Содержание общие вопросы метрологического обеспечения измерительных систем 9 Брюханов В. А. 9
| Вид материала | Доклад |
- Вопросы по дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация» для подготовки, 69.28kb.
- Организационной основой метрологического обеспечения ОАО «Теплоприбор» является Центр, 31.48kb.
- Совершенствование метрологического обеспечения инклинометрии нефтегазовых скважин 25., 254.4kb.
- Решение IX семинара по вопросам метрологического обеспечения топографо-геодезического, 201.85kb.
- Эталонный комплекс для метрологического обеспечения акустических измерений в твердом, 58.45kb.
- Экзаменационные вопросы по дисциплине «Измерительная техника», 40.7kb.
- Методика приемки из наладки в эксплуатацию измерительных каналов информационно-измерительных, 235.63kb.
- Отдел метрологического обеспечения измерений физико-химических величин, 18.17kb.
- Рабочая программа дисциплины мерительные устройства систем управления, 448.87kb.
- Анализ и синтез измерительных преобразователей с частотным выходным сигналом для информационно-измерительных, 675kb.
Методы решения проблем
метрологического обеспечения
измерительных систем
Некоторые проблемы метрологического обеспечения измерительных систем (ИС) сформулированы в [1, 2] и в рамках существующей нормативно-правовой базы могут быть решены следующим образом.
1. Противоречие между перманентной модернизацией и статусом ИС
Ввод новых измерительных каналов (как количества, так и их типов), новых функций, изменение версии программного обеспечения (т.е. модернизация) приводят владельца единичной ИС (т.е. ИС-2 в терминологии ГОСТ Р 8.596 [3]) к необходимости внесения изменений в тип средства измерений (СИ), зарегистрированный в Государственном реестре СИ, что сопровождается не только финансовыми, но и существенными временными затратами. При этом затраты времени на придание ИС статуса могут превосходить интервал времени между последовательными модернизациями. В результате процесс придания статуса ИС становится перманентным, что фактически приводит к невозможности использования ИС.
До внесения изменений в действующие Правила ПР 50.2.009 [4] эта проблема может быть решена лишь для тех случаев:
– когда изменяется количество, но не типы измерительных каналов,
– когда введение новых функций и изменение версии программного обеспечения не оказывают влияния на метрологические характеристики ИС.
Для того, чтобы изменение количества измерительных каналов не приводило к необходимости повторного утверждения типа ИС-2 (именно утверждения, а не проверки соответствия утверждённому типу – поскольку процедура проверки соответствия утверждённому типу для единичных СИ не предусмотрена), достаточно того, чтобы в описании типа ИС-2 было указано максимальное количество измерительных каналов того или иного типа, которые физически могут быть реализованы в ИС-2, даже если на момент проведения испытаний для целей утверждения типа ИС-2 они фактически не используются. Такое становится возможным, поскольку при проведении испытаний для целей утверждения типа ИС-2 экспериментальным исследованиям подвергаются лишь по нескольку экземпляров представителей измерительных каналов каждого типа. При этом после утверждения типа ИС-2 (и оформления сертификата об утверждении типа и регистрации типа ИС-2 в Государственном реестре СИ) на поверку представляются те измерительные каналы, которые фактически используются владельцем ИС-2. По результатам поверки оформляется свидетельство о поверке ИС-2 (по форме приложения 1а к Правилам ПР 50.2.006 [5]), в котором указываются лишь те измерительные каналы (с указанием их состава – типа и заводских номеров компонентов измерительных каналов), которые по результатам поверки признаны пригодными к применению. В дальнейшем же при вводе новых или изменении состава и количества измерительных каналов (в пределах регламентированного в описании типа максимального значения измерительных каналов каждого типа) свидетельство о поверке подлежит переоформлению. Основанием для этого является пункт 2.7 Правил ПР 50.2.006 [5], в соответствии с которым “поверку средств измерений, предназначенных для измерений (воспроизведения) нескольких величин или имеющих несколько диапазонов измерений, но используемых для измерений (воспроизведения) меньшего числа величин или на меньшем числе диапазонов измерений допускается на основании решения Главного метролога или руководителя юридического лица производить только по тем требованиям нормативных документов по поверке, которые определяют пригодность средств измерений для применяемого числа величин и применяемых диапазонов измерений”.
К этой же проблеме может быть отнесена и ситуация с поэтапным вводом ИС-2 в эксплуатацию, что, несомненно, удобно и может применяться для большинства крупных систем, поскольку позволяет осуществлять ввод ИС-2 частями.
Для того, чтобы введение новых функций и изменение версии программного обеспечения не потребовало повторного утверждения типа ИС-2, достаточно, чтобы указанные изменения не приводили к изменению алгоритмов измерительного преобразования результатов измерений, т.е. не оказывали влияния на метрологические характеристики ИС. Наиболее просто это достигается выполнением рекомендаций МИ 2891 [6], в соответствии с которыми программное обеспечение подразделяется на части, подлежащие и не подлежащие государственному метрологическому контролю и надзору. Такое разделение предоставляет возможность модификации части программного обеспечения, не подлежащей метрологическому контролю, без возникновения проблем с приданием статуса ИС.
