Меню

Автоматизация обработки результатов измерений



Тема 3. Автоматизация измерительного процесса

Необходимость измерения огромного количества разнообразных физических величин потребовала разработки средств измерений, позволяющих получать необходимую информацию без непосредственного участия человека, т.е. выполняющих измерения автоматически. Автоматизация позволяет обеспечить:

— сбор измерительной информации в местах, недоступных для человека;

— длительные, многократные измерения;

— одновременное измерение большого числа величин;

— измерение параметров быстропротекающих процессов;

— измерения, характеризующиеся большими массивами информации и сложными алгоритмами ее обработки.

Следует различать полную и частичную автоматизацию. Процесс измерения, при котором обратная связь управления осуществляется без участия человека называется автоматическим. Если оператор является одним из звеньев в цепи получения измерительной информации – речь идет об автоматизированных измерениях.

Автоматизация измерений не принижает роль исследователя, инженера или техника, планирующих и использующих результаты измерений. Наоборот, она повышает производительность их труда, требует от них более высокого уровня знаний не только средств измерений, но и тех задач, которые решаются при приёме и обработке измерительной информации, умения заложить оптимальную программу измерений и дать правильное толкование результатов измерения.

Автоматические средства измерений в процессе своего развития прошли ряд этапов становления.

На первом этапе развития автоматизации подвергались лишь средства сбора измерительной информации и её регистрации на аналоговых индицирующих и регистрирующих устройствах. Обработку результатов измерений и выработку соответствующих решений и исполнительных команд осуществлял оператор. В подобных системах управления объектом средства измерений представляли собой набор отдельных измерительных приборов. В результате при измерении большого числа параметров объекта оператор был не в состоянии охватить всю полученную информацию и принять оптимальное решение по управлению объектом. Это приводило к расширению штата обслуживающего персонала, к снижению надёжности и качества управления и возрастанию эксплуатационных расходов.

На втором этапе все возрастающие требования к средствам измерений, обусловленные интенсификацией потоков измерительной информации, привели к созданию информационно-измерительных систем (ИИС). В отличие от измерительного прибора информационно-измерительная система обеспечивает измерение большого количества параметров объекта и осуществляет автоматическую обработку получаемой информации с помощью встроенных в систему вычислительных средств. В задачу оператора системы управления теперь стали входить только принятие решений по результатам измерений и выработка команд управления. Централизованный сбор информации и её обработка с помощью средств вычислительной техники резко повысило производительность труда, но не освободило его от ответственности за управление объектом, обслуживаемого системой.

На третьем этапе развития появились информационно-управляющие системы и информационно-вычислительные комплексы, в которых осуществляется полный замкнутый цикл обращения информации от её получения до обработки, принятия соответствующих решений и выдачи команд управления на объект без участия оператора. Главное достоинство таких систем заключается в том, что алгоритм работы систем стал программно — управляемым, легко перестраиваемым при изменении режимов работы или условий эксплуатации объекта. Труд оператора сводится к диагностике состояния системы управления, разработке методик измерения и программ функционирования. Выделение этапов развития СИ является приближенным и зависит от тех направлений науки и техники, в которых исследуются вопросы применения измерительной техники.

Вопросы для контроля усвоения знаний:

1 Дайте характеристику основным этапам развития автоматизированных измерений.

2 В чем отличие от измерительного прибора от информационно-измерительной системы?

Источник

Автоматизация в области метрологического обеспечения

Автоматизация измерений – применение технических средств, экономико-математических методов и систем управления, освобождающих человека частично или полностью от непосредственного участия в процессах получения, преобразования, передачи и использования измерительной информации.

Целью автоматизации является повышение производительности и эффективности труда, повышение достоверности измерительной информации, оптимизация планирования измерений (контроля) и деятельности метрологической службы.

Основные направления автоматизации в сфере измерений, контроля и испытаний отражены на рисунке 3.10.

