ЭУМК "Метрология, стандартизация, сертификация и техническое регулирование"

Основные положения Государственной системы стандартизации Российской Федерации и систем (комплексов) общетехнических и организационно-методических стандартов

Содержание:

1 Метрология

Направления метрологии

Объекты метрологии

Виды измерений

Характеристики измерений

2 Стандартизация

Задачи стандартизации

Принципы стандартизации

Методы стандартизации

Прикладные методы стандартизации

Диаграмма Исикава

Развертывание функций качества

Стрелочная диаграмма

Древовидная диаграмма

3 Сертификация

Штриховое кодирование информации

Под метрологией подразумевается наука об измерениях, о существующих средствах и методах, помогающих соблюсти принцип их единства, а также о способах достижения требуемой точности.

Происхождение самого термина «метрология» возводят к двум греческим словам: metron, что переводится как «мера», и logos – «учение». Бурное развитие метрологии пришлось на конец ХХ в. Оно неразрывно связано с развитием новых технологий. До этого метрология была лишь описательным научным предметом. Таким образом, можно сказать, что метрология изучает:

1) методы и средства для учета продукции по следующим показателям: длине, массе, объему, расходу и мощности;

2) измерения физических величин и технических параметров, а также свойств и состава веществ;

3) измерения для контроля и регулирования технологических процессов.

1) общая теория измерений;

2) системы единиц физических величин;

3) методы и средства измерений;

4) методы определения точности измерений;

5) основы обеспечения единства измерений, а также основы единообразия средств измерения;

6) эталоны и образцовые средства измерений;

7) методы передачи размеров единиц от образцов средств измерения и от эталонов рабочим средствам измерения.

1) единицы измерения величин;

2) средства измерений;

3) методики, используемые для выполнения измерений и т. д.

Метрология включает в себя: во-первых, общие правила, нормы и требования, во-вторых, вопросы, нуждающиеся в государственном регламентировании и контроле. И здесь речь идет о:

1) физических величинах, их единицах, а также об их измерениях;

2) принципах и методах измерений и о средствах измерительной техники;

3) погрешностях средств измерений, методах и средствах обработки результатов измерений с целью исключения погрешностей;

4) обеспечении единства измерений, эталонах, образцах;

5) государственной метрологической службе;

6) методике поверочных схем;

7) рабочих средствах измерений.

Прямое измерение — измерение, при котором искомое значение физической величины получают непосредственно.

Косвенное измерение — определение искомого значения физической величины на основании результатов прямых измерений других физических величин, функционально связанных с искомой величиной.

Совместные измерения — проводимые одновременно измерения двух или нескольких неодноимённых величин для определения зависимости между ними.

Совокупные измерения — проводимые одновременно измерения нескольких одноимённых величин, при которых искомые значения величин определяют путем решения системы уравнений, получаемых при измерениях этих величин в различных сочетаниях.

Равноточные измерения — ряд измерений какой-либо величины, выполненных одинаковыми по точности средствами измерений в одних и тех же условиях с одинаковой тщательностью.

Неравноточные измерения — ряд измерений какой-либо величины, выполненных различающимися по точности средствами измерений и (или) в разных условиях.

Однократное измерение — измерение, выполненное один раз.

Многократное измерение — измерение физической величины одного и того же размера, результат которого получен из нескольких следующих друг за другом измерений, то есть состоящее из ряда однократных измерений

Статическое измерение — измерение физической величины, принимаемой в соответствии с конкретной измерительной задачей за неизменную на протяжении времени измерения.

Динамическое измерение — измерение изменяющейся по размеру физической величины.

Абсолютное измерение — измерение, основанное на прямых измерениях одной или нескольких основных величин и (или) использовании значений физических констант.

Относительное измерение — измерение отношения величины к одноименной величине, играющей роль единицы, или измерение изменения величины по отношению к одноименной величине, принимаемой за исходную.

1) метод, которым проводятся измерения;

2) принцип измерений;

3) погрешность измерений;

4) точность измерений;

5) правильность измерений;

6) достоверность измерений.

Единство измерений - состояние измерений, при котором их результаты выражены в допущенных к применению в Российской Федерации единицах величин, а показатели точности измерений не выходят за установленные границы.

