Конспект по дисциплине метрология БГУИР. Метрология и измерения Содержание
 Скачать 5.83 Mb.
|
|
2.9 Автоматизация измерений 2.9.1 Основные направления и принципы автоматизации электрорадиоизмерений Возрастание количества измерений, нарастание сложности аппаратуры, повышение требований к точности, расширение использования математических методов обработки результатов измерений и обнаружения ошибок приводит к значительному росту трудоемкости и стоимости измерений и требует создание специализированных автоматизированных средств измерений. Основные направления автоматизации измерений: 1) разработка средств измерений, в которых все необходимые регулировки выполняются автоматически, либо вообще не требуются; 2) замена косвенных измерений прямыми, и создание многофункциональных комбинированных приборов; 3) разработка панорамных измерительных приборов; 4) применение микропроцессоров (МП) и разработка на их основе приборов со встроенным интеллектом; 5) разработка измерительно-вычислительных комплексов (ИВК), имеющих в своем составе процессоры с необходимым периферийным оборудованием и программным обеспечением; 6) создание на базе ИВК как универсального ядра информационных измерительных систем (ИИС). 2.9.2 Применение микропроцессоров в измерительных приборах В измерительных приборах МП выполняет следующие функции: 1) управление процессом измерений, отдельными узлами и прибором в целом; 2) обработка измерительной информации, преобразование результатов измерений и представление их на экране дисплея в различных форматах; 3) автоматическая коррекция систематических погрешностей с использованием математических моделей; 4) расширяет функциональные возможности прибора (например современные цифровые осциллографы помимо временных и амплитудных измерений позволяют измерять частотные параметры, проводить анализ спектров сигналов, статических характеристик и так далее); 5) диагностика неисправностей и самокалибровка. Примеры использования МП в измерительных приборах показаны на рисунках 2.61 и 2.62. На рисунке 2.61 приведена обобщенная структурная схема цифрового осциллографа.  МПС – микропроцессорная схемаОбобщенная структурная схема скалярного анализатора с МП приведена на рисунке 2.62   ГКИ – генератор качающейся частоты; КОП – канал общего пользования. 2.9.3 Измерительно-вычислительные комплексы Измерительно-вычислительный комплекс (ИВК) – автоматизированное средство измерений, имеющее в своем составе микропроцессоры (МП) с необходимым периферийным оборудованием, измерительные и вспомогательные устройства, управляемые от МП, и программное обеспечение комплекса. Номенклатура входящих в ИВК компонентов и определяет конкретную область его применения. Но независимо от области применения ИВК должны выполнять следующие функции: измерение электрических величин; управление процессом измерений; управление воздействиями на объект измерения; представление оператору результатов измерения в заданной форме. Для выполнения этих функций ИВК должен обеспечивать восприятие, преобразование и обработку сигналов от первичных измерительных преобразователей (датчиков или приборов), управление ими и другими компонентами, входящими в состав ИВК, а также выработку нормализованных сигналов воздействия на объект измерения, оценку точности измерений и представление результатов измерений в стандартной форме. ИВК по назначению классифицируются на: 1) типовые – для решения широкого круга типовых задач автоматизации измерений, испытаний и так далее; 2) специализированные – для решения уникальных задач автоматизации измерений; 3) проблемные – для решения широко распространенной, но специфической задачи автоматизации измерений. В состав ИВК входят технические и программные компоненты. Программные компоненты включают в себя системное и общее прикладное программное обеспечение. В зависимости от конкретных требований проектируются одноуровневые и многоуровневые ИВК. В одноуровневых ИВК вся измерительная периферия соединена непосредственно с интерфейсом центрального процессора. В многоуровневых ИВК вычислительная мощность распределена между различными уровнями. Обобщенная структурная схема одноуровневого ИВК представлена на рисунке 2.63. 2.9.4 Информационные измерительные системы Информационно-измерительная система (ИИС) – совокупность функционально объединенных измерительных, вычислительных и других технических средств, предназначенная для получения измерительной информации, ее преобразования и обработки с целью представления в удобном потребителю виде, либо автоматического осуществления логических функций контроля, диагностики и идентификации. В зависимости от назначения и выполняемых функций ИИС делятся: 1) измерительные системы; 2) системы автоматического контроля; 3) технической диагностики. 4) распознавание образцов (идентификации). Для ИИС характерна не только автоматизация таких процедур как регистрация, сбор и передача результатов измерений, но и проведение измерительного эксперимента при активном воздействии на объект исследования в соответствии с принятым планом. Оператор имеет возможность вмешиваться в ход эксперимента и корректировать его в режиме диалога.    