Рис.3.10. Основные направления автоматизации в сфере

измерений, контроля и испытаний

Автоматизация средств измерений, контроля и испытаний осуществляется путем внедрения аналого–цифровых преобразователей, цифровых электронных узлов, микропроцессорных комплектов, интерфейсов и персональных ЭВМ. Для автоматизированных технических средств разрабатывается и специальное программное обеспечение. При совершенствовании аппаратных средств может модернизироваться и программное обеспечение.

Все это позволяет автоматизировать следующие процессы:

1) расширение функциональных возможностей;

2) управление функционированием;

3) выбор режимов и пределов измерений, ускорение процессов контроля;

4) снижение субъективных погрешностей;

5) настройка и калибровка средств измерений, контроля и испытаний;

6) поиск, сбор, запоминание и обработка измерительной информации;

7) оформление результатов измерений, контроля и испытаний;

8) разработка и внедрение автоматизированных комплексов и систем.

Автоматизация средств измерений реализуется (рис.3.10) в разнообразных цифровых измерительных приборах (ЦИП), компьютерных средствах измерений (КСИ) и эффективных информационно-измерительных системах (ИИС). Автоматизация средств контроля и испытаний реализуется в специализированных автоматизированных системах контроля (АСК), анализа, диагностики и прогнозирования; уникальных автоматизированных метрологических комплексах (АМК) и разнообразных автоматизированных системах испытаний (АСИ).

Эффективность функционирования должностных лиц метрологической службы, поверочных, калибровочных и испытательных лабораторий, систем сертификации продукции значительно повышается при использовании ими информационно-поисковых систем (ИПС), автоматизированных рабочих мест руководителя (АРМ-Р), автоматизированных рабочих мест поверителя (АРМП), подвижных лабораторий измерительной техники (ПЛИТ), автоматизированных систем поддержки принятия решений в области МлО.

Технической базой автоматизации является микросхемотехника – раздел микроэлектроники, охватывающий вопросы расчета и проектирования микроэлектронных изделий и способов их сочетания. Стремительное развитие микропроцессоров и интерфейсных устройств дало мощный толчок массовому созданию высокотехнологичных автоматизированных профессиональных и бытовых устройств и систем.

Следует различать следующие виды автоматизации.

1. Автоматизация собственно процесса измерения.

2. Автоматизация процесса обработки измерительной информации с целью повышения достоверности измерительной информации.

3. Автоматизация деятельности метрологических служб.

При автоматизации процесса измерений решаются задачи по автоматизированному управлению СИ на объекте контроля (ОК).

При реализации второго вида автоматизации решаются задачи разработки методов и алгоритмов автоматизированной обработки измерительной информации.

При реализации третьего вида автоматизации решаются задачи оптимального планирования деятельности метрологических служб путем создания автоматизированных рабочих мест (АРМ).

Процесс получения сведений о свойствах объекта контроля (ОК) связан с различными действиями над информацией, выполнение которых в определенной последовательности приводит информацию о техническом состоянии к законченному виду – характеристикам ОК. Перечень и последовательность этих действий составляет программу измерений. Иными словами, программа – это алгоритм, представленный в форме, ориентированной на выполнение процесса измерения автоматизированным комплексом (АК).

Под алгоритмом измерений в АК понимается совокупность правил, указаний, предписывающих выполнение определенных операций АК и персоналом в ходе измерений.

При выполнении измерений реализуется тот или иной процесс преобразования измерительной информации. Под процессом в данном случае понимается совокупность действий по преобразованию измерительной информации, рассматриваемая на определенном отрезке времени.

На рис.3.11 показаны основные взаимосвязи между элементами процесса измерения.

Рис. 3.11. Элементы процесса измерений

Функциональные блоки, обеспечивающие необходимую последовательность операций, расположены по горизонтали. По вертикали размещены важнейшие возможные этапы автоматизации, начиная от выполнения всех операций (вручную) до полной автоматизации, предусматривающей передачу сложных логических операций ЭВМ.

Под этапом автоматизации понимается достигнутый уровень автоматизации при условии, что предполагается дальнейший поэтапный переход к более высокой степени автоматизации.

