

protect.gost.ru;

temperatures http://www.metrob.ru /HTML/ Stati/sulaberidze.html УДК 621.317.42:681.2. СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК МАГНИТОСТАТИЧЕСКИХ ВАРИОМЕТРОВ Ю.А. Копытенко, М. С. Петрищев, В.А. Леваненко, Д.Б. Зайцев СПбФ ИЗМИРАН, Санкт-Петербург Проанализированы факторы, определяющие метрологические и эксплуатационные характеристики чувствительных элементов магнитостатических вариометров.

Приведено выражение для оценки эффективности изменения параметров чувствительного элемента на статическую чувствительность и частоту собственных колебаний системы. Представлены результаты расчета магнитных систем при различных формах магнита.

Ключевые слова: магнитный вариометр, чувствительный элемент Введение Магнитные датчики широко применяются в настоящее время для измерений магнитного поля Земли и его вариаций, величины и направления намагниченности ферромагнитных масс различных конструкций и объектов, значений магнитных моментов постоянных магнитов из различных сплавов, магнитных полей от электрических токов мощных силовых установок подстанций и электротранспорта и др. Магнитные поля измеряются в большом динамическом диапазоне амплитуд от единиц нанотесла до 1 Тл в широком диапазоне частот – от 10-5 до 109 Гц с использованием магнитных датчиков, работающих на различных физических принципах.

В связи с этим магнитные датчики условно разделяются на три категории: для регистрации малых (менее 0,1 нТл), средних (менее 1 мТл) и больших (более 1 мТл) магнитных полей. В данной работе мы сосредоточим внимание на измерении средних и малых магнитных полей, в которые входит постоянное магнитное поле Земли и его вариации. Для проведения этих измерений могут быть использованы магнитные датчики, основанные на различных физических принципах: сверхпроводящие, волоконно-оптические, квантовые магнитометры с оптической накачкой, протонные, феррозондовые, индукционные, магниторезистивные и магнитостатические магнитометры [Птицына и др., 2010]. На рис. 1 приведены диапазоны измерения интенсивности магнитного поля магнитными датчиками, работа которых основана на различных физических принципах, и добавлены экспериментальные данные по магнитостатическим магнитометрам.

Все перечисленные выше датчики обладают своими преимуществами и недостатками. Например, наиболее высокую чувствительность и температурную стабильность имеют квантовые магнитометры, но они могут использоваться только в стационарных лабораторных условиях или в магнитных обсерваториях. Протонные магнитометры широко применяются в геофизических приложениях (обсерватории, экспедиции, наземные и морские съемки). Однако работа этих приборов зависит от установки относительно магнитного меридиана и их действие ограничено в больших градиентах магнитных полей. Феррозондовые и индукционные приборы используются как в стационарных, так и в полевых условиях. Тем не менее, их применение ограничено в силовых магнитных полях с большими градиентами.

Магниторезистивные датчики являются наиболее широкополосными малогабаритными, однако имеют ограниченную чувствительность и высокую зависимость от температуры. Магнитостатические магнитометры характеризуются достаточно высокой чувствительностью, независимостью от сильных градиентов магнитных полей, большим динамическим диапазоном по амплитуде, плоской амплитудно-частотной характеристикой, они просты в изготовлении и экономичны.

Рис. 1 – Диапазоны измерения интенсивности магнитного поля различными магнитными датчиками Чувствительность измерительного прибора в большей степени определяется характеристиками чувствительного элемента (ЧЭ). В данной работе остановимся на способах повышения метрологических и эксплуатационных характеристиках ЧЭ магнитостатического вариометра.

Факторы, влияющие на метрологические и эксплуатационные характеристики Типовая конструкция ЧЭ магнитостатического вариометра представляет собой подвешенный на унифилярном или бифилярном подвесе постоянный магнит (рис. 2).

Способ съема информации – оптико-электронный, при этом на магнит нанесено зеркало (два зеркала с разных сторон магнита при дифференциальном способе регистрации сигнала), на который свет падает от светодиода, затем отражается от зеркала и попадает на фотодиоды. Перемещение светового пятна по площади фотодиодов прямо пропорционально углу поворота магнита, и, следовательно, изменению магнитного поля. От конструкции и характеристик ЧЭ здесь зависят не только метрологические характеристики прибора (статическая и динамическая чувствительность, частотные характеристики, уровень шумов, температурная стабильность показаний и пр.), но и эксплуатационные.

Частота собственных колебаний f0 такого ЧЭ определяется выражением [Кротевич, 1972]:

1M f0, 2 J W где M – магнитный момент магнита, А·м2;

J – момент инерции, кг·м2;

W – коэффициент преобразования вариометра, рад/Тл.

Из этого уравнения выводится выражение для характеристики «коэффициент качества» вариометра Q [Одинцов, 1991], который равен произведению коэффициента преобразования вариометра W в установившемся режиме на квадрат частоты его колебаний f0:

1 M Q f 02 W.

4 J Рис.2 – Принципиальная схема ЧЭ магнитостатического вариометра: 1 – стойка, 2 – упругий подвес, 3 – поворотные втулки, 4 – торсион, 5 –оправка, 6 – магнит, 7 – зеркало, 8 – катушки обратной связи, 9 – светодиод, 10 – блок фотодиодов В условиях производства для оценки параметров вариометров вместо характеристики «коэффициент преобразования» W используется обратная характеристика – так называемая «цена деления» вариометра. Ее можно представить как значение магнитной индукции, которое вызывает отклонение светового индекса, отраженного от подвижного зеркала вариометра на 1 мм на шкале, отнесенной на расстояние 1 м. При переходе к угловым единицам связь между «ценой деления» и «коэффициентом преобразования» вариометра W можно выразить соотношением рад 1,6 10 мм/м нТл.

W Тл В дальнейшем вместо термина коэффициент преобразования будем использовать термин статическая чувствительность, поскольку этот термин наиболее точно отражает суть рассматриваемой величины.

С учетом последнего выражения можно записать окончательный вид выражения для «коэффициента качества» вариометра Q:

M Гц 2 мм/м Q 4,053 10 J нТл Из полученного выражения видно, что качество вариометра тем выше, чем больше отношение M/J, т.е. вариометр при заданной чувствительности имеет большее значение частоты собственных колебаний. Стремление получить максимально возможное значение отношения M/J приводит к необходимости выбора максимально возможного удельного магнитного момента и формы магнита, обеспечивающей при минимальном моменте инерции J максимальный магнитный момент M. То есть, подвижный магнит вариометра должен иметь малые линейные размеры в направлении, ортогональном оси вращения, а его масса должна быть сосредоточена вдоль оси вращения. Поскольку направление магнитной оси подвижного магнита вариометра также должно быть ортогонально оси вращения, то магнит должен иметь малые линейные размеры вдоль магнитной оси. С другой стороны, уменьшение линейного размера магнита в направлении его магнитной оси приводит к возрастанию размагничивающего фактора (который зависит главным образом от геометрической формы образца магнитного материала), и, следовательно, уменьшению магнитного момента и чувствительности вариометра.