Обобщенная структурная схема ИИС приведена на рисунке 2.64. Типовые устройства ИИС определяются структурой используемого ИВК. Дополнительными являются следующие устройства: - датчики, непосредственно воспринимающие от объекта исследования измеряемые величины и преобразующие их в изменение какого-либо параметра электрического сигнала или цепи; - нормализующие преобразователи, необходимые для преобразования неунифицированных сигналов датчиков в унифицированные аналоговые или цифровые сигналы; - АЦП; -  коммутаторы, осуществляющие поочередное подключение входных сигналов на общий выход.2.9.5 Агрегатирование средств измерений Агрегатирование это метод стандартизации, который позволяет создавать новые изделия путем компоновки их из ограниченного числа унифицированных функциональных частей (деталей, блоков, узлов или приборов). Важное значение для внедрения агрегатирования имеет совместимость, которая подразделяется на информационную, энергетическую, конструктивную, метрологическую, эксплуатационную, надежностную. 2.9.5.1 Общие сведения об интерфейсах агрегатных комплексов средств измерений Интерфейс регламентирует правила обмена всеми видами информации между устройством, образующие какую-либо систему. Он включает в себя аппаратные средства и протокол. Протокол – совокупность правил, устанавливающих единые принципы взаимодействия подсистем. Применительно к ИВК и ИИС интерфейс обеспечивает информационную совместимость входящих в них аппаратных средств. Основные классификационные признаки интерфейсов: – способ соединения средств измерений и автоматизации (СИА); – способ передачи информации; – принцип обмена информации; режим передачи информации. По способу соединения СИА интерфейсы подразделяются на: магистральные, радиальные, цепочечные, смешанные. Схема интерфейса с магистральной структурой изображена на рисунке 2.65.  Рисунок 2.65  Для этой структуры характерно то, что сигналы, возникающие во всех шинах интерфейса, доступны сразу всем СИА, но в каждый момент времени только один абонент (СИА) может обмениваться информацией по интерфейсу. На рисунке 2.66,а изображена схема интерфейса с радиальной структурой; на рисунке 2.66,б – с цепочной, а на рисунке 2.66,в – со смешанной. По способу передачи информации интерфейсы подразделяются на: параллельные, последовательные, параллельно-последовательные. В ИИС и ИВК используются параллельно-последовательные интерфейсы, в которых сочетается быстродействие параллельных и меньшая аппаратная сложность последовательных. По принципу обмена информацией интерфейсы подразделяются на: синхронные и асинхронные. Наиболее часто используются асинхронные интерфейсы, которые позволяют сопрягать устройства с различным быстродействием. В зависимости от режима обмена информацией различают интерфейсы: с двусторонней одновременной передачей, с двусторонней поочередной передачей, с односторонней передачей.  Раздел 3 основы стандартизации 3.1 Сущность стандартизации, ее цели и задачи. Государственная система стандартизации Цели и задачи установлены законом РБ № 282-3 от 5 января 2004 г. «О техническом нормировании и стандартизации» (ТНиС). Этот закон регулирует отношения, возникающие при разработке, утверждении и применении технических требований к продукции, процессам, протекающим на всех этапах жизненного цикла продукции, или оказания услуг. Закон направлен на обеспечение единой государственной политики в указанных областях. Объекты ТНиС – продукция, процессы, услуги. Технические требования – технические нормы, правила, характеристики или иные требования к объектам ТНиС. Техническое нормирование – деятельность по установлению обязательных для исполнения технических требований, связанных с безопасностью процессов, продукции, услуг. Безопасность – их соответствие техническим требованиям, предусматривающим отсутствие недопустимого риска причинения вреда жизни, здоровью и наследственности человека, имуществу и окружающей среде. Стандартизация – деятельность по установлению технических требований в целях их всеобщего и многократного применения в отношении многократно повторяющихся задач и направленное на достижение оптимальной степени упорядочения в области разработки, производства, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и утилизации продукции или оказания услуг. Технический регламент – технический нормативный правовой акт (ТНПА), разработанный в процессе технического нормирования, устанавливающий непосредственно и (или) путём ссылки на технические кодексы установившейся практики (ТКП) или государственные стандарты РБ (СТБ) обязательные для соблюдения технические требования, связанные с безопасностью. Технический кодекс практики – ТНПА, разработанные в процессе стандартизации и содержащие технические требования к процессам жизненного цикла продукции или оказания услуг. Эти требования основываются на результатах установившейся практики. Стандарт – ТНПА, разработанное в процессе стандартизации, на основе согласия большинства заинтересованных сторон (субъекты ТНС) и содержащие технические требования к продукции, процессам и услугам. Уровни стандартов (категории): Международный