Читайте также:  Измерение магнитных свойств вещества

Элементы схемы по вертикали достаточно полно раскрывают предполагаемые этапы автоматизации. Разделение на этапы автоматизации определяется, с одной стороны, степенью сложности задачи, с другой – типовым различием применяемых для ее решения средств автоматизации.

Простейшим этапом является механизация, т.е. замена ручных операций действием механизмов. Если при этом необходимо принятие каких-либо решений, то речь идет об автоматизации. Кроме выполнения чисто механических операций, современная измерительная техника требует принятия логических решений. Несовершенство аппаратуры, влияние внешних условий, различные условия эксплуатации АК необходимо учитывать с помощью различных логических операций, таких, как процедура коррекции, процедура нормирования, процедура интегрирования, процедура калибровки, а также процедур обработки и оценки.

Применение ЭВМ в составе АК значительно расширяет функциональные возможности его применения и повышает точность измерений и достоверность контроля. На этом уровне автоматизации качество измерительной системы в решающей мере зависит от программного обеспечения, которое открывает новые возможности в области применения АК.

Под метрологической техникой (МТ) понимается совокупность исходных и рабочих эталонов, метрологических комплексов, рабочих средств измерений, вспомогательных устройств и оборудования, предназначенных для поверки и ремонта средств измерений.

Метрологическая техника является составной частью технических систем и устройств с измерительными функциями (т.е. имеющих один или несколько измерительных каналов) и при использовании в области обороны и безопасности должна соответствовать установленным обязательным требованиям.

Важнейшим направлением развития метрологической техники является ее автоматизация. Ее основу составляют метрологические комплексы.

Метрологический комплекс (МК) – совокупность функционально связанных рабочих мест, оснащенных рабочими эталонами, рабочими средствами измерений, средствами вычислительной техники, вспомогательными устройствами и оборудованием и предназначенных для поверки и ремонта средств измерений определенной номенклатуры. Метрологические комплексы могут быть стационарными и подвижными.

Автоматизированный метрологический комплекс (АМК) обычно состоит из автоматизированных рабочих мест поверителей (АРМП) с определенной номенклатурой средств измерений (систем поверки, рабочих эталонов и вспомогательных средств измерений), автоматизированного рабочего места руководителя (АРМР) и рабочих мест (РМ) ремонтников.

Автоматизированное рабочее место (АРМ) – совокупность средств вычислительной техники, специальных технических средств, соответствующего информационного, математического и программного обеспечения, предназначенных для решения конкретных задач на соответствующем уровне автоматизации.

В состав технических средств АРМ (аппаратное обеспечение) входят ПЭВМ, контроллеры периферийных устройств, интерфейсы и необходимые периферийные устройства (монитор, клавиатура, принтер, модем и др.), а также специальные технические средства.

Поскольку АРМП является разновидностью АРМ, то его аппаратное обеспечение состоит из трех составляющих:

1) средства вычислительной техники;

2) средства измерений (рабочие эталоны и рабочие средства измерений);

3) вспомогательные устройства (коммутатор, устройство управления и др.).

Программное обеспечение АРМ делится на общее (системное) программное обеспечение ОПО и специальное (функциональное, прикладное) программное обеспечение СПО. Разработка СПО для АРМ является сложной и трудоемкой задачей, от решения которой во многом зависит эффективность функционирования АРМП и АРМР метрологического комплекса.

Обычно СПО АМК содержит: программы поверки конкретных средств измерений; программы поверки измерительных каналов систем АМК; программы установки программного обеспечения АМК; программы-генераторы шаблонов; системы управления базами данных; библиотеки различных функций и программы проверки правильности функционирования АМК.

Автоматизация поверки средств измерений сводится к автоматизации процедуры генерации и подачи на поверяемое средство измерений (ПСИ) необходимых испытательных (тестовых, эталонных) сигналов, автоматизации наблюдений откликов ПСИ на тестовые сигналы, автоматизации статистической обработки результатов поверки и оформлении документов о проведенной поверке. На практике не всегда можно автоматизировать все необходимые операции поверки. Поэтому чаще всего реализуется диалоговый режим работы.