Таким образом, основными факторами, определяющие метрологические характеристики такого ЧЭ, являются магнитный момент магнита и его момент инерции. Эти величины определяются многими параметрами (рис. 3). Кратко остановимся на основных из них. Использование сплавов с разными магнитными характеристиками позволяет значительно повысить магнитный момент магнитов практически без изменения момента инерции, что связано с примерно одинаковой плотностью материала. Увеличение размеров магнита в направлении, поперечном оси вращения, позволяет увеличить его магнитный момент, однако при этом увеличивается и момент инерции. Изменением формы магнита можно повысить магнитный момент и снизить момент инерции, однако следует помнить, что не все формы технологичны в изготовлении. Более детальный анализ влияния параметров магнита на метрологические характеристики ЧЭ приведем позднее.

Рис. 3 – Факторы, влияющие на метрологические и эксплуатационные характеристики ЧЭ магнитостатического вариометра Кроме параметров магнита можно варьировать параметры подвеса. Для повышения чувствительности при такой схеме ЧЭ следует увеличивать длину подвеса и уменьшать его диаметр. Бесконечно уменьшать диаметр подвеса на практике невозможно, поскольку это ведет к снижению запаса надежности, прежде всего ударостойкости ЧЭ.

Повысить чувствительность при сохранении длины и диаметра подвеса можно за счет изменения материала и формы растяжки. Первоначально использовались плоские металлические и кварцевые подвесы. Кварцевая нить дает существенную долговременную стабильность показаний и высокую чувствительность ЧЭ, однако такой подвес плохо выдерживает незначительные динамические перегрузки. В разработках 70-80х годов прошлого века применялись бронзовые ленточные растяжки.

Они весьма технологичны, обладают высоким запасом устойчивости к динамическим перегрузкам, однако в этом случае повышается момент закручивания подвеса, что ведет к снижению чувствительности ЧЭ.

В недавних разработках СПбФ ИЗМИРАН стали использоваться анизотропные подвесы. Такой подвес представляет собой не мононить, а их набор, переплетенных между собой определенным образом. Сейчас используется анизотропный подвес, сплетенный из арамидных (кевларовых) волокон. Диаметр подвеса составляет не более 50 мкм. Для изготовления таких подвесов разработано специальное устройство УИСАТ-1 [Kopytenko et al., 2010b]. Применение анизотропных подвесов позволяет значительно снизить момент кручения подвеса, что ведет к увеличению чувствительности, ударостойкости и улучшению температурной стабильности.

Основные параметры магнита ЧЭ Выполним анализ современных сочетаний параметров магнитов, используемых для изготовления ЧЭ магнитостатических вариометров [Kopytenko et al., 2010a].

Типовые формы применяемых магнитов приведены на рис. 4, к ним относятся образцы в форме «бруса» и «ромба».

Рис. 4 – Форма магнитов Магнит в виде «бруса» обладает квадратным поперечным сечением. Магнит в виде «ромба» в направлении намагничивания (продольное сечение) обладает формой ромба. Выполненные расчеты для магнитов указанной формы с разным сочетанием размеров магнита в продольном d1 и поперечном d2 направлениях для сплава Викаллой II (52К13Ф) приведены в таблице.

Таблица – Результаты расчета магнитных систем [Петрищев, Сергушин, 2010] Параметр «Ромб-3» «Ромб-4»

d1, мм 4,24 5,66 3 6 8 6 d2, мм 4,24 5,66 9 5 5 1,5 1, Момент инерции J, 41,60 126,30 34,40 132,10 305,8 119,6 276, 10 -12 кг м Магн. мом. M, 3,44 6,72 2,89 6,69 10,3 4,03 6, 10-3 А·м Коэффициент 3,35 2,16 3,41 2,05 1,37 1,36 0, качества Q, Гц2·мм/нТл/м Частота f0, Гц 7,44 4,32 8,57 4,20 2,76 4,28 2, Статическая 0,060 0,115 0,046 0,116 0,179 0,074 0, чувствит-ть, мм/нТл/м Для образцов первой группы можно отметить, что одновременное увеличение размеров магнита вдоль осей намагничивания и вращения в 1,33 раза приводит к увеличению магнитного момента в 1,95 раза, статической чувствительности – в 1, раза. Однако при этом в 3 раза возрастает момент инерции магнита, что приводит к снижению частоты собственных колебаний в 1,72 раза. Как отмечалось выше, это ведет к увеличению уровня собственных шумов по квадрату на октаву на частотах выше этой частоты при введении обратной связи. Следовательно, из образцов первой группы магнитов образец «Ромб-3» обладает наилучшими параметрами. Из результатов расчета видно, что данная оценка хорошо согласуется с оценкой «коэффициент качества» Q.

Вторая группа магнитов представлена только образцом в виде «ромба» с диагоналями d1=3 и d2=9 мм. По результатам анализа можно отметить, что увеличение размеров магнита вдоль оси вращения приводит к увеличению коэффициента размагничивания N, невысокому магнитному моменту и низкой статической чувствительности. Представленный образец обладает низким моментом инерции и повышенной частотой собственных колебаний. Его «коэффициент качества» Q близок к значению образца «Ромб-3».

Для образцов третьей группы магнитов характерны те же закономерности изменения параметров, что и для магнитов первой группы. При увеличении размера магнита вдоль оси намагничивания в 1,33 раза, магнитный момент и статическая чувствительность образца увеличиваются в 1,54 раза. При этом момент инерции магнита возрастает в 2,31 раза, а частота собственных колебаний снижается в 1,52 раза.

«Коэффициент качества» Q при этом так же снижается в 1,5 раза.

Для представленных образцов четвертой группы («ромб») увеличение размера магнита вдоль оси намагничивания в 1,33 раза приводит к увеличению магнитного момента в 1,65 раза, статической чувствительности в 1,66 раза. При этом момент инерции образца увеличивается в 2,31 раза, а частота собственных колебаний падает в 1,52 раза.

Среди всех образцов наибольшими и близкими значениями Q обладают магнит «Ромб-3» и «ромб» с диагоналями d1=3 и d2=9 мм. Как можно заметить, образец «Ромб 3», хотя и обладает несколько меньшей частотой собственных колебаний, характеризуется большим (в 1,3 раза) значением статической чувствительности. Это обстоятельство позволяет выбрать его в качестве приоритетного при изготовлении ЧЭ магнитных вариометров. Полученные результаты расчета подтверждены экспериментальной проверкой.

Таким образом, варьирование формой и материалом магнитов дает возможность получать магнитные системы с заданными характеристиками – статической чувствительностью и частотой собственных колебаний.

Заключение Задача повышения метрологических и эксплуатационных характеристик чувствительных элементов магнитостатических вариометров имеет ряд способов решения. В данной работе представлены варианты повышения чувствительности, частоты собственных колебаний чувствительного элемента, ударостойкости за счет изменения параметров магнита и подвеса. Оценка эффективности решения этой многопараметрической задачи подтверждена экспериментальна.

Следует отметить, что в перспективе необходимо повышать коэффициент качества Q за счет значительного уменьшения массы магнита, изменения схемы съема информации о малых перемещениях магнита и существенного увеличения частоты собственных колебаний миниатюрным подвесом, т.е. использовать некоторое приближение к микроэлектромеханическим структурам или использовать новые нанотехнологии изготовления ЧЭ на основе графенов.

Литература 1. Кротевич Н.Ф. Магнитные микровариационные измерения и аппаратура для магнитотеллургических исследований. – Новосибирск: Изд-во «Наука», сибирское отд-ние, 1972. – 227 с.

