ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Состояние средств измерений и контроля из "Обеспечение и эксплуатация измерительной техники" Состояние средств измерений и контроля характеризуется следующим. [c.15] Например, некоторые приборы для измерения напряжения постоянного тока имеют погрешность 0,0005 %, что всего в несколько раз меньше точности эталонов. Особенно быстро растет точность измерений частоты и времени. Еще совсем недавно погрешность измерения частоты 1-10 (0,001%) считалась вполне удовлетворительной, в настоящее время погрешность l 10 . .. 1-10 для многих практических задач слишком высока. Значительно меньшие погрешности можно получить с помощью квантовых стандартов (в определенных реперных точках). Для рубидиевых стандартов частоты долговременная (за сутки) нестабильность частоты составляет около 10 , для цезиевых — около 10 , для водородных— около 5-10 . .. 5-10 . Во многих странах исследуется возможность дальнейшего повышения точности квантовых стандартов частоты, которые используют для создания не только эталонов частоты, но и рабочих средств пзмеренпй. [c.15] Данные примеры свидетельствуют о том, что новые измерительные задачи выдвигают новые требования к точности всех видов средств измерений. Этот процесс повышения точности средств измерений будет непрестанно продолжаться, способствуя дальнейшему развитию как науки, так и техники. [c.15] Опыт эксплуатации средств измерений показывает, что показатель безотказности — средняя наработка на отказ — должен быть не менее 10 ч. В настоящее время многие типы приборов уже обладают такой надежностью, но для большей части их этот предел пока не достижим. Повышение надежности средств измерений и контроля является одним из важных путей повышения качества метрологического обеспечения технических устройств по следующим причинам. [c.16] Достоверность результатов измерений определяется не только достигнутой точностью средств измерений, но и надежностью ее сохранения за некоторый период эксплуатации приборов. Последнее определяет метрологическую надежность. Она неразрывно связана с показателями безотказности прибора, в частности, со средней наработкой на отказ, поскольку последняя определяется на основе учета всех видов отказов внезапных (как правило, явных) и постепенных (как правило, неявных, к которым относятся и метрологические отказы). В связи с этим, чем выше показатели надежности, тем реже приходится поверять средства измерений уменьшается риск пользования неисправным прибором в течение межповерочного интервала. В нашей стране эксплуатируются сотни миллионов разнообразных средств измерений и значительная их часть поверяется в зависимости от уровня надежности в среднем один раз за 1. .. 2 года. Сам процесс поверки прибора средней сложности и средней точности занимает время от 30 мин до нескольких часов. Нетрудно представить, какие трудозатраты идут на поддержание точности средств измерений на требуемом уровне. Когда средняя наработка на отказ приборов превысит уровень 10 ч, объем ежегодных поверок средств измерений в несколько раз уменьшится, поскольку межповерочные интервалы можно будет увеличить до 3. .. 5 лет и более. [c.16] Повышение показателя надежности позволит также значительно сократить число плановых и неплановых ремонтов средств измерений. Ремонт средств измерений связан с необходимостью на сравнительно длительный срок изымать их из сферы эксплуатации. При этом после каждого ремонта прибор должен быть поверен. Службы эксплуатации часто вынуждены иметь так называемый подменный фонд средств измерений с тем, чтобы на время ремонта и поверки изъятых приборов не прерывались необходимые измерения и контроль параметров соответствующих технических устройств. [c.16] Таким образом, повышение надежности парка средств измере-ний позволит обходиться в целом меньшим их числом, повысить достоверность измерений, избежать принятия неверных решений по результатам ошибочных измерений. [c.17] В связи с этим широко распространены автоматизированные цифровые приборы со встроенными микропроцессорами. Эти средства измерений позволяют обеспечить более высокую точность измерений (в результате учета систематических и уменьшения случайных составляющих погрешности измерений, а также автокалибровки прибора) значительное сокращение времени измерений (за секунду в таких приборах могут выполняться