Поверяемые средства измерений могут быть разделены на три группы:

1) СИ без электрического выхода;

2) СИ с электрическим выходом;

3) СИ с интерфейсом.

От наличия у ПСИ электрического выхода и приборного интерфейса зависит эффективность автоматизации поверки.

Для средств измерений, не имеющих электрического выхода (стрелочные приборы, электронные и цифровые приборы с выходом только на визуальное отсчетное устройство), уровень автоматизации, а значит, и эффективность поверки ниже, хотя и превосходит эффективность ручной поверки.

При автоматизированной поверке СИ обычно используют методы эталонных (тестовых) сигналов и эталонных измерительных приборов. В качестве рабочих эталонов (РЭ) применяются программно-управляемые меры (калибраторы) и эталонные измерительные приборы высокой точности.

В области создания автоматизированных средств поверки существуют три основных направления работ:

1) создание специализированных поверочных установок, ориентированных на узкую номенклатуру СИ (У358, В1-28, И1-15, К2С-57 и др.);

2) создание специализированных агрегатных (приборно-модульных) систем, ориентированных на автоматизированную поверку СИ относительно широкой номенклатуры, т.е. создание АРМП;

3) создание универсальных измерительно-поверочных комплексов, ориентированных на автоматизированную поверку СИ широкой номенклатуры, т.е. создание автоматизированных метрологических комплексов (АМК), включающих в себя заданную совокупность АРМП и АРМР (например, АМК 14Б328).

В зависимости от схемно-конструктивных возможностей рабочих эталонов, поверяемых средств измерений (СИ) и вспомогательных устройств, средств вычислительной техники, а также экономической целесообразности различают три уровня автоматизации метрологических комплексов.

На первом уровне с помощью микроЭВМ или ПЭВМ организуется база данных (БД) нормативных документов (НД) по поверке СИ, осуществляется обработка результатов измерений и оформление результатов поверки. Это дает возможность автоматизировать некоторые рутинные, «механические» операции деятельности поверителя при поверке СИ, не оснащенных приборными интерфейсами, снизить утомляемость поверителя и уменьшить вероятность субъективных ошибок.

Структурная схема автоматизированного рабочего места поверителя первого типа представлена на рис. 3.12.

АРМП первого типа включает в себя:

1) микроЭВМ или ПЭВМ;

2) дисплей (монитор);

3) цифровое печатающее устройство (ЦПУ, принтер);

4) поверяемое средство измерений (ПСИ);

5) рабочий эталон (РЭ) и вспомогательные СИ (ВСИ).

Рис. 3.12. Структура АРМП первого типа

АРМП первого типа могут быть созданы для любых средств измерений. В этих АРМП информацию в микроЭВМ вводят и управляют РЭ и ПСИ вручную. Поверитель вызывает на дисплей содержание методики поверки из соответствующей документации к проводимой поверке, записанную в виде базы данных (БД) в памяти микроЭВМ. На экране появляется информация об операциях поверки, а также об использовании СИ метрологического комплекса.

Поверитель, выбрав нужные ему данные из числа представленных на экране дисплея, выполняет соответствующие операции, воздействуя вручную на ПСИ и РЭ. О выполнении каждой операции и ее результатах поверитель сообщает ЭВМ. Результаты измерений и вычислений высвечиваются на экране, а протокол поверки печатается на ЦПУ. В программное обеспечение таких АРМП могут быть введены типовые ситуации (как например, несоответствие условий внешней среды, ошибки в действиях поверителя и др.). ЭВМ может быть поручен и контроль за соблюдением условий поверки. Через устройства связи она может быть объединена с другими ЭВМ.

АРМП первого уровня целесообразно внедрять в небольших метрологических подразделениях Вооруженных сил: лабораториях измерительной техники (ЛИТ), контрольно-измерительных лабораториях (КИЛ), контрольно-поверочных пунктах (КПП).