Стандартизация - деятельность по установлению правил и характеристик в целях их добровольного многократного использования, направленная на достижение упорядоченности в сферах производства и обращения продукции и повышение конкурентоспособности продукции, работ или услуг.

- повышение уровня безопасности жизни и здоровья граждан, имущества физических и юридических лиц, государственного и муниципального имущества, объектов с учетом риска возникновения чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера, повышение уровня экологической безопасности, безопасности жизни и здоровья животных и растений;

- обеспечение конкурентоспособности и качества продукции (работ, услуг), единства измерений, рационального использования ресурсов, взаимозаменяемости технических средств (машин и оборудования, их составных частей, комплектующих изделий и материалов), технической и информационной совместимости, сопоставимости результатов исследований (испытаний) и измерений, технических и экономико-статистических данных, проведения анализа характеристик продукции (работ, услуг), исполнения государственных заказов, добровольного подтверждения соответствия продукции (работ, услуг);

- содействие соблюдению требований технических регламентов;

- создание систем классификации и кодирования технико-экономической и социальной информации, систем каталогизации продукции (работ, услуг), систем обеспечения качества продукции (работ, услуг), систем поиска и передачи данных, содействие проведению работ по унификации.

1. Принцип добровольности стандартов реализуется в процессе принятия решения о применении стандарта. Если было принято решение применять какой-либо стандарт, то хозяйствующий субъект обязан осуществлять свою деятельность таким образом, чтобы она полностью соответствовала принятому стандарту.

2. При разработке и утверждении стандартов должны учитываться законные интересы заинтересованных лиц.

3. За основу национальных стандартов должны приниматься Международные стандарты. Данный принцип может не выполняться, если применение Международных стандартов в качестве основы национальных признано невозможным.

4. Стандартизация не должна препятствовать нормальному товарообороту больше, чем это необходимо для ее осуществления.

5. Все элементы системы, подвергнутой стандартизации, должны быть совместимы.

6. Все принятые стандарты должны быть максимально динамичны, т. е. должны своевременно адаптироваться к достижениям научно-технического прогресса.

7. Стандартизация должна быть эффективной, т. е. стандартизация должна давать либо экономический, либо социальный эффект.

8. Стандарты не должны противоречить друг другу или техническим регламентам, не должны создавать барьеров в международной торговле.

9. Все стандарты должны быть четко сформулированы и не должны допускать двусмысленных трактовок.

10. Стандарты для готовой продукции должны быть непосредственно связаны со стандартами составных частей или сырья, из которого данная продукция была изготовлена.

11. Стандартизация должна проводиться таким образом, чтобы выполнение установленных стандартов в дальнейшем могло быть объективно проверено.

Метод стандартизации – это совокупность средств достижения целей стандартизации. Рассмотрим основные методы стандартизации.

Основными методами проведения стандартизации являются:

1. Упорядочение объектов стандартизации является универсальным методом стандартизации товаров, работ и услуг. Данный метод систематизирует разнообразие продукции.

2. Параметрическая стандартизация – стандартизация, направленная на фиксирование оптимальных численных значений параметров, определяющихся строгой математической закономерностью.

3. Унификация продукции – рациональное сокращение до оптимального уровня числа типов объектов одного функционального назначения. Унификация включает в себя: классификацию и ранжирование, селекцию и симплификацию, типизацию и оптимизацию объектов стандартизации.

Систематизация объектов стандартизации представляет собой последовательное, научно обоснованное классифицирование и ранжирование конкретных объектов стандартизации.

Селекция объектов стандартизации – это отбор целесообразных для дальнейшего производства и применения объектов стандартизации.

Симплификация – деятельность, выявляющая объекты стандартизации, которые нецелесообразно применять для производства.

Типизация объектов стандартизации – это разработка и утверждение типовых объектов или образцов.

Оптимизация объектов стандартизации – деятельность, определяющая оптимальные главные параметры и значения остальных показателей, необходимых для данного уровня качества.

4. Агрегатирование. Данный метод заключается в конструировании машин и приборов из определенного числа унифицированных деталей, связанных между собой функционально и геометрически.