2. Одинцов В.И. Методы и результаты оптимизации магнитных систем оптико механических кварцевых магнитометров. Препринт ИЗМИРАН №6 (953). – М.:

ИЗМИРАН, 1991. – 20 с.

3. Петрищев М.С., Сергушин П.А. Расчет параметров чувствительных элементов магнитных вариометров // Геофизические методы исследования Земли и ее недр:

Материалы VII Международной научно-практической конкурс-конференции «Геофизика-2009». / Под ред. С.В. Аплонова, В.П. Кальварской, В.Н. Трояна – СПб.: «Соло», 2010. – С. 60–64.

4. Птицына Н.Г., Виллорези Дж., Копытенко Ю.А. и др. Магнитные поля электротранспорта и экология человека. – СПб.: Изд-во «Нестор-История», 2010. – 122 с.

5. Kopytenko Y.A., Sergushin P.A., Petrishchev M.S. et al. Torsion Magnetic Variometer with Kevlar-Hanger-Based Sensor // Key Engineering Materials Vol. 437 (2010a) pp 621 624 doi:10.4028/www.scientific.net/KEM.437.621.

6. Kopytenko Y.A., Sergushin P.A., Petrishchev M.S. et al. Device for Manufacturing Torsion Bars with Helical Anisotropy UISAT-1 // Key Engineering Materials Vol. (2010b) pp 625-628. doi:10.4028/www.scientific.net/KEM.437.625.

ЗАСЕДАНИЕ СЕКЦИИ 1. Контроль метрологической надежности средств измерений 26 октября 2011 года Председатель Проф. Ефремов Л.В.

УДК 53.084;

53. ПОМЕХОЗАЩИЩЕННЫЙ ВРЕМЯПРОЛЕТНЫЙ РАСХОДОМЕР С МЕТРОЛОГИЧЕСКИМ САМОКОНТРОЛЕМ *В.М.Гуревич, **К.В.Сапожникова, **Р.Е.Тайманов * ЗАО «Центроприбор», Москва, Россия ** ФГУП «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева», Санкт-Петербург, Россия Аннотация Рассмотрены преимущества ультразвукового времяпролетного расходомера жидкости при использовании фазоманипулированного зондирующего сигнала.

Показано, что такой сигнал обеспечивает многократное увеличение информации о моментах передачи и прихода сигнала, что позволяет существенно увеличить его помехозащищенность при появлении акустических неоднородностей, в том числе мелкодисперсных пузырьков в потоке. Отмечено, что использование такого сигнала дает возможность осуществить эффективный контроль метрологической исправности расходомера, выявить, а в ряде случаев и скорректировать погрешность, вызванную деградацией его параметров и наличием в потоке акустических неоднородностей, сократить затраты на обслуживание.

Ключевые слова: времяпролетный расходомер, метрологический самоконтроль, фазоманипулированный сигнал 1. Введение Ультразвуковой времяпролетный расходомер (ВР) жидкости при использовании для измерения объемного расхода теплоносителя (дистиллированной воды) в энергетической установке требует дорогостоящего метрологического обслуживания с интервалом в 1 – 2 года. Иногда метрологическая неисправность выявляется только при очередном обслуживании (например, калибровке). В нестационарных режимах работы установки, связанных с изменением отдаваемой ею мощности, погрешность ВР, признанного исправным, может заметно превысить допустимые пределы. Иными словами, метрологическое обслуживание ВР путем периодической калибровки не исключает поступления от него недостоверной измерительной информации в течение межкалибровочного интервала.

Метрологический самоконтроль позволяет существенно увеличить уверенность в том, что прибор метрологически исправен и условия его работы не порождают погрешность, превышающую допускаемое значение. В ряде случаев такой самоконтроль обеспечивает коррекцию возникающей погрешности и тем самым дает основание для существенного увеличения межкалибровочного интервала [1, 2].

Метрологический диагностический самоконтроль – наиболее перспективный вид самоконтроля - осуществляется путем оценки отклонения параметра, характеризующего критическую составляющую погрешности, от опорного значения этого параметра. Под критической составляющей понимается доминирующая или склонная к быстрому росту составляющая погрешности.

В статье рассмотрена возможность создания более совершенного ВР, отличающегося повышенной помехоустойчивостью и наличием функции метрологического диагностического самоконтроля.

2. Особенности работы традиционного ВР ВР содержит источник электрического сигнала, цепи передачи электрического сигнала, электроакустический тракт и устройство обработки сигналов.

Электроакустический тракт включает в себя трубу известного сечения, по которой проходит поток воды, и два пьезопреобразователя. Они расположены на расстоянии, которое называется акустической базой L (см. рис.1). В некоторых вариантах исполнения в состав электроакустического тракта включены отражатели, увеличивающие акустическую базу ВР.

В настоящее время широкое распространение получили ВР с высокодобротными пьезопреобразователями (с резонансной частотой 1,0 - 1,5 МГц), выполненными на основе круглых пьезодисков, демпфированных полупроводящим компаундом и защищенных четвертьволновыми титановыми протекторами.

Рис.1. Структура электроакустического тракта ВР В таких ВР источник электрического сигнала формирует видеоимпульсы с длительностью порядка 0,3 - 0,5 мкс, возбуждающие в первом преобразователе 2 - периода акустических колебаний в зоне резонансной частоты. Зондирующий сигнал в форме луча проходит в воде акустическую базу и поступает на второй преобразователь, где акустические колебания преобразуются в электрические сигналы. Далее источник электрического сигнала подключается ко второму преобразователю. Поочередное зондирование преобразователями определяет длительность цикла измерений.

Векторы скоростей ультразвукового зондирующего сигнала и воды, в которой он распространяется, складываются. По этой причине, пренебрегая неравномерностью локальных скоростей по сечению трубы, по измеренным значениям интервалов времени tа1 и tа2, в течение которых ультразвуковой сигнал проходит известное расстояние в направлении потока и против него, и известным параметрам ВР, объемный расход воды можно оценить как 1 1 t t SL F = S V0 = = K a1 a 2, (1) 2 cos t a1 t a 2 t a1t a где V0 – скорость потока воды;

K - коэффициент, учитывающий геометрические параметры трубы;

S – площадь поперечного сечения трубы;

- угол между векторами скоростей потока и ультразвука.

Для ВР теплоносителя допускаемая погрешность измерений обычно не превышает 1%, а отношение скорости потока к скорости звука в воде не более 5·10-3.

Пример характеристик подобного ВР: диаметр трубы 50 мм, = 45о, L 0,07 м.

При V0 0.9 м/с и скорости звука при 20 оС в неподвижной воде с=1500 м/с ta1 L/(c - V0 cos) = 46,686275 мкс;

ta2 L/(c + V0 cos) = 46,647075 мкс.;

ta1 - ta2 39200 пс.

Отсюда следует, что погрешность измерения интервалов времени не должна превышать (150-200) пс.

Метрологическую исправность электронных устройств, находящихся за пределами трубы, нетрудно автоматически контролировать в процессе эксплуатации.

Износ внутренней поверхности трубы высокого качества за многолетний межкалибровочный интервал на погрешность измерений практически не влияет.