На втором уровне автоматизации требуется наличие в СИ метрологического комплекса приборных интерфейсов и управляемого коммутатора. Это позволяет дополнительно автоматизировать операции коммутации СИ и управления режимами работы СИ в процессе поверки. Степень автоматизации повышается, снижается утомляемость поверителя и уменьшается вероятность субъективных ошибок, но поверяются только СИ, имеющие приборный интерфейс.

Читайте также:  Как измерит кровь глюкометром

АРМП второго типа (рис.3.13) обладает не только возможностями АРМП первого типа, но и обеспечивает управление по заданной программе рабочим эталоном (РЭ), вспомогательными СИ (ВСИ) и поверяемым СИ (ПСИ) полностью или частично без участия поверителя. Эта возможность значительно повышает эффективность поверки, но требует разработки специального программного обеспечения, создания управляемого коммутатора цепей и наличия у СИ метрологического комплекса приборных интерфейсов. Такие АРМП делают специализированными, т.е. предназначенными для поверки определенной номенклатурной группы СИ (АРМП-Х).

В данном случае универсальная микроЭВМ (например “ Нейрон Р-908 “) или ПЭВМ по заданной программе через интерфейс и управляемый коммутатор или поверитель по требованию ЭВМ вручную коммутирует и устанавливает на СИ необходимые параметры сигнала. Далее ЭВМ через интерфейс считывает с ПСИ или РЭ (ВСИ) значение сигнала, сравнивает полученный результат с хранящимся в ее памяти нормированным значением сигнала, рассчитывает поверяемый метрологический параметр, сравнивает его значение с допустимым и делает вывод о метрологической пригодности к применению ПСИ по данному пункту поверки. Эта процедура повторяется в каждой поверяемой точке исследования. По результатам поверки ЭВМ с помощью принтера (ЦПУ) оформляет протокол поверки по данному параметру. Подобная процедура повторяется по всем автоматизированным операциям поверки. Такие АРМП особенно эффективны при наличии большого количества однотипных поверяемых СИ. Одновременно автоматизируется и процедура оформления Свидетельств о поверке и Извещений о непригодности к применению.

Создание агрегатных комплексов для автоматизации поверки СИ совпадает с общим направлением развития современного приборостроения, которое характеризуется переходом к созданию комплексов СИ, совместимых в информационном, конструктивном, эксплуатационном и метрологическом отношении.

Агрегатный принцип построения АМК, при котором комплекс образуется путем сочетания унифицированных функциональных модулей, позволяет получить ряд модификаций АРМП и АМК в целом, соответствующих заданным масштабам поверки, степени автоматизации, а также создает условия для конструктивного и технологического усовершенствования образцов.

Рис. 3.13. Структура АРМП второго типа

Третий уровень автоматизации поверочных работ нацелен на перспективный парк компьютерных СИ (интеллектуальных, виртуальных СИ). При этом операции поверки осуществляются не с сигналами, а с кодами сигналов.

Условие создания АРМП третьего типа следующее: все СИ метрологического комплекса должны иметь микропроцессорные системы управления и интерфейсные блоки. Методики поверки программируемых СИ пока находятся в стадии разработки, хотя сами виртуальные СИ уже достаточно широко применяются на практике.

Структурная схема АРМП третьего типа приведена на рис.3.14.

Адаптер обеспечивает коммутацию сигналов и средств измерений, а также преобразование измерительных сигналов к виду, удобному для измерений. Управление системой, обработка измерительной информации, оформление результатов поверки производится ПЭВМ посредством интерфейса КОП с магистральным каналом КОП.

В качестве рабочего эталона (РЭ) обычно используется программноуправляемая многозначная мера. В этом случае на ПСИ с управляемого РЭ подается эталонный сигнал, значение которого соответствует записанному в памяти ПЭВМ. Показания ПСИ, как реакция на эталонный сигнал, поступают в виде цифрового кода в ПЭВМ для сравнения с кодом эталонного сигнала. После этого ПЭВМ рассчитывает поверяемый метрологический параметр ПСИ и сравнивает его значение с допустимым. Эта процедура по заранее разработанной программе повторяется в каждой поверяемой точке для всех операций поверки. В процессе выполнения операций поверки ПЭВМ распечатывает протокол поверки на принтере.