5. Комплексная стандартизация. При данном методе стандартизации целенаправленно и планомерно утверждается и используется комплекс взаимосвязанных требований к объекту стандартизации и его составляющим для получения оптимального решения проблемы.

6. Опережающая стандартизация заключается в установлении прогрессивных по отношению к достигнутому уровню требований, которые, согласно прогнозам, будут оптимальными в последующее время.

Результат процесса зависит от многочисленных факторов, между которыми существуют отношения типа причина — следствие (результат). Мы можем определить структуру или характер этих многофакторных отношений благодаря систематическим наблюдениям. Трудно решить сложные проблемы, не зная этой структуры, которая представляет собой цепь причин и результатов. Диаграмма причин и следствий — средство, позволяющее выразить эти отношения в простой и доступной форме.

Причинно-следственная диаграмма — инструмент, позволяющий выявить наиболее существенные факторы (причины), влияющие на конечный результат (следствие).

В 1953 г. профессор Токийского Университета Каору Исикава, обсуждая проблему качества на одном заводе, суммировал мнение инженеров в форме диаграммы причин и результатов. Считается, что тогда этот подход был применен впервые, но еще раньше сотрудники профессора Исикавы пользовались этим методом для упорядочения факторов в своей научно-исследовательской работе. Когда же диаграмму начали применять на практике, она оказалась весьма полезной и скоро стала широко использоваться во многих компаниях Японии и получила название диаграммы Исикавы. Она была включена в японский промышленный стандарт (JIS) на терминологию в области контроля качества и определяется в нем следующим образом: диаграмма причин и результатов — диаграмма, которая показывает отношение между показателем качества и воздействующими на него факторами.

Порядок построения диаграмм

Для производства качественных изделий и процессов необходимо наиболее важным показателям качества (являющимся следствием) поставить в соответствие различные факторы производства (составляющие системы причинных факторов). Затем через воздействие на отрицательные факторы правильно подобранными мерами процесс вводят в стабильное состояние. Для этого важно понимать и контролировать зависимость между характеристиками качества (следствием) и параметрами процесса (системой причинных факторов). При этом удобно использовать причинно-следственную диаграмму, приведенную на рисунке 1, которую из-за своего внешнего вида часто называют "рыбьей костью" или "рыбьим скелетом".

Рисунок 1 - Причинно-следственная диаграмма с разделением причин по уровням (для пояснения "рыбьей кости"): 1 — система причинных факторов; 2 — показатель качества (следствие); А, В,... — главные причины (или причины 1-го уровня); A₁, B₁... — причины 2-го уровня; А₂,В₂... — причины 3-го уровня и т.д.

Как показано на рисунке 1, показатели качества (2), являющиеся "хребтом" этого скелета и в то же время следствием (результатом) различных причин (факторов), — причиныА, причины В и т.д. На рисунке 1 они обозначены стрелками, которые называют "большими костями". Эти причины являются, в свою очередь, следствием других причин: A₁А₂, ...(для следствия A); B₁B₂, ... (для следствия В) и т.д. ("средние кости"). Все они также обозначены стрелками, направленными к соответствующим следствиям. Вторичным причинам могут соответствовать третичные причины — и т.д. ("малые кости").

"Большие кости" соответствуют главным причинам или причинам 1-го уровня, а "средние" и "малые" — причинам более низкого уровня.

При поиске причин важно помнить, что показатели качества, являющиеся следствием процесса, обязательно испытывают разброс. Поиск факторов, оказывающих особенно большое влияние на разброс показателей качества изделия (т.е. на результат), называют исследованием причин.

Таким образом, причинно-следственная диаграмма позволяет выявить и систематизировать различные факторы и условия (например, исходные материалы, условия операций, станки и оборудование, операторы), оказывающие влияние на рассматриваемую проблему (на показатели качества). Информация о показателях качества для построения диаграммы собирается из всех доступных источников; используются журнал регистрации операций, журнал регистрации данных текущего контроля, сообщения рабочих производственного участка и т.д. При построении диаграммы выбираются наиболее важные с технической точки зрения факторы. Для этой цели широко используется экспертная оценка. Очень важно проследить корреляционную зависимость между причинными факторами (параметрами процесса) и показателями качества. В этом случае параметры легко поддаются корреляции. Для этого при анализе дефектов изделий их следует разделить на случайные и систематические, обратив особое внимание на возможность выявления и последующего устранения в первую очередь причины систематических дефектов.