тысячи и даже сотни тысяч различных операций) программное управление приборами (по командам встроенного микропроцессора или от внешней ЭВМ, внешнего контроллера). Появление таких приборов позволило также автоматизировать процесс поверки средств измерений. [c.17] Автоматизированные приборы со встроенными микропроцессорами оказались высокоэффективными. Надежность их возросла, а габариты и масса уменьшились по сравнению с неавтоматизированными аналогами за счет исключения большого числа механических элементов конструкции, переключателей, потенциометров и др. Прибор с микропроцессором выполняет измерительные операции каждый раз с высокой степенью повторяемости (воспроизводимости), чего не наблюдалось при измерениях с помощью приборов с ручным управлением (при наличии оператора). Более того, внедрение микропроцессоров позволило уменьшить требования ко многим комплектующим элементам , таким как СВЧ фильтры, объемные резонаторы и др. Степень их несовершенства, конечно, сказывается ка точности измерений. Но это при разработке можно проанализировать и в виде поправок внести п программу обработки результатов измерений, реализуемую микропроцессором. Если же требования к комплектующим элементам сохранить достаточно жесткими , то можно значительно выиграть в точности микропроцессорного прибора. [c.17] Наиболее важные дополнительные функции, которые можно реализовать в микропроцессорных приборах, — удобство и простота их сопряжения между собой и со средствами вычислительной техники посредством унифицированных, стандартных магистралей (каналов общего пользования). Действительно, для образования агрегатного измерительного комплекса необходимо обеспечить, главным образом, информационную, метрологическую, энергетическую, конструктивную совместимость приборов между собой. Поскольку в микропроцессорных приборах обмен управляющими и информационными сигналами производится по внутренним магистралям адресов, данных и управления с помощью форматов слов различной разрядности (в настоящее время в основном используются 8- и 16-разрядные форматы слов), то это позволило обеспечить стандартизацию и внешних, сопрягающих каналов обмена сигналами управления и информацией, минимизировать число линий связи между приборами и т. д. В результате в последнее время стали создаваться приборно- и функционально-модульные автоматизированные измерительные системы (АИС), основным преимуществом которых перед ранее применявшимися является гибкость (адаптивность) при необходимости видоизменения состава измерительных задач, а следовательно, универсальность. Свойство универсальности реализовано и в самом микропроцессоре, являющемся сердцем современных цифровых приборов. [c.18] С помощью АИС можно одновременно определять многие характеристики объекта измерений. Более того, если раньше с помощью набора отдельных приборов измерялись, как правило, не-изменяющиеся или малоизменяющиеся значения физических величин, то с помощью АИС возможно измерить как неизменяющиеся и изменяющиеся значения физических величин, так и характеристики физических процессов, сопровождаемых одновременным или неодновременным изменением во времени и пространстве многих физических величин. При этом могут измеряться характеристики и случайных процессов. [c.18] При построении АИС в большинстве случаев целесообразно использовать приборно-модульный принцип, когда отдельные программно управляемые приборы-модули можно объединять через общую магистраль (канал общего пользования) в функционально необходимом сочетании. При этом прибор-модуль может применяться и автономно. Таким образом, появляется возможность из ограниченного числа обладающих совместимостью кубиков строить различные но функциональным возможностям здания — универсальные АИС. Специальными, да и то в редких случаях, являются устройства сопряжения АИС с объектом управления, коммутаторы и математическое обеспечение для организации работы АИС и вывода измерительной информации. [c.18] Современные радиоизмерительные приборы, как правило, имеют встроенные интерфейсные функции, которые позволяют осуществлять прием извне определенных сигналов (в двоичном коде) и передачу измерительной информации внешнему потребителю (ЭВМ, на цифропечатающее устройство, на другой прибор и т. д.). Обмен сигналами управления и информации между приборами, ЭВМ (контроллером), объектом измерений производится