Параметры преобразователей могут меняться при повышении температуры и вследствие старения [3]. Изменение температуры и акустических свойств потока воды связано со сменой режима и условий эксплуатации энергетической установки. В воде практически всегда есть несколько процентов воздуха, который при снижении давления, сопровождающем уменьшение отдаваемой установкой мощности, порождает появление пузырьков и завихрений.

Погрешность измерений интервалов существенно зависит от способа регистрации момента прихода зондирующего сигнала, от его формы, а нестабильность температуры и акустических свойств воды приводит. к искажению формы принимаемого сигнала.

К наиболее распространенным способам регистрации момента прихода сигнала относятся:

способ «центра тяжести» [4], который предусматривает, что за момент регистрации принимают среднее значение между моментами прохождения принятым сигналом установленных порогов снизу и сверху.

способ пересечения «нуля» [5], который предусматривает, что регистрируют момент, когда сигнал пересекает «нулевую» линию сверху вниз.

способ «скользящего» порога [6], который предусматривает измерение наибольшего уровня сигнала, вычисление порога, составляющего определенную долю от измеренного значения, и определение момента его пересечения сигналом.

Применение этих способов предполагает регистрацию момента прихода сигнала с задержкой tc T/2, где Т= период резонансных колебаний преобразователя. Эта задержка (дополнительно к задержке, вызванной другими причинами, характерными для принятой конструкции ВР) искажает градуировочную характеристику. Однако влияние tc на погрешность может быть минимизировано при аппроксимации a + bF + cF 2 и градуировочной характеристики многочленом определении коэффициентов а, b, с на стадии калибровки.

Повышение температуры преобразователей и обусловленное этим изменение резонансной частоты пьезодисков и акустического сопротивления протекторов приводит к последовательному смещению центров тяжести полуволн. Отличие длительностей первых полуволн от номинального значения, соответствующего T/2, увеличивается с повышением температуры в зависимости от добротности Q. Например, при нагреве на 160 °С и Q 30 это отличие достигает 20 %.

Уменьшение акустической прозрачности воды за счет нерастворенного в ней воздуха приводит к падению амплитуды сигнала, но практически не сказывается на точках пересечения «нуля».

В области мелкодисперсных пузырьков (1 - 10 мкм) происходит резонансное поглощение ультразвуковых колебаний, вследствие чего эквивалентная площадь этой области в тысячи раз превышает суммарную площадь сечения таких пузырьков, даже в случае относительно больших различий в их размерах. Появление мелкодисперсных пузырьков качественно меняет форму первых полуволн принимаемого сигнала.

Пузырьки и другие неоднородности больших размеров лишь рассеивают луч.

Воздействие пузырькового облака на распространение ультразвуковых колебаний было проверено на макете, в котором электроакустический тракт (с длиной акустической базы 198 мм) моделировался наполненной водой кюветой, на противоположных краях которой были установлены два пьезопреобразователя с частотой колебаний 1,05 МГц.

Облако мелкодисперсных пузырьков формировалось с помощью электролиза.

При сохранении оптической прозрачности воды появление такого облака, в котором содержалось лишь (0,2 - 0,3)% воздуха, приводило к резкому затуханию ультразвука и созданию шумового фона при приеме сигнала.

Перечисленные выше способы регистрации моментов прихода сигналов эффективны только при достаточно большом отношении сигнал/шум. В работающей энергетической установке принимаемый сигнала существенно затухает, что повышает вероятность регистрации момента прихода сигнала по второму или даже третьему периоду, т.е. с грубой погрешностью.

Наибольшая вероятность недостоверных результатов измерения связана с изменением акустических свойств воды, в первую очередь, с появлением пузырьков воздуха. Соответствующая составляющая погрешности, является критической.

Для организации метрологического самоконтроля можно учесть, что скорость потока воды не может меняться резко и на этом основании как наиболее достоверные выделять повторяющиеся минимальные интервалы времени распространения.

Деградация пьезопреобразователей в некоторой степени может быть проконтролирована путем сопоставления результатов измерений, полученных на протяжении длительного времени в достаточно близких режимах работы энергетической установки, и выявления их тренда.

Однако это решение не обеспечивает требуемой точности самоконтроля.

Для метрологического самоконтроля можно использовать нескольких лучей, и, соответственно, несколько акустических трактов. Поскольку пузырьковые «облака» и другие акустические неоднородности, как правило, распределены неравномерно по сечению трубы, лучи должны располагаться таким образом, чтобы максимально снизить влияние режима потока (турбулентного, ламинарного, переходного) [7].

В этом случае контроль осуществляют путем сравнения результатов, полученных в различных трактах. Кроме того могут быть использованы дополнительные преобразователи, обеспечивающие измерение времени распространения сигнала в поперечном сечении трубы [8], что позволяет контролировать стабильность задержки в протекторе пьезопреобразователя.

Такие решения полезны, но в широком диапазоне изменения характеристик электроакустического тракта они также не обеспечивают требуемую точность.

Более перспективно формирование функционально избыточного зондирующего сигнала, момент прихода которого можно фиксировать существенно более надежно.

3. Введение избыточности в сигнал ВР и ожидаемые последствия Возбуждение пьезодиска видеоимпульсом формирует отклик, напоминающий амплитудно-модулированный (АМ) сигнал, который, как известно, обеспечивает достаточно узкополосную, но наименее помехозащищенную связь.

Переход к фазоманипулированному (ФМ) сигналу в технике связи позволил повысить ее помехозащищенность, что дает надежду и при его использовании в ВР.

Переход к фазовой манипуляции соответствует предложению [9] использовать в качестве «метки» времени в сигнале переходный процесс от одного или нескольких заранее известных возмущений на фоне установившихся колебаний.

При малых индексах модуляции полоса частот, занимаемая ФМ сигналом, мала, близка к полосе АМ сигнала, но с ростом индекса она возрастает, т.е. в сигнал вносится избыточность. Выбор индекса определяется приемлемым соотношением сигнал-шум в ожидаемых условиях работы. Осуществить идеальное демпфирование и исключить резонансные свойства протектора невозможно: в протекторе всегда есть реверберация с заметной потерей энергии. Чем больше угол манипуляции, тем меньше коэффициент передачи преобразователя. С другой стороны, уменьшение этого угла приводит к плохой “различимости” метки.

Использование в качестве «фазового детектора» квадратурного демодулятора ограничивает фазовый угол верхним пределом 90о, а диапазон оптимальных углов манипуляции (30 – 60)о.

При PSpice моделировании [10 - 11] и последующем макетировании ВР с избыточностью зондирующего сигнала для возбуждения первого пьезопреобразователя была использована последовательность радиоимпульсов, содержащих по 56 периодов длительностью T=960 нс (резонансной частоты), причем один из периодов (30-й) укорочен на угол m = 60° (160 нс). Радиоимпульсы подавались с периодом 0,01 с. Для макета было разработано устройство обработки сигналов с использованием матриц CPLD серии «CoolRunner XPLA3» фирмы “Xilinx”, США.

В PSpice модели сигнал возбуждения формировался методом “склеивания” фрагментов синусоид, а в макете - прямоугольными однополярными импульсами.