В настоящее время причинно-следственная диаграмма используется во всем мире применительно не только к показателям качества продукции, но и к другим областям.

Пример диаграммы Исикавы для анализа брака продукции показан на рисунке 2.

Рисунок 2 - Диаграммы Исикавы для анализа брака продукции

Диаграмма Парето – инструмент, позволяющий распределить усилия для разрешения возникающих проблем и выявить основные причины, с которых нужно начинать действовать.

Диаграмма Парето является одним из эффективных методов обеспечения качества.

Обеспечение качества базируется на принципе профилактики дефектов на всех этапах жизненного цикла продукции. Залогом стабилизации качества продукции является, прежде всего, анализ причин дефектов и устранение этих причин. Для решения этих задач целесообразно пользоваться методами обеспечения качества.

QFD (Quality Function Deployment - развертывание функций качества) - это экспертный метод, использующий табличный метод представления данных, причем со специфической формой таблиц, которые получили название "домиков качества".

Развертывание Функции Качества (QFD) — это систематизированный путь развертывания нужд и пожеланий потребителя через развертывание функций и операций деятельности компании по обеспечению такого качества на каждом этапе жизненного цикла вновь создаваемого продукта, которое бы гарантировало получение конечного результата, соответствующего ожиданиям потребителя.

Основная идея технологии QFD заключается в понимании того, что между потребительскими свойствами и нормируемыми в стандартах, технических условиях параметрами продукта существует большое различие.

Вспомогательные показатели качества важны для производителя, но не всегда существенны для потребителя. Идеальным случаем был бы такой, когда производитель мог проконтролировать качество продукции непосредственно по фактическим показателям, но это, как правило, невозможно, поэтому он пользуется вспомогательными показателями.

Технология РФК - это последовательность действий производителя по преобразованию фактических показателей качества изделия в технические требования к продукции, процессам и оборудованию.

Другие названия метода: "Сетевой граф", "Метод PERT", "Метод критического пути", "Диаграмма Гантта".

Назначение метода

Применяется после выявления проблем, требующих своего решения, и определения необходимых мер, сроков и этапов их осуществления. Японский союз ученых и инженеров в 1979 г. включил стрелочную диаграмму в состав семи методов управления качеством.

Цель метода

Детальное планирование оптимальных сроков выполнения всех необходимых работ для реализации поставленной цели и последующий эффективный контроль хода проведения работ.

Суть метода

Наглядное и системное графическое отображение последовательности и взаимозависимости действий (работ, решений или мероприятий), обеспечивающих своевременное и планомерное достижение конечных целей.

Стрелочная диаграмма представляет собой диаграмму хода проведения работ, из которой наглядно видны порядок и сроки проведения различных этапов. Этот инструмент используется для обеспечения уверенности, что планируемое время выполнения всей работы и отдельных ее этапов по достижению конечной цели является оптимальным. Инструмент применяется как для планирования, так и для контроля работ.

Особенности метода

По сути, это хорошо известный метод сетевого планирования, в основе которого лежит метод критического пути (МКП) и метод оценки и пересмотра планов (PERT), в котором для отображения и алгоритмизации тех или иных действий или ситуаций используются сетевые модели, простейшие из которых - сетевые графики. Кроме этого, в тех же целях используются еще и диаграммы Гантта, которые оказались вполне подходящими для визуализации процессов.

Диаграмма Гантта - горизонтальная линейная диаграмма, на которой задачи проекта представляются протяженными во времени отрезками, характеризующимися датами начала и окончания, задержками и возможно другими временными параметрами.

Древовидная диаграмма – инструмент, предназначенный для систематизации причин рассматриваемой проблемы за счет их детализации на различных уровнях. Визуально диаграмма выглядит в виде «дерева» - в основании диаграммы находится исследуемая проблема, от которой «ответвляются» две или более причины, каждая из которых далее «разветвляется» еще на две или более причины и так далее.