2. Оформление результатов первичной поверки ИС после ремонта
Ремонт одного из компонентов (включая замену на однотипный компонент) измерительного канала приводит к необходимости представления ИС на поверку. Как быть в этом случае: проводить поверку всей ИС или только вышедшего из строя измерительного канала? На какой срок должно быть выдано новое свидетельство о поверке ИС? Ответов на эти вопросы в действующей нормативной документации нет, как нет их и в упомянутых выше Правилах ПР 50.2.006 [5], которые требуют определённой корректировки как в части оформления результатов первичной поверки ИС после ремонта, так и в части исчисления даты очередной поверки ИС после ремонта одного из её измерительных каналов.
Выход из сложившейся ситуации достаточно прост. Методика поверки ИС, согласованная Государственным центром испытаний СИ, должна предусматривать различные варианты проведения поверки (совокупности обязательных операций поверки):
– первичной при вводе в эксплуатацию;
– первичной после ремонта (или замены на однотипный) одного из компонентов (в том числе и связующих) измерительного канала;
– первичной после ремонта компьютера (включая замену элементов системного блока, исключая замену монитора, принтера и т.п.);
– первичной после ремонта связующих компонентов ИС;
– первичной после переустановки операционной системы компьютера, программного обеспечения ИС той же версии;
– периодической.
Такой подход позволяет сократить объём экспериментальных исследований при проведении первичной поверки после ремонта.
Так, в случае ремонта (или замены на однотипные) компонентов ИС целесообразно проводить экспериментальные исследования лишь в объёме изменений, вносимых в ИС, с обязательным переоформлением свидетельства о поверке с сохранением без изменений даты действия свидетельства о поверке. Следует помнить, что дата действия свидетельства о поверке может быть изменена лишь при выполнении поверки в полном объёме.
При замене же отдельных компонентов компьютера ИС (за исключением “жёсткого” диска) целесообразно ограничиться проведением операции опробования, а при замене компьютера (или его “жёсткого” диска), а также при переустановке операционной системы и/или программного обеспечения ИС – операций опробования и проверки погрешности вычислений (либо погрешности сложных измерительных каналов – в терминологии ГОСТ Р 8.596 [3]).
В том же случае, если методикой поверки не предусмотрены различные варианты поверки, перечисленные выше, поверка ИС должна проводиться в полном объёме.
3. Достоверность результатов измерений, получаемых
с помощью сложных измерительных каналов ИС
При получении результата косвенных (а также совместных или совокупных) измерений с помощью сложных измерительных каналов ИС, результаты прямых измерений, на основании которых выполняются расчёты, обычно недоступны пользователю, а потому оценить границы погрешности результата косвенных измерений можно лишь с колоссальным запасом. Это обусловлено тем, что один и тот же результат косвенных измерений может быть получен при различных комбинациях результатов прямых измерений [7]. Именно поэтому в ГОСТ 26.203 [8] рекомендуется вместе с результатом косвенных измерений выводить и оценку границ погрешности полученного результата, однако на сегодняшний день эта справедливая рекомендация не реализована в известных автору измерительно-вычислительных комплексах и ИС.
Такой подход позволил бы повысить достоверность большинства результатов косвенных измерений в силу того, что очень немногие из получаемых результатов могли бы быть получены самыми “неудачными” комбинациями результатов прямых измерений из множества комбинаций, дающих тот же результат косвенных измерений. Использование такого подхода наиболее эффективно в системах учёта, т.к. при суммировании множества результатов измерений, фактические границы погрешности результата суммирования должны быть далеко от границ погрешности, полученных для самых “неудачных” комбинаций результатов прямых измерений.
Дальнейшее повышение достоверности возможно за счёт уменьшения границ дополнительных погрешностей путём измерений фактически сложившихся (или границ диапазона фактически сложившихся за короткие интервалы времени) условий эксплуатации компонентов и использования полученных результатов измерений (а не границ диапазона условий эксплуатации, регламентированных в технической документации) для оценки границ погрешности результатов косвенных измерений.
4. Метрологическое обеспечение сложных измерительных каналов ИС
Для подтверждения соответствия метрологических характеристик измерительных каналов ИС установленным нормам наиболее широко применяются расчётно-экспериментальные методы, что обусловлено сокращением объема экспериментальных исследований при приемлемой достоверности. Зачастую эксперимент сводится к поэлементной поверке компонентов измерительных каналов ИС и некоторым расчётам границ погрешности, проводимым на основе нормированных метрологических характеристик компонентов и предельных значений влияющих величин рабочих условий эксплуатации компонентов ИС. В результате расчёты всегда дают одни и те же результаты, хотя и завышенные. Именно поэтому описанный подход неоднократно подвергался критике, поскольку даёт основания для сомнительных предложений о том, что подтверждение соответствия метрологических характеристик сложных измерительных каналов ИС установленным нормам проводить нецелесообразно.
Указанные предложения обычно сводятся к следующему.