Отклик можно представить в виде радиоимпульса, в котором четко выделяются 5 зон: 1-я и 5-я, соответственно с постепенным нарастанием или падением амплитуд и некоторым изменением периодов резонансных колебаний;

2-я и 4-я, где наблюдается установившийся режим с периодом, равным резонансному;

и 3-я с вызванным фазовой манипуляцией переходным процессом, по длительности и характеру аналогичным процессам в 1-й и 5-й зонах.

В 3-й зоне отклонения длительности периода Тi – Т от значения Т = 960 нс изменяются постепенно (30, 80, 26, 14, 6, 2, 2, 0, 0, 0 нс), причем суммарный сдвиг на 160 нс достигается в течение семи периодов при заданном значении добротности. При изменении добротности постепенное изменение длительности периодов может наблюдаться в течение 6 – 10 периодов. Пузырьки и другие акустические неоднородности могут существенно снизить амплитуду ФМ сигнала и породить его «дрожание». Однако нестабильность фазы заведомо меньше угла манипуляции m.

Таким образом ФМ-сигнал формирует дополнительную информацию о положении «метки», позволяющую существенно повысить точность измерения времени распространения сигнала при наличии акустических неоднородностей.

Распределение отклонений Тi – Т по длине радиоимпульса для заданных значений угла m и добротности пьезодиска преобразователя может быть определено и, при необходимости, воспроизведено в приемной части ВР. Добротность пьезодиска в процессе эксплуатации меняется в результате старения материалов и при нагреве, что сказывается на распределении отклонений Тi – Т. Однако возможное в процессе эксплуатации изменение добротности в границах 25±7, практически не меняет характер распределения длительности периодов колебаний в течение переходного процесса.


В процессе работы ВР передаваемый сигнал с вмонтированной меткой воспроизводит с задержкой опорный сигнал, в качестве которого используется образ сигнала, принятого в "идеальных" условиях. С помощью следящей системы, входящей в состав устройства обработки сигналов, опорный сигнал перемещается по временной оси с регулируемой задержкой относительно момента передачи. Принимаемый в реальных условиях сигнал оцифровывается и записывается, причем моменты окончания периодов определяются, например, по способу пересечения «нулей».

Далее принятый сигнал сравнивается с опорным сигналом в специализированном «фазовом детекторе», структура и алгоритм работы которого обеспечивают повышенную чувствительность и точность.

Наилучшее совпадение сигналов фиксируется при сдвиге опорного сигнала на 90о относительно принимаемого сигнала, т.е опорный сигнал выполняет функцию квадратурного демодулирующего сигнала. Скорость изменения задержки должна снижаться по мере приближения к точке наилучшего совпадения.

После того, как «метка» обнаружена в принятом радиоимпульсе, ее местоположение может быть уточнено по информации о моментах прихода импульсов резонансной частоты, предшествующих ей и поступивших позднее с учетом более известных признаков, характеризующих распределение отклонений в радиоимпульсе.

Дальнейшее уточнение измеренного времени может быть осуществлено при анализе последующих принятых ФМ радиоимпульсов.

Экспериментально определенное время задержки, после вычета ранее установленного времени задержки сигнала в протекторах преобразователей и в устройстве обработки сигналов, соответствует времени распространения ультразвукового ФМ сигнала в потоке воды.

Для организации метрологического самоконтроля предлагается использовать динамику изменения регулируемой задержки от одного радиоимпульса к другому [12].

Если в процессе работы время задержки колеблется в границах требуемой точности измерений или установилось на постоянном значении, ВР следует считать метрологически исправным. При изменении времени анализируемой задержки метрологический самоконтроль должен фиксировать сбои и опасные тренды, например, постепенное расширение границ регулирования, увеличение количества случаев, при котором такое расширение границ имеет место и некоторые другие отклонения в штатной динамике работы. Информация о текущем расходе при зафиксированном сбое в работе следящей системы должна блокироваться до его устранения.

Сигналы об опасных трендах следует рассматривать как «тревожную»

информацию, свидетельствующую о снижении достоверности результатов измерений, росте погрешности или возможной неисправности.

При этом в случае, если время задержки остается постоянным в течение достаточно длительного времени, например, более 10 с, оно должна быть автоматически изменено в границах допуска для проверки работоспособности следящей системы. Если внесенное изменение автоматически будет компенсироваться, метрологическая исправность ВР подтверждается.

Помимо выявления неисправностей такой самоконтроль по данным о тренде сигналов за достаточно длительное время дает возможность прогнозировать интервал времени, в течение которого погрешность расходомера, обусловленная деградацией его параметров, не выйдет за допускаемые пределы.

Таким образом, использование ФМ-радиоимпульсов обеспечивает возможность на основе имеющихся в них избыточности существенно повысить помехозащищенность и точность, а при реализации метрологического самоконтроля - и достоверность полученных результатов измерений расхода.

Эффективность рассмотренного выше метода была проверена на макете ВР с ФМ сигналом. Между преобразователями было сформировано облако пузырьков, которое порождало нестабильность фазы, соответствующую погрешности регистрации моментов прихода колебаний в зоне 3 сигнала в пределах (25 – 35) нс.

При разработке макета было обращено внимание на необходимость сокращения (до значений, меньших 1 с) времени установления достоверных показаний ВР после его включения. Дело в том, что при неизвестном расходе воды неопределенность момента прихода сигнала лежит в диапазоне десятков микросекунд. При постоянной скорости регулировании времени задержки с дискретностью 10 нс на определение расхода воды могло бы быть затрачено до 10 с. Для сокращения этого времени в качестве алгоритма работы следящей системы был принят алгоритм автомата Мура.

Этот алгоритм предполагает при одностороннем смещении опорного сигнала относительно принимаемого сигнала изменять шаг регулирования от предыдущего радиоимпульса к последующему с удвоением, т.е. использовать значения 10;

20;

40;

80;

160;

320;

640;

1280 и 2560 нс. В результате время, затрачиваемое на определение момента прихода сигнала, не превысит 0,22 с.

При частоте зондирования, равной 50 Гц, и времени осреднения 1 сек погрешность определения времени распространения сигнала была близка к пикосекундам, что достаточно для ВР теплоносителя.

Дальнейшее увеличение точности измерения возможно при увеличении длительности ФМ радиоимпульса, оптимизации параметров ФМ и/или повышении точности записи опорного и принимаемого сигналов, которая в макете определялась тактовой частотой 100 МГц.

Предложенные решения могут сочетаться с известными методами повышения достоверности результатов измерений расхода [7, 8].

4. Заключение В ультразвуковом времяпролетном расходомере жидкости, в частности, теплоносителя, повышение помехоустойчивости к акустической неоднородности потока может быть достигнуто при использовании зондирующего сигнала с избыточностью. В качестве такого сигнала может быть использован радиоимпульс с фазовой манипуляцией. Эффективность такого решения следует из аналогии с методами, принятыми в технике связи.

В расходомере с фазоманипулированным радиоимпульсом может быть реализована и повышенная точность измерений при реализации метода, предполагающего сравнение принятого сигнала с его репером, задержка которого регулируется до максимального совпадения сигналов.