с помощью стандартизованного канала общего пользования (КОП). При приборно-модульном принципе построения АИС в нашей стране и за рубежом наиболее часто применяют стандартный интерфейс МЭК 625.1 (Международная электротехническая комиссия), представленный отечественным ГОСТ 26.003—80 (Система интерфейса для измерительных устройств с байт-последователь-ным бит-параллельным обменом информации). Иногда считают, что интерфейс — это стандартная магистраль (шина). На самом деле интерфейс представляет собой совокупность встроенных в измерительные приборы интерфейсных плат (или приданных к приборам адаптирующих устройств), собственно стандартной магистрали (канала общего пользования), стандартного регламента (программы) управления измерительными приборами с помощью ЭВМ (контроллера) и вспомогательных устройств (коммутаторов, внешних регистрирующих устройств и др.). Интерфейс по стандарту МЭК 625.1 не по всем параметрам удовлетворяет задачам создания универсальных АИС. [c.19] Имеются и другие стандартные интерфейсы, позволяющие создавать АИС по приборно- или функционально-модульному принципу. Однако всегда следует считаться с тем, что произвольное обращение с интерфейсами приводит к серьезным осложнениям как при производстве измерительных приборов, так и при создании АИС. Так, уже в настоящее время в ряде случаев пытаются применять несколько стандартных интерфейсов в одном измерительном приборе, что вынуждает встраивать в прибор две-три интерфейсных платы (каждая представляет сложную электронную схему на основе ряда БИС) и соответствующее количество присоединительных разъемов. Это удорожает прибор, увеличивает его массу и габариты, снижает надежность. Правда, в ряде случаев для АИС применяют приборы без встроенных интерфейсных плат. Вместо них создают внешние адаптерные переходные устройства, играющие роль интерфейсных плат. Поскольку они обычно серийно не выпускаются, это приводит к дополнительному снижению надежности АИС, лишает ее главного достоинства — гибкости, так как при замене одного прибора другим приходится снова создавать сервис — адаитерное устройство. [c.19] канала общего пользования, ЭВМ (обычно мини-ЭВМ, например, персональной ЭВМ, или контроллера), а также внешних устройств (коммутатор, цифропечатающее устройство, индикаторный блок и т, д.). [c.20] С помощью трех линий шины синхронизации передаются команды, позволяющие соединять вместе различные приборы и вспомогательные устройства с разными уровнями скорости передачи данных (наличие низкого уровня напряжения на одной из линий свидетельствует, что самый медленно действующий из приборов еще не принял информацию), определять наличие информации на шине данных и т. д. [c.21] Шина управления предназначена для передачи управляющих сигналов, циркулирующих между ЭВМ и подключенными к КОП другими приборами (например, запрашивается разрешение на приоритетное обслуживание ЭВМ того или иного прибора, посылается команда окончания передачи сообщений по шине данных и т. д.). [c.21] Магистраль интерфейса представляет собой гибкий кабель, на каждом конце которого имеется один двусторонний разъем с винтовыми зажимами, что обеспечивает установку одного разъема на другом. Максимальная длина линии 20 м. Если требуется подсоединить больше 15 приборов, то используют так называемый терминальный блок с удлинением магистрали до 40 м при последовательной передаче сигналов [4, 5]. В настоящее время ограничения в длине магистрали отпали в связи с возможностью передачи информации по волоконно-оптическим ка бел я.м. [c.21] В нашей стране серийно выпускают около 300 различных приборов-модулей со встроенными интерфейсными функциями и разъемом для непосредственного подключения к КОП. Некоторые приборы имеют дополнительную возможность работать с применяющимся за рубежом интерфейсом К5-232, позволяющим транспортировать команды и информацию по магистрали длиной до 1 км. [c.21] Для создания ЛИС необходимо большое число типов програм-мно-управляемых приборов-модулей генераторов синусоидальных и специальных сигналов для образования стимулирующих сигналов, универсальных цифровых вольтметров, частотомеров, измерителей мощности, анализаторов спектра и др. Для создания АИС практически любого назначения имеются серийные приборы-модули с внешним управлением по магистрали КОП от ЭВМ (контроллера). [c.21] Вернуться к основной статье