При утверждении типа ИС проводить:
– проверку пригодности к применению СИ, входящих в состав сложных измерительных каналов ИС (путём рассмотрения результатов поэлементной поверки каждого из них);
– проверку работоспособности сложных измерительных каналов;
– расчёт границ погрешности сложных измерительных каналов,
в то время как при поверке ИС ограничиться проведением первых двух пунктов.
Следует отметить, что к перечисленным проверкам целесообразно добавить:
– проверку рабочих условий эксплуатации компонентов ИС [9];
– проверку взаимного влияния каналов;
– комплектную (или частично комплектную, т.е. без датчиков) проверку метрологических характеристик измерительных каналов в рабочих условиях эксплуатации ИС (при наличии соответствующих эталонов) [3].
Что же касается расчётов, то целесообразно их выполнять в соответствии с рекомендациями пункта 3 настоящего сообщения. Кроме того, при расчётах следует учесть [1]:
– невысокую достоверность функций влияния влияющих величин, нормированных для СИ, входящих в состав измерительных каналов;
– погрешность адекватности модели СИ, возникающую ввиду того, что нормирование функций влияния осуществляется лишь для величин, действующих на СИ отдельно, хотя в действительности они воздействуют одновременно;
– возможную коррелированность влияющих величин, воздействующих на компоненты измерительного канала.
Проведение дополнительных проверок и расчётов, основанных на использовании фактических значений величин, а не диапазонов их изменения, безусловно, повысит достоверность результатов метрологического обеспечения измерительных каналов ИС.
5. Метрологическое обеспечение программного обеспечения ИС
Кроме вопросов придания статуса программному обеспечению путём аттестации (верификации, сертификации), которые в случае ИС проще всего решаются путём нормирования погрешности измерительных каналов совместно с программным обеспечением [6], необходимо решить вопросы минимизации проверок программного обеспечения на различных этапах жизненного цикла ИС.
По мнению автора, на этапе утверждения типа ИС (кроме проверок документации) и на этапе первичной поверки при вводе ИС в эксплуатацию целесообразно проводить следующие проверки, рекомендованные МИ 2891 [6]:
а) идентификация – проверка версии программного обеспечения и контрольной суммы;
б) опробование – проверка функционирования всех измерительных каналов и функций, реализуемых с помощью ИС;
в) проверка погрешности вычислений (при нормировании погрешности вычислений) или погрешности сложных измерительных каналов (при нормировании погрешности измерительных каналов совместно с программным обеспечением);
г) проверка защиты от несанкционированного доступа к хранимым результатам измерений и к настройкам программного обеспечения;
Вместе с тем на этапе первичной поверки после ремонта ИС проведение проверки по пункту г) нецелесообразно, а проверку по пункту в) достаточно выполнять лишь в объёме вносимых изменений. При выполнении же периодической поверки ИС достаточно ограничиться проведением проверок по пунктам а) и б).
Проблемы метрологического обеспечения ИС, требующие решения
К нерешённым проблемам метрологического обеспечения ИС относятся:
– низкая контролепригодность ИС, следствием которой является очевидное противоречие: мощные возможности автоматизации самой ИС с одной стороны и большой объем непроизводительного ручного труда при испытаниях ИС (и колоссальные временные затраты!) – с другой;
– недопустимость не только демонтажа некоторых компонентов для проведения поверки в нормальных условиях, но даже временной остановки части измерительных каналов ИС для проведения технического обслуживания,
– реализация функций ИС на время контроля её метрологических характеристик.
Литература
1. Данилов А.А. Метрологическое обеспечение измерительных систем. – Главный метролог, 2004, №№ 1, 3, 5; 2005, №1.
2. Данилов А.А. Правовые и организационные проблемы метрологического обеспечения, возникающие при эксплуатации измерительных систем. – Измерительная техника, 2004, №10.
3. ГОСТ Р 8.596-2002. ГСИ. Метрологическое обеспечение измерительных систем. Основные положения.
4. ПР 50.2.009-94. ГСИ. Порядок проведения испытаний и утверждения типа средств измерений.
5. ПР 50.2.006-94. ГСИ. Порядок проведения поверки средств измерений.
6. МИ 2891-2004. ГСИ. Общие требования к программному обеспечению средств измерений.
7. Новицкий П.В., Зограф И.А. Оценка погрешностей результатов измерений. – Л.: Энергоатомиздат, 1991. – С. 120-122.
8. ГОСТ 26.203–81. Комплексы измерительно-вычислительные. Признаки классификации. Общие требования.
9. Гривастов Д., Кондаков В.В., Кузовников В., Шейнин Э.М. Осо-бенности поверки АИИС КУЭ. – Энергосбережение, 2005, №2.
Автор
Данилов Александр Александрович – зам. директора ФГУ “Пензенский центр стандартизации, метрологии и сертификации”, д.т.н., профессор
Россия, 440028, Пенза, ул. Комсомольская, 20 www.pcsm.sura.ru
Тел. (841-2) 49-51-90, факс (841-2) 49-82-63, 49-85-00
E-mail: danilov@sura.ru