При этом создаются условия и для организации эффективного метрологического диагностического самоконтроля, который может быть осуществлен путем анализа динамики изменения регулируемой задержки. Такой контроль обнаруживает изменение параметров расходомера в процессе эксплуатации, в ряде случаев позволяет корректировать погрешность, реагирует на появление в воде акустической неоднородности, например, пузырьков, дает основания для прогноза времени проведения профилактических и ремонтных работ, способствует сокращению трудозатрат на обслуживание за счет перехода к обслуживанию по техническому состоянию.

ЛИТЕРАТУРА 1. Taymanov, R. and Sapozhnikova, K., “Problems of Terminology in the Field of Intelligent Sensors and Systems,” Key Engineering Materials, Vol. 437, pp. 434-438, Trans Tech Publications, Switzerland, 2010.

2. Taymanov, R. and Sapozhnikova, K., “Metrological Self-Check and Evolution of Metrology,” Measurement, Vol. 43, No. 7, pp. 869-877, 2010.

3. VDI/VDE Guideline 2650 Requirements for Self-monitoring and Diagnostics in Field Instrumentation, 2005.

4. US4079315, G01R29/02;

G01V1/30, Mohr, W., “Method and Apparatus for Measuring Time Interval between Two Pulse Signals,” filed: 23.02.1976, publ.date:

14.03.1978.

5. US3690154, G01B17/02, Wells, F.H., Martin, R., “Apparatus for Measuring Thickness,” filed: 17.07.1970, publ.: 12.09.1972.

6. RU 2210062, G01F 1/66, Malkhazov, Ju.S., Kozobrodov, V.A. and Gurevich, V.M., “Ultrasonic Flow Meter,” filed: 19.06.02, publ.: 10.08.03/ Малхазов Ю.С., Козобродов В.А., Гуревич В.М.;

Ультразвуковой расходомер, заявл. 19.06.02, опубл.

10.08.03.

7. http://www.krohne.com/Altosonic_V_Ultrasonic_Flowmeters_en.162.0.html.

8. RU 2106603, G01F 1/66, Malkhazov, Ju.S., Kozobrodov, V.A., Gurevich V.M., “Ultrasound Flowmeter,” filed: 12.02.1997, publ.: 10.03.1998./ Малхазов Ю.С., Козобродов В.А., Гуревич В.М., Ультразвуковой расходомер, заявл. 12.02.97;

опубл.

10.03.98.

9. US6062091А, G01F1/66,G01N29/024, G01P5/18, Baumoel, J., “Method and Apparatus for Determining Ultrasonic Pulse Arrival in Fluid Using Phase Correlation,” filed:

22.04.1997, publ.: 16.05.2000.

10. Leach, W. M., “Controlled-source Analogous Circuits and SPICE Models for Piezoelectric Transducers,” IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control, Vol. 41, pp. 60–66, Jan. 1994.

11. Puttmer, A., Hauptmann, P., Lucklum, R., Krause, O. and Henning, B., “Spice Model for Lossy Piezoceramic Transducers,” IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control, Vol. 44, pp. 60–66, Jan. 1997.

12. Gurevich, V., Sapozhnikova, K., Taymanov, R., “Metrological Self-check of a Transit-time Ultrasonic Flowmeter”, Proceedings of the 10th International Symposium on Measurement Technology and Intelligent Instruments (ISMTII-2011), Daejeon, Korea, 29 June - 2 July 2011), KAIST, Daejeon, Korea, D5-4, 6 p.

УДК 389. ЧЕЛОВЕЧЕСКИЙ ФАКТОР В ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЯХ Г.Р. Нежиховский Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им.

Д.И.Менделеева, Россия Международный словарь по метрологии [1] определяет измерение как «процесс экспериментального получения одного или более значений величины, которые могут быть обоснованно приписаны величине». В примечании к словарной статье разъясняет ся, что «измерение предусматривает описание величины в соответствии с предполагае мым использованием результата измерения, методику измерений и откалиброванную измерительную систему, функционирующую в соответствии с регламентированной ме тодикой измерений и с учётом условий измерений».

Среди перечисленных элементов измерения не упоминается субъект измерений, т.е. человек, хотя и подразумевается, что именно он играет организующую роль. На это не раз обращали внимание метрологи-теоретики (см. например [2,3]), указывая, что автоматизация измерения, не отменяет участие человека в измерении, а лишь изменя ет его роль на тех или иных этапах процесса.


Чтобы лучше осознать проблему, распределим эту роль на различных этапах из мерения между пятью специалистами, обозначенными как «З» - заказчик измеритель ной информации, «М»- метролог, «О» - оператор, «П» - специалист по приборам, «К» менеджер по качеству (см. таблицу 1). В таблице знаком «+» показаны работы, выпол няемые указанными специалистами. В последнем столбце выделены ситуации, в кото рых человеческий фактор особенно значим.

Представляется, что основная проблема – обеспечение слаженной работы спе циалистов.

Очевидно, что ошибка, допущенная на постановочном этапе, практически не может быть исправлена на последующих этапах.

С другой стороны, специалисты, ответственные за три заключительных этапа, должны быть уверены в корректности и завершённости работ, выполненных на преды дущих этапах. В противном случае, возникает перспектива дублирования работ. (Ха рактерна дискуссия в [4], развернувшаяся вокруг серии статей специалистов в области качества Ю.П.Адлера и В.Л. Шпера «Умеем ли мы измерять?». В статьях обосновыва лась возможность и необходимость применения методов математической статистики для повышения доверия к результатам измерений. Оппоненты-метрологи обращали внимание на то, что доверие в большинстве случаев обеспечивается на стадии разра ботки и испытаний средств измерений, разработки и аттестации методик измерений.) Известны три основных пути решения проблемы.

Первый связан с автоматизацией, позволяющей исключить или существенно уменьшить участие человека на экспериментальном, вычислительном и заключитель ном этапах измерения. Тормозом на этом пути выступают экономические причины.

Так, в аналитических измерениях автоматизация эффективна лишь для широко распро странённых измерительных задач, решаемых, например, с помощью передвижных ин струментальных комплексов, или с помощью приборов, установленных в определён ных точках технологического процесса.

В других случаях, эффективнее применять лабораторные приборы универсально го назначения, согласно специально разрабатываемым методикам измерений. Методи ки регламентируют действия оператора, необходимые для решения конкретной изме рительной задачи с гарантированной точностью.

Таблица 1. Работы, выполняемые специалистами в процессе измерения Этап Содержание этапа З М О П К Ситуация, тре (выполняемые работы) бующая особого внимания Постано- Формулирование измеритель- + + Новые объекты вочный ной задачи (объекты, измеряе- исследований мая величина и её возможные значения, условия, требования к точности измерений и др.) Подгото- Анализ априорной информа- + Косвенные изме вительный ции. Выбор метода и средств рения (например, измерений. Определение ре- химико-аналити жима измерений. ческие измерения Подготовка средств измерений + + + с применением и вспомогательного оборудо- универсальных вания. аналитических Разработка (оценка пригодно- + + приборов).

сти, апробация) методики из мерений (режимов измерений, алгоритмов обработки дан ных).

Контрольные операции. + + Экспери- Получение данных (формиро- + Косвенные изме менталь- вание и преобразование сигна- рения, включаю ный лов, регистрация и передача щие неавтомати промежуточных результатов.) зированные опе рации.