Рис. 3.14. Структура АРМП третьего уровня

Таким образом, АРМП третьего типа обеспечивает почти полную автоматизацию поверки в пределах каждой ее операции, не автоматическим остается лишь процесс включения СИ в АРМП. Этим и объясняется наивысшая степень автоматизации АРМП третьего типа, но лишь для ограниченного парка программируемых СИ. Однако специальное программное обеспечение может обеспечить и выполнение функций АРМП первого и второго типа (таблица 3.2.) в диалоговом режиме.

АРМП второго и третьего уровня целесообразно внедрять на базах измерительной техники (БИТ) и центральных базах измерительной техники (ЦБИТ) Вооруженных сил и видов (родов) ВС, где есть квалифицированные специалисты и поверяется большое количество средств измерений.

В АМК в соответствии с заложенным СПО могут быть реализованы следующие режимы работы:

1) поверка ПСИ до первого отказа – при появлении несоответствия ПСИ нормативной документации программа заканчивает работу и ПСИ сразу бракуется;

2) выборочная (частичная) поверка – поверка отдельных параметров ПСИ проводится по усмотрению оператора;

3) полная поверка ПСИ в объеме периодической поверки независимо от количества метрологических отказов ПСИ;

4) ручной режим работы «Монитор каналов» системы АМК – оператор в соответствии с указаниями на мониторе ПЭВМ выполняет измерения;

5) поверка измерительного канала системы АМК;

6) проверка функционирования систем АМК – оперативная проверка правильности функционирования систем с целью повышения достоверности поверочных работ и метрологической надежности АМК.

Таблица 3.2 – Характеристики АРМП различного уровня

АРМП Какие функции автоматизируются Какими средствами Какие СИ поверяются Недостатки Достоинства
АРМП 1-го уровня БД по НД, обработка и оформление результатов Микро-ЭВМ Все Низкая степень автоматизации Применимо для всех СИ без интерфейса
АРМП 2-го уровня БД по НД, управление операциями поверки, обработка и оформление результатов Микро-ЭВМ (ПЭВМ) СИ с интерфейсом управляемый коммутатор Современные СИ с интерфейсом Не все СИ имеют интерфейс; нужна высокая квалификация поверителя Высокая степень автоматизации
АРМП 3-го уровня БД по НД, управление операциями поверки на уровне кодов сигналов, обработка и оформление результатов ПЭВМ, программируемые СИ с интерфейсом; адаптер Программируемые СИ с стандартным интерфейсом Полностью применим только для СИ с интерфейсом Высокая степень автоматизации

В ВС РФ эксплуатируются СИ как с интерфейсом, так и без интерфейса. Поэтому в метрологических воинских частях и подразделениях (МВЧП) ВС нашли применение автоматизированные метрологические комплексы второго и третьего уровня автоматизации поверочных работ СКАТ-2-1 и К-639 (14Б328).

Комплекс автоматизации поверочных работ СКАТ-2-1 состоит из следующих рабочих мест:

— рабочего места управления комплексом (РМУК);

— рабочего места регистрации приборов (РМРП);

— 12 автоматизированных мест поверителя (АРМП);

— ремонтного рабочего места (РРМ).

При полном наборе рабочих мест комплекс обеспечивает:

а) автоматизированную поверку СИ: В1, В2, В3, В4, В6, В7, В8, В9, Ч1, Ч2, Ч3, Ч4, Ч6, Ч7, И1, И2, С1, С2, С3, С4, С6, С7, С8, У2, У3, У4, У7, М3, М5, Е6, Р1, Р2, Р3, Р5, Л2, Л3, Х1, Х5, Д1, Д2, Д3, Д5, Э2, Э6, Э7, Э8, Э9, Г2, Г3, Г4, Г5, Я1, Я2, Я4, Я7, Я8;

б) автоматизированную поверку СИ электрических величин и времени, приборов связи, поверку и ремонт СИ давления;

в) регулировку и текущий ремонт СИ радиотехнических и электрических величин;

г) обмен информацией между рабочими местами по локальной сети;

Читайте также:  Микропроцессорный прибор для измерения

д) самоповерку 67% рабочих эталонов комплекса;

е) автоматизацию управления производственной деятельностью метрологических подразделений.