Применяется древовидная диаграмма когда необходимо определить и упорядочить все потенциальные причины рассматриваемой проблемы, систематизировать результаты мозгового штурма в виде иерархически выстроенного логического списка, провести анализ причин проблемы, оценить применимость результатов различных решений проблемы, выстроить иерархическую взаимосвязь между элементами диаграммы сродства и пр.

Пример. В качестве основной проблемы рассматривается – «нарушение условий монтажа металлоконструкций».

Процедура сертификации направлена на подтверждение соответствия объекта сертификации предъявляемым к нему нормам и требованиям.

В результате проведения лабораторных исследований и испытаний, составляется акт о соответствии или несоответствия объекта исследования необходимым требованиям стандарта или технических условий. В случае соответствия объекта сертификации на основании акта выдается сертификат соответствия исследуемого объекта требуемым параметрам качества.

Сертификация выполняется как в добровольном порядке, так на добровольной основе. В процедуре сертификации участвует три стороны.

Первая сторона – изготовитель или продавец продукции.

Вторая сторона – покупатель или потребитель продукции.

Третья сторона – независимый от первой и второй стороны орган.

Объектами сертификации являются: товары народного потребления, услуги, процессы, рабочие места, персонал, системы качества и пр.

Задачи сертификации:

1. Обеспечение доверия потребителя качеству товаров и услуг.

2. Облегчение потребителю выбора необходимых товаров и услуг.

3. Предоставление потребителю достоверной информации о качестве товаров и услуг.

4. Обеспечение защиты в конкуренции с несертифицированными товарами и услугами.

5. Предотвращение доступа некачественной импортной продукции.

6. Влияние на развитие научно-технического процесса.

7. Содействие росту организаторско-технического процесса.

Одной из важнейших составляющих информационных технологий является сбор первичной информации об объектах, явлениях, свойствах и т.д. При этом, чем она оперативней и точней, тем более достоверна и эффективна аналитическая информация, выдаваемая компьютером для принятия управленческих решений.

Как показывает зарубежный опыт, одним из наиболее широко применимых способов быстрого и точного ввода данных в компьютерные системы является применение технологии штрихового кодирования, являющейся разновидностью технологии автоматической идентификации данных.

Термин «технология автоматической идентификации» широко используется в зарубежной литературе и определяется как совокупность методов и средств распознавания автоматизированной системой информации об объектах на основе принадлежащих ему отличительных (идентифицирующих) признаков. В законе РФ « О техническом регулировании» идентификация продукции определяется как установление тождественности характеристик продукции ее существенным признакам. Идентификация – отождествление, соотнесенное с образцом или моделью.

То есть идентификация позволяет отличить данный объект от всех остальных аналогичных объектов (идентифицированный объект – это опознанный объект).

Каждый объект, явление, свойство обладает определенным набором признаков, выделяющих его из множества других, часто очень похожих объектов.

Наши органы чувств – это своеобразные «сканирующие устройства», воспринимающие информацию об объектах и передающие ее в мозг. Отличие одного объекта от другого осуществляется на основе определенных признаков, присущих этим объектам. При этом человек интуитивно стремиться выделить минимальное число основных признаков или один, который является идентификатором. Например, при покупке автомобиля определенной марки для одного покупателя идентификатором является белый цвет, а для другого – красный.

Практически фамилии, имена, клички, наименования, номера, обозначения, описания и т.п. являются идентификаторами объектов, причем для более четкого выделения конкретного объекта из множества подобных необходимо воспользоваться несколькими идентификаторами, например, автомобиль ВАЗ 2110 белого цвета, не дороже определенной суммы.

Наибольшее распространение получила технология автоматической идентификации объектов с применением штриховых кодов, которая широко применяется в следующих областях деятельности:

• промышленное производство (идентификация сборных единиц в автостроении и электронике, готовой продукции, инструментов и др.);

• оптовая и розничная торговля (идентификация товаров, включая печатные издания и лекарственные средства);

• транспорт и почта (идентификация грузов, почтовых отправлений, сообщений в товаросопроводительной документации, проездных билетов и багажа и т.п.);

• медицина (идентификация продуктов крови, доноров, пациентов, историй болезни, больничного белья и т.д.);

• библиотечное и архивное дело (идентификация единиц и мест хранения, пользователей);

• складское хозяйство (идентификация единиц и мест хранения, поставщиков и потребителей, сообщений в складской документации и пр.);

• делопроизводство (идентификация пользователей, информация о личном составе, идентификация, а также представление в виде штрихов текста документа или его аннотации).