Вычисли- Обработка данных (вычисле- + Совместные и со тельный ние и введение поправок, вы- вокупные измере числение измеренных значе- ния ний согласно алгоритму, вве дение поправок) Заключи- Анализ результатов обработ- + Представление тельный ки. результата изме Оценивание (приписывание) + + рений в полном показателей точности измере- формате (изме ний ренное значение + Запись результата в установ- + неопределённость ленной форме измерений).

Связь с Заказчиком + Второй путь связан с возложением координирующих функций на профессиональ ных метрологов (сотрудников метрологических служб).

Наиболее полное представление о координирующей функции метролога в органи зации даёт ГОСТ Р ИСО 10012-2008 «Менеджмент организации. Системы менеджмен та измерений. Требования к процессам измерений и измерительному оборудованию».

Однако на практике сотрудники метрологических служб часто ограничивают свою задачи лишь измерительным оборудованием, поскольку процессы измерений во многих случаях совмещены с процессами контроля, испытаний, анализа, ответствен ность за которые несут другие службы или лаборатории. В таких подразделениях функция координации не исчезает: согласно [5] выбор средств и методик измерений, оценка (подтверждение) их пригодности для конкретного применения, оценивание не определённости измерений, оформление протоколов измерений, рассматриваются как необходимый элемент компетентности лаборатории. Очевидно, что каждая лаборато рия не может быть укомплектована метрологом, поэтому речь в этом случае должна идти о более широком круге специалистов, имеющих необходимую метрологическую подготовку.

Повышение метрологической грамотности, воспитание специалистов разного профиля на основе общей метрологической платформы - это и есть третий путь, став ший вполне доступным после введения соответствующего курса в программы высших технических учебных заведений.

Однако и на этом пути возникают трудности.

Одна из них связана с изменениями, происходящими в последние годы в отече ственной метрологии. Меняется законодательство в области обеспечения единства из мерений, идёт гармонизация отечественных и международных нормативных докумен тов по терминологии и выражению точности измерений. Расширяется применение в России концепции неопределённости измерений [6]. Учебная литература консерватив на, новые положения входят в неё с большой задержкой.

Другая трудность в том, что метрологическая грамотность – необходимое, но не достаточное условие для слаженного взаимодействия участников измерительного про цесса. Даже внутри одной организации у них могут быть разные интересы.

На управление человеческим фактором в измерениях направлены такие меро приятия, как метрологический надзор, аккредитация лабораторий и сертификация сис тем менеджмента качества организаций. Все они реализуются независимой стороной.

При надзоре проверяется соблюдение обязательных метрологических требова ний, установленных законодательством.

При аккредитации подтверждается (или не подтверждается) компетентность ла боратории в заявленных ею областях деятельности. Это могут быть измерения (в том числе, аналитические) и испытания, включающие измерения. Критерии компетентно сти установлены национальными стандартами, гармонизированными с международны ми (например, [5]).

При сертификация систем менеджмента качества оценивается соответствие сис темы заданным требованиям. Деятельность организации рассматривается как совокуп ность взаимосвязанных процессов, включающих и процессы измерений.

Ранее, при централизованной плановой экономике, метрологический надзор был всеобъемлющим и преобладающим из перечисленных мероприятий.

В соответствии с действующим Федеральным Законом «Об обеспечении единст ва измерений», метрологический надзор - одна из форм государственного регулирова ния;

по мере ограничения сферы государственного регулирования (это предусмотрено в Федеральном Законе, но пока не осуществлено!), доля надзорных мероприятий будет уменьшаться.

Важно то, что существует широкий круг возможностей для воздействия на чело веческий фактор. Ни одна из них не является панацей, все они находятся в развитии.

Надо пользоваться ими, не упуская из виду основную цель: обеспечение доверия Заказчика к результатам измерений.

Литература 1. Международный словарь по метрологии: основные и общие понятия и соответст вующие термины: пер. с англ. и фр./Всерос. Науч.-исслед. ин-т метрологии им.

Д.И.Менделеева, Белорус.гос.ин-т метрологии. Изд. 2-е, испр.- СПб.:НПО «Про фессионал», 2010.-84 с. (русская версия документа МБМВ JCGM 200:2008) 2. Довбета Л.И., Лячнев В.В., Сирая Т.Н. Основы теоретической метрологии:

Учеб.пособие/ Под ред.В.В.Лячнева.-СПБ.:Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 1999, с.42.

3. Сергеев А.Г., Крохин В.В. Метрология: Учеб. пособие для вузов.- М.:Логос,2000, с.47.

4. Методы оценки соответствия, №1, 2010.

5. ГОСТ ИСО/МЭК 17025-2009 Общие требования к компетентности испытатель ных и калибровочных лабораторий.

6. РМГ 91-2009 Рекомендации по метрологии. Государственная система обеспече ния единства измерений. Совместное использование понятий «погрешность изме рения» и «неопределённость измерения». Общие принципы.

УДК 53.088;

53.089. О МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ НАДЕЖНОСТИ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ А.Г. Чуновкина ВНИИМ им.Д.И.Менделеева, Санкт- Петербург Одной из основных задач законодательной метрологии является создание и совершенствование нормативной базы в области обеспечения единства измерений, т.е.

такого состояния измерений, когда погрешности результатов измерений не выходят за установленные границы.

Говоря о разбиении погрешности измерений на составляющие, выделяют две основные компоненты погрешности результата измерений – инструментальную, относящуюся к средству измерения, и методическую, относящуюся к методу измерения. В международной практике широко используется понятие прослеживаемости измерений, которое сейчас внедряется и в отечественную метрологию, в частности, оно использовано в законе об обеспечении единства измерений [1]. Под прослеживаемостью измерений понимают свойство результатов измерений, состоящее в соотнесении результата измерений с единицей измерения.

Конкретное выражение этого свойства опирается на иерархию калибровок эталонов (аналог поверочной схемы), которая обеспечивает передачу единицы измерения величины применяемому СИ.

Возвращаясь к компонентам погрешности результата измерения, можно констатировать, что оценивание инструментальной составляющей полностью базируется на результатах калибровки применяемого средства измерений. В ряде случаев инструментальная составляющая является доминирующей при аттестации методик измерения. В других случаях, особенно физико-химических измерениях, измерениях в биологии и медицине, наоборот инструментальная составляющая невелика по сравнению с остальными источниками неопределённости результата измерения. С другой стороны, автоматизация измерений ведет к тому, что сложная измерительная система, по сути, является автоматизированной методикой измерения.

Поэтому на практике часто трудно провести границу между методами оценивания (контроля) точности средств измерений и методами оценивания (контроля) точности результатов измерений.

При калибровке СИ устанавливаются заданные метрологические характеристики СИ (МХ СИ), и это оценивание выполняется с некоторой неопределенностью, которая включает в себя неопределенности, возникающие и суммирующиеся по иерархической схеме, начиная от уровня первичного эталона, и до эталона, с помощью которого непосредственно выполняется калибровка применяемого СИ.

Иерархическая схема, помимо требований к неопределенности при передаче единицы величины, методам и средствам ее передачи содержит информацию о стабильности эталонов и воспроизводимости измерений (включая способы их проверки), а также требования к периодичности калибровок эталонов [2]. При утверждении типа СИ также встает вопрос о назначении межповерочного интервала (МПИ) [3].

