Отхман Н. З.

Тамбовский государственный технический университет, Россия

Метод повышения уровня метрологической надежности проектируемых электронных измерительных средств

Одной из главных характеристик качества электронных измерительных средств (ЭИС) и входящих в их состав аналоговых блоков (АБ), является метрологическая надежность (МН). [1]

Основными показателями МН ЭИС в целом и составляющих их АБ является метрологический ресурс (МР) и вероятность сохранения метрологической исправности .

Задача заключается в разработке метода повышения МН по критерию максимума вероятности сохранения метрологической исправности путем подбора номиналов элементов, обеспечивающих решение задачи вида:

при,, (1) где - вероятность сохранения метрологической исправности; - допустимое значение погрешности; - время; - вектор внешних возмущающих воздействий; - совокупность выходных характеристик ЭИС; - область работоспособности. При этом рассматривается функционирование ЭИС в неизменных нормальных условиях эксплуатации.

Задачи (1) может быть решена в рамках процедуры схемотехнического проектирования исследуемого ЭИС методом, позволяющим определять значения параметров входящих в схему АБ элементов, при которых достигаются требуемые значения показателя МН.

Исследования показали, что наиболее приемлемым при решении задачи оптимального выбора параметров комплектующих элементов является метод конфигураций, который легко может быть реализован при автоматизации оптимального выбора параметров комплектующих элементов измерительных

да

Нет

Расчет

Ранжирование элементов по и выбор элементов, подлежащие замене

Нет

Да

Цикл по числу шагов М в направлении поиска

Нет

Да

Да

Нет

Рис -1 Блок схема алгоритм поиска максимума значения вероятности сохранения метрологической исправности.

средств на персональном компьютере.

Для решения поставленной задачи разработан алгоритм повышения метрологической надежности по критерию максимума вероятности метрологической исправности, представленный на рис 1.

Проверка разработанного алгоритма решения задачи (1) проведена на примере оптимизации блока аналого-импульсного преобразователя (АИП), входящего в состав ЭИС теплофизического контроля свойств объектов. Исходными данными являются номинальные значения элементов, данные о старении параметров элементной базы АИП, и исходное значение вероятности метрологической исправности.

_{Направление оптимизации параметров АИП находится случайным образом, за направление изменения параметров АИП выбирается то, при котором значение вероятности сохранения метрологической исправности АИП в точку контроля наибольшее. Поиск направления параметрической оптимизации АИП и значений вероятности сохранения его метрологической исправности производиться до тех пор, пока не будет достигнуто максимальное значение вероятности метрологической исправности, или не станет ясно, что не удается достигнуть максимального значения вероятности.}

По результатам параметрической оптимизации АИП для нормальных условий эксплуатация получены следующие значения номиналов элементов R2 = 5,6 кОм и С1=0,022 мкФ. Т.к. номинал резистора R2 не является стандартным, заменим R2 на два последовательно соединенных резистора с номиналами R2 = 4,7 кОм, R3 = 1 кОм. Проверка разработанного алгоритм решения задачи (1) проведена на примере оптимизации МН блока АИП, входящего в состав ИИС неразрушающего контроля теплофизический свойств объектов.

Решение задачи (1) показало, что значение вероятности сохранения метрологической исправности составляет = 0,8, то есть решения задачи (1) для данного блока позволило увеличить значение исследуемого показателя МН с = 0,6 до величины = 0,8 за счет изменения номиналов элементов блока.

Таким образом, решение задачи (1) дает возможность существенно повысить значение выбранного показателя МН при проектировании АБ и ЭИС в целом.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Мищенко С.В., Цветков Э.И., Чернышова Т.И. Метрологическая надежность измерительных средств. М.: Машиностроение-1, 2001. 96 с.

2. Автоматизация схемотехнического проектирования: Учеб. пособие для вузов / В.Н. Ильин, В.Т. Фролкин, А.И. Бутко и др.; Под ред. В.Н. Ильина. М.: Радио и связь, 1987- 386 с.