В настоящее время разработан и внедряется в эксплуатацию комплекс автономного метрологического обслуживания космических средств 14Б328 (К-639).Комплекс предназначен для автоматизированной поверки, измерительного контроля, диагностирования и ремонта наземного испытательного и контрольно-проверочного оборудования, специальных (сервисных) средств измерений (ССИ), в том числе специальных приборов связи, а также используемых для комплектации ВВТ КВ средств измерений следующих видов: В2, В3 (ВК3), В4, В6, В7 (ВУ7, РВ7, ВК7), В8, Е6, М3 (МК3), М5, Р2, Р3, Р4, Р5, Ч1, Ч2, Ч3, Ч7, Ф2, С1, С2 (СК2), С3 (СК3), С4 (СК4), С6, С7, С8, С9, К3, Х1, Г3, Г4, Г5, Г6, Д2, электроизмерительных приборов, а также других средств измерений параметров ВВТ КВ. При этом обеспечивается автоматизированная поверка примерно 95% парка войсковых радиоизмерительных и электроизмерительных приборов. Кроме этого, комплекс позволяет: автоматизировать решение задач управления деятельностью метрологических органов по обслуживанию средств измерений, поверять рабочие средства измерений без поверки комплекса и его составных частей во внешних поверочных органах, восстанавливать работоспособности комплекса силами обслуживающего персонала, диагностировать и прогнозировать техническое состояние и определять межповерочный интервал для поверяемых СИ.

Комплекс разработан на основе использования уже существующих калибраторов и образцовых приборов с программным управлением по каналу общего пользования.

· из пяти автоматизированных систем поверки СИ (АИС):

— системы поверки вольтметров (система № 1);

— системы поверки генераторов НЧ, ВЧ, СВЧ (система № 2);

— системы поверки частотомеров и ваттметров (система № 3);

— системы поверки осциллографов и генераторов импульсов (сист. № 4);

— системы поверки электроизмерительных приборов (система № 5);

· автоматизированного рабочего места командира (АРМ командира) для обеспечения управления комплексом, ведения учета и др.;

· рабочего места (РМ) для ремонта забракованных СИ и вышедших из строя составных частей систем комплекса.

Каждая из систем имеет свои измерительные каналы по выдаче образцовых измерительных сигналов и измерению сигналов, поступающих с поверяемых приборов, и ориентирована на поверку определенных средств измерений.

При разработке комплекса в основу был положен агрегатно-модульный принцип: системы комплекса агрегатируются из программно-управляемых измерительных приборов, которые управляются ПЭВМ с помощью системных и прикладных программ. В качестве интерфейса связи между ПЭВМ и СИ используется КОП.

Метрологические и эксплуатационные характеристики каждого рабочего места определяются отдельной АИС.

Обобщенная структурная схема АИС, предназначенной для поверки СИ, приведена на рис.3.15.

Рис. 3.15. Обобщенная структурная схема АИС (АРМП)

В состав каждой системы входят:

— приборы, выдающие образцовые сигналы на поверяемые СИ;

— приборы, измеряющие сигналы, поступающие с поверяемых СИ в процессе испытаний;

— ПЭВМ, обеспечивающие управление системой, обработку и документирование информации о поверяемых приборах;

— локальная вычислительная цепь, обеспечивающая взаимодействие систем между собой;

— коммутирующие устройства, обеспечивающие автоматическую коммутацию образцовых сигналов и сигналов с поверяемых приборов в процессе поверки.

Каждая система комплекса размещена в специальных шкафах. Приборы системы находятся в стойках шкафа.