стандарт (МС) – стандарт применяется международной организацией по стандартизации (ISO). Межгосударственный (региональный) стандарт – применяется межгосударственной или региональной организации по стандартизации. Для СНГ – ГОСТ Государственные стандарты РБ (СТБ) – утверждаются Госстандартом РБ Стандарты организаций или предприятий – утверждаются юридическим лицом или ЧП. Технические условия – ТНПА разработанные в процессе стандартизации, утверждаемый юридическим лицом или индивидуальным предпринимателем и и содержащие технические требования к конкретному типу, марке, модели, виду реализуемой продукции или услуги, включая методы контроля и правила приёмки. Государственная регистрация ТНПА – присвоение уполномоченными органами регистрационных номеров этим ТНПА с целью их учета и индентификации. Система технического нормирования и стандартизации – это совокупность ТНПА субъектов технического нормирования ИС, а также правил и процедур функционирования этой системы в целом. Основные положения этой системы устанавливаются рассматриваемым законом и другими законодательными актами РБ, ориентированными на этот вид деятельности. Эти основные положения развиваются затем в такие ТНПА, как государственные стандарты РБ и технические кодексы установившейся практики. Субъектами ТНиС являются: – РБ в лице уполномоченных государственных органов; – Юридические и физические лица, в т.ч. и индивидуальные предприниматели; – иностранные юридические лица и иностранные граждане – лица без гражданства. Иные субъекты правоотношений, которые в установленном порядке приобрели права и обязанности в области ТНиС Цели и основные принципы ТНиС 1 Защита жизни, здоровья, наследственности человека, имущества, а также охрана окружающей среды. 2 Повышение конкурентоспособности товаров и услуг. 3 Обеспечение технической и информационной совместимости, а также взаимозаменяемости продукции. 4 Обеспечение единства измерений. 5 Обеспечение национальной безопасности. 6 Устранение технических барьеров в торговле 7 Рациональное использование всех видов ресурсов. Основные принципы ТНПА ТНиС основаны на следующих принципах: 1 Обязательность применения технических регламентов 2 Доступность всех видов ТНПА, а также информация о порядке их разработки, утверждении, и опубликовании для всех заинтересованных лиц. 3 Приоритетное использование международных и региональных стандартов. 4 Использование современных достижений науки и техники, что обеспечивает тем самым опережающий характер ТНиС. 5 Обеспечение права участия всех заинтересованных сторон, а также соответственно технических комитетов по стандартизации в разработке технических кодексов и государственных стандартов. 6 Добровольность применения государственных стандартов. Государственное регулирование в области ТНиС включает: – определение и реализацию единой государственной политики в области ТНиС – формирование и реализацию программ разработки технических регламентов и взаимосвязанных с ними государственных стандартов. Для этого составляются соответствующие планы: межгосударственные и государственные планы стандартизации и технического нормирования. – установление единого порядка разработки и утверждения ТНПА – координация разработки технических регламентов и государственных стандартов, а так же их утверждение – установление порядка официального издания ТР и государственных стандартов, а также опубликование информации о действующих ТНПА – становление порядка официального толкования по вопросам применения ТР, ТКН, и государственных стандартов. Государственное регулирование в области ТНС осуществляется Президентом РБ, Совмином, комитетом по стандартизации, метрологии, сертификации, а так же Министерством архитектуры и строительства (в вопросах архитектуры и строительства) и иными государственными органами в соответствии с законодательством РБ. 1 Госстандарт РБ в плане государственного регулирования в области ТНиС имеет следующие полномочия: 2 Осуществлять реализацию единой государственной политики 3 Осуществлять координацию разработки ТР и государственных стандартов 4 Устанавливать порядок обращения всех видов ТНПА 5 Осуществлять регистрацию ТР, ТКП, СТБ и ТУ, подлежащих такой регистрации 6 Определять виды продукции и услуг, ТУ на которые подлежат регистрации 7 Осуществлять официальное издание СТБ 8 Публиковать информацию о действующих ТНПА 9 Организовывать и проводить систематическую проверку действующих СТБ в условиях их изменения или отмены 10 Осуществлять государственный надзор над соблюдением требований ТНПА 11 Применять в пределах своей компетенции к нарушителям требований ТР меры воздействия предусмотренные действующим в РБ законодательством 12 Участвовать в работе международных и региональных органов стандартизации, метрологии, сертификации. 13 Утверждать по предложению субъектов ТНиС состав технических комитетов по стандартизации , перечень закрепляемых за ними объектов, а также положения об этих комитетах. 14 Создавать национальный фонд ТНПА Госнадзор за соблюдением ТР осуществляется органами государственного регулирования через соответствующих государственных инспекторов. Эти органы имеют право: |