Понятие межповерочного интервала связано с метрологической надежностью СИ, которое несколько отличается от понятия надежности в общем смысле применительно к сроку службы технических изделий. Надежность определяется через число отказов, под метрологическим отказом понимают превышение метрологической характеристики СИ некоторого уровня. Как правило, речь идет о характеристиках погрешности СИ.

Основным критерием назначения МПИ является вероятность невыхода МХ СИ за предписанные границы. Для расчета МПИ применяются методы математической статистики, в частности, регрессионного анализа [4].

Применение на практике этих методов, как правило, встречает определенные трудности и имеет ограничения. Сформулируем лишь некоторые из них.

1. Достоверность статистических прогнозов основывается на объеме используемой информации. В данном случае объем информации имеет два аспекта. Во-первых, объем информации связан с длительностью наблюдения за СИ, а, во-вторых, с количеством СИ данного типа, на основе результатов исследования которых устанавливается МПИ для СИ данного типа. Чтобы каким-то образом сократить длительность наблюдения проводят, так называемые, ускоренные испытания, цель которых имитировать длительность испытании путем установления определенных «жестких» режимов наблюдений за СИ. При использовании подобных подходов необходим тщательный анализ влияющих факторов и заданий режимов изменений этих факторов в процессе испытаний со стороны специалистов конкретной области.

2. Метрологический отказ СИ не означает его поломку, т.е. СИ продолжает выполнять измерения, но с несколько большей погрешностью. Естественно встает вопрос, насколько критично использование таких результатов измерений для принятия последующих решений. Таким образом, возникает экономический критерий – баланс между стоимостью калибровок и стоимостью использования недостоверной информации. Очевидно, что здесь не существует общего решения, и все определяется конкретной областью использования результатов измерений.

Отметим, что СИ одного типа могут применяться в разных областях, и, следовательно, последствия (для экологии, безопасности, … ) от их метрологических отказов могут быть совершенно различными.

Остановимся подробнее на нормативных документах и подходах, которые используются на практике для разрешения названных трудностей. Следует отметить, прежде всего, следующие нормативные документы: отечественные ГОСТ 8.565- «ГСИ. Порядок установления и корректировки межповерочных интервалов эталонов»

[5], РМГ 74-04 «ГСИ. Методы определения межповерочных и межкалибровочных интервалов СИ» и документ МОЗМ Д 10 «Руководство по определению калибровочных интервалов средств измерений» [6].

В [5.6], учитывая, что на этапе испытаний новых СИ в целях утверждения типа, как правило, отсутствует требуемая экспериментальная информация о нестабильности СИ, предлагается устанавливать первичный МПИ на основе нормируемых показателей надежности СИ, указанных в технических условиях на эталон. Далее необходимо обеспечить подконтрольную эксплуатацию выпущенной партии с целью сбора необходимой информации. Эта информация включает: результаты контрольных испытаний на надежность, результаты подконтрольной эксплуатации, результаты периодических поверок. Далее выполняется корректировка первичного МПИ. Для этого выполняют оценку математического ожидания и СКО погрешности СИ данного типа, используя степенную модель для математического ожидания и экспоненциальную – для СКО. В стандарте рассмотрены различные формы представления информации в зависимости от способа проведения поверки (калибровки):

Корректировка МПИ группы эталонов, когда при проведении поверок регистрируют значения МХ каждого экземпляра, Корректировка МПИ группы эталонов, когда при проведении поверок регистрируют только альтернативный признак (признан годным или негодным) и знак погрешности, признанных негодными, Корректировка МПИ группы эталонов, когда при проведении поверок регистрируют только альтернативный признак.

Документы устанавливают межповерочный интервал исходя из критерия не превышения заданных границ погрешности СИ с доверительной вероятности, которую выбирают из диапазона 0,90-0,99.

Стандарт [7] констатирует, что не существует единого универсального способа установления интервала между калибровками и рассматривает пять способов установления интервалов. Эти способы не являются совершенно независимыми, некоторые из них представляют собой промежуточные варианты. Основные идеи этих подходов следующие:

Интервал между калибровками увеличивается, если при очередной калибровке погрешность СИ не превосходит 80% от максимально допустимой погрешности, или сокращается, если погрешность выходит за эти границы.

Калибровочный интервал для ряда СИ связывают не с календарным временем, а с фактическим числом часов работы данного СИ, для этого применяются специальные индикаторы рабочих часов СИ.

Применение статистических методов и программного обеспечения для расчета дрейфа и разброса МХ СИ и установления интервала между калибровок.

Использование контрольных карт для значений погрешности в некоторых важных контрольных точках, анализ дрейфа и разброса для установления оптимальных калибровочных интервалов.

Использование встроенных средств для постоянного контроля определенных критических параметров функционирования сложных измерительных систем. Выход этих параметров за установленные границы является сигналом для проведения калибровки.

При сопоставлении и выборе того или иного способа установления интервала калибровки учитывают такие факторы, как надежность, сложность и возможность применения, а также эффективность в отношении конкретного экземпляра СИ.

В [7] особо оговаривается, что независимо от проведения калибровок используемых СИ в установленные сроки межкалибровочного интервала, лаборатории должны обеспечить надлежащий контроль за исправностью используемых средств измерений в интервалах между калибровками. Это достигается внедрением в лабораториях систем менеджмента качества [8].

Задачей калибровки является установление значений МХ СИ и соответствующих неопределенностей. Результат калибровки относится к конкретному моменту времени, а соответствующая неопределенность включает компоненты, связанные с используемым эталоном, методом передачи единицы величины и, в какой-то мере, с кратковременной нестабильностью калибруемого СИ, которая проявляется в разбросе повторных измерений при калибровке. Компоненты, связанные с транспортировкой СИ до и после калибровки, а также изменением МХ СИ во времени в рассмотрение не включаются. Поэтому стабильность эталонов и СИ нормируется отдельно и дополнительно учитывается при расчете неопределенности результата измерения.

Таким образом, необходимы процедуры контроля качества измерений, которые обеспечивали бы заявляемую точность между калибровками СИ или позволяли бы констатировать невыполнение требований к точности измерений. Основным принципом, используемым в метрологии для решения подобных задач, является принцип избыточности. Он реализован, например, в межлабораторных сличениях (испытаниях) [9-13]. Но опять-таки межлабораторные сличения относятся к периодически проводимым процедурам и не могут быть применены для сличений сложных систем, установленных на объектах контроля. Но сам принцип избыточности находит свое применение в подобных системах. Применение избыточности, в частности дублирование датчиков, в этом случае позволяет увеличивать сроки между калибровками и гарантировать надежность измерительных данных в случае метрологических отказов датчиков.

ВЫВОДЫ 1. Калибровка и поверка средств измерений являются необходимыми иерархическими процедурами передачи единиц величин измерения от первичного эталона средствам измерений. На основе результатов калибровок (поверок) СИ оценивается инструментальная неопределенность результатов измерений. Суммарная неопределенность измерения анализируется и оценивается при аттестации методик измерения.

2. Калибровка (поверка) средств не гарантирует метрологическую исправность конкретного экземпляра СИ между его калибровками (поверками), как и аттестация методик измерения не гарантирует нахождения погрешности конкретного результата измерения в заданных границах. Поэтому для обеспечения достоверности измерительной информации необходимы дополнительные инструменты контроля.



Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 11 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.