Под метрологическими характеристиками системы понимаются параметры ее метрологических каналов, поэтому проверка на функционирование сводится к проверке работоспособности ее каналов. Так как каждый канал системы состоит из адаптера, коммутатора, одного или нескольких образцовых приборов, то тест самоконтроля системы – это совокупность тестов приборов, входящих в систему.

Приборы, входящие в систему, являются измерительными приборами четвертого поколения, имеющими встроенный микропроцессор. В памяти приборов имеются тесты самоконтроля, дающие исчерпывающую информацию о работоспособности прибора и определенной надежности его метрологических параметров. Большинство тестов приборы проходят сразу после включения их в сеть, но имеется возможность их принудительного запуска при нажатии соответствующей кнопки на передней панели или с помощью управляющей команды, посланной по линии КОП.

Информация о всех неисправностях прибора, выявленных в результате внутреннего самотестирования, выводится в виде соответствующих символов на индикаторах приборов и в виде байта состояния в линию КОП. В этом случае прибор формирует сигнал «ЗАПРОС ОБСЛУЖИВАНИЯ». Системный процессор, обслужив прибор во время последовательного опроса, получает информацию о неисправности данного прибора.

Диагностика прибора будет недостаточной без проверки управляемости прибора по КОП. Поэтому вторым шагом диагностического теста приборов является проверка правильности программирования. Это проверяется программированием прибора на заданный отклик, получением нужного байта-состояния или ожидаемого результата измерения. Таким образом, тестирование прибора состоит из внутреннего диагностического теста и проверки управления прибора в дистанционном режиме по КОП.

Поверка СИ производится в полуавтоматическом (для СИ с ручным управлением) или в полностью автоматическом режимах.

В соответствии с программой, хранящейся в памяти ПЭВМ, подсистема управления через соответствующую линию связи посылает сигналы дистанционного управления на приборы АИС и поверяемые СИ, устанавливая необходимый для данного шага измерений режим работы, диапазон измерения, параметры выдаваемых сигналов и т.д. и включая в коммутирующих устройствах необходимые цепи.

Заданный программой стимулирующий сигнал проходит на поверяемые СИ, который определенным образом реагирует на этот сигнал (измеряет, преобразует и т.д.) и выдает ответный сигнал (отклик) в виде аналогового сигнала или в виде информационного обмена по интерфейсу КОП.

Аналоговый сигнал поступает на измерительный прибор, запрограммированный на его измерение. Результаты измерений выдаются на ПЭВМ, где они запоминаются и обрабатываются (усредняются, сравниваются с допусками и т.д.). Затем ПЭВМ переходит к следующему шагу работы – программирует генератор стимулов на выдачу следующего сигнала, поверяемый СИ – на прием этого сигнала, измеритель – на измерение следующего «отклика» и т.д. В результате обработки полученных данных ПЭВМ делает заключение о состоянии поверяемого СИ.

Программа поверки СИ может выполняться в следующих режимах:

— работа до первого отказа – при появлении несоответствия прибора нормативной документации программа заканчивает работу и прибор сразу бракуется;

— режим выборочной (частичной) поверки – поверка отдельных параметров поверяемого прибора проводится по усмотрению оператора;

— полный режим – прибор поверяется целиком независимо от количества отказов.

Роль поверителя сводится к тому, что он подключает поверяемый прибор к системе, запускает программу, в соответствии с которой с помощью устройства управления и управляющего коммутатора осуществляется коммутация необходимых приборов, цепей и сигналов, а также установка нужного режима работы и обработка результатов измерений. В конце процесса поверки на печать выдается протокол поверки.

Комплекс обслуживается расчетом в составе 7 человек (3 человека с высшим образованием и 4 человека со средним образованием).

Аппаратура комплекса может быть в одном помещении или же рассредоточена посистемно в различных соответствующих отделениях МВЧП.

Метрологическая автономность комплекса определяется внутренней системой метрологического обслуживания, которая обеспечивает самоповерку почти всех СИ комплекса, за исключением отдельных приборов, поверку которых необходимо проводить во внешних метрологических органах (не более 3-5 приборов в год).

Источник