Чернышова Т.И., Каменская М.А.

Тамбовский государственный технический университет (ТГТУ), Россия

Информационная система анализа метрологической исправности электронных измерительных средств

Для получения достоверной информации о метрологической исправности проектируемых электронных измерительных средств (ЭИС) необходимо проведение экспериментальных исследований образцов таких измерительных средств, при этом срок проведения экспериментов соизмерим с длительностью предстоящей эксплуатации ЭИС. Это обстоятельство увеличивает длительность процесса проектирования ЭИС. При использовании разработанной информационной системы анализа (ИСА) не требуется проводить длительные эксперименты по определению долговременной стабильности метрологических характеристик ЭИС.

В основе ИСА лежит математическое моделирование нестационарных случайных процессов изменения во времени метрологических характеристик исследуемых ЭИС с использованием аппарата аналитико-вероятностного прогнозирования [1].

Разнообразие элементной базы ЭИС и соответствующих ей математических моделей приводит к необходимости создания базы данных номиналов элементов проектируемых ЭИС и математических моделей изменения во времени составляющих ЭИС параметров. Интерфейс ИСА позволяет добавить в библиотеку новые данные, незаложенные ранее в нее разработчиком.

ИСА реализует статистическое моделирование временных изменений МХ ЭИС и формирует математическую модель изменения во времени МХ, которая представляет совокупность аналитических зависимостей, полученных для функций изменения во времени математического ожидания и функций, характеризующих изменение во времени границ отклонения возможных значений МХ от ее математического ожидания , где – изменение во времени среднеквадратического отклонения исследуемой метрологической характеристики, постоянный коэффициент, выбираемый в зависимости от заданного уровня доверительной вероятности и закона распределения метрологической характеристики.

ИСА позволяет производить выбор оптимального математического описания изменения во времени МХ ЭИС с выводом результатов в таблицы и построением соответствующих графических зависимостей, исходя из возможного вида аппроксимационных зависимостей для функций и .

Наиболее приемлемыми являются нелинейные математические модели процессов изменения во времени МХ:

– экспоненциальные вида

– логарифмические вида

– полиномиальные

– рациональные

– авторегрессионные

где коэффициенты математической модели; время эксплуатации; коэффициенты математической модели;; степень полинома; – среднее значение математического ожидания МХ, – значение математического ожидания МХ в момент времени , – значение математического ожидания МХ в момент времени .

Наличие минимальной погрешности аппроксимации является критерием для выбора математической модели в каждом конкретном случае. На основе проведенного моделирования полученные результаты отображаются в виде таблиц, определяющих значения параметров закона распределения исследуемой МХ в различные моменты времени эксплуатации, и графических зависимостей для исследуемых МХ.

Разработанная ИСА позволяет выработать рекомендации на этапе эксплуатации, а именно, в зависимости от темпа изменения метрологической характеристики, определяемой по математической модели, оценить величину межповерочных интервалов (МПИ), а также скорректировать величину МПИ адаптивно с учетом временного дрейфа метрологической характеристики. Метод базируется на допущении о том, что в рассматриваемом ЭИС величина степени накопления метрологических дефектов остается постоянной, что определяется по построенной априори математической модели изменения во времени МХ. При приближении к метрологическому отказу и увеличении скорости временного изменения МХ сокращается величина МПИ.

ИСА производит также построение графиков для определения минимального и максимального числа измерений метрологических характеристик при поверках.

Предложенная ИСА позволяет за существенно малые сроки без проведения долговременных испытаний на метрологическую стабильность прогнозировать состояние нормируемых МХ на этапе предстоящей эксплуатации, обоснованно выбирать сроки поверок, и в конечном итоге – проектировать ЭИС с более высокими характеристиками качества.

Литература:

1. Мищенко С.В Метрологическая надежность измерительных средств/ Мищенко С.В., Цветков Э.И., Чернышова Т.И.,- М.: Машиностроение-1, 2001.96 с.