Представленный перечень является не полным, так как области применения штриховых кодов постоянно и очень быстро расширяются. Уже сейчас в московском ресторане вы можете наблюдать, как официант, принимая заказ, сканирует номера вашего столика, а так же блюд в меню, которые вы заказали.

В технологии штрихового кодирования важное место занимает понятие символики – стандартной системы представления данных в виде штрихового кода. Каждая символика устанавливает свои особые правила построения кода.

Штриховой код представляет собой последовательность расположенных по правилам определенной символики темных (штрихов) и светлых (пробелов) прямоугольных элементов различной ширины, которая обеспечивает представление символов данных в машиночитаемом виде. Данными могут быть как буквы и цифры, так и специальные графические и управляющие символы, используемые в программных и технических средствах обработки и передачи информации.

Последовательность расположенных слева направо знаков штрихового кода, кодирующих данные, начинающаяся знаком «Старт» и заканчивающаяся «Стоп» с примыкающими к этим знакам свободными полями, называется символом штрихового кода (рисунок 1.1). Символ штрихового кода и есть тот законченный графический объект, который подлежит машинному считыванию.

Рисунок 1.1 – Символ штрихового кода линейной структуры

Подобная структура символа характерна для символик линейных штриховых кодов, где символы формируются одной строкой знаков символа штрихового кода.

Считывание символов штриховых кодов осуществляется специальными светотехническими приборами – сканерами, испускающими световой поток, а затем анализирующими его отражение. Отраженный луч преобразуется в электрические сигналы разной силы в зависимости от отражающей способности и ширины штрихов (темных) и пробелов (светлых). Эти сигналы специальными устройствами (декодерами) переводятся в машинные представления цифр, букв и других символов данных, которые автоматически вводятся в компьютер.

Технология штрихового кодирования в общем виде включает следующие операции:

• идентификации объекта путем присвоения ему цифрового, буквенно-цифрового кода;

• представление кода в виде штрихов с использованием определенной символики;

• нанесенные штриховых кодов на физические носители (товар, тару, упаковку, этикетки, документы);

• считывание штриховых кодов;

• декодирование штриховых кодов в машинные представления цифровых, буквенных или буквенно-цифровых данных и передача их в компьютер.

Выполнение указанных операций может осуществляться на основе стандартных правил, норм и требований, обеспечивающих их полную сопрягаемость и совместимость.

Наиболее широко штриховые коды применяются при производстве и продаже товаров народного потребления, что позволяет автоматизировать учет производства и продажи товаров, повысить скорость и культуру обслуживания покупателей, вести оперативный учет поступающих и проданных товаров в каждом магазине, секции, на складе и т.д.

Основным объектом кодирования в торговле является товар. Его конкретная единица, отличающаяся ценой, массой, размером, цветом и т.п., идентифицируется однозначно путем присвоения ей уникального цифрового кода, что позволяет проводить автоматизированную обработку информации по каждому товару ассортимента, однозначно определяя при продаже по коду товара и его потребительские характеристики, ранее введенные в ЭВМ.

В международной торговле широко распространение получил код ЕАN (EuropeanArticleNumberinq), разработанный Международной ассоциацией ЕАN, находящийся в Брюсселе. Это 13-разрядный или 8-разрядный цифровой код, представляемый в виде комбинации штрихов и пробелов разной ширины (рисунок 1.2). Каждая цифра (разряд) представляется сочетанием двух штрихов и двух пробелов.

Рисунок 1.2 – Структура кода ЕАN-13

13-разрядный код товара включает коды: страны («флаг страны») предприятие которой закодировало товар (таблица 1.1); предприятия, закодировавшего товар; самого товара и контрольное число.

Код страны выдается каждой стране (банку данных о товарах) централизованного Ассоциацией ЕАN. При этом ряду стран выделены диапазоны кодов, например Франция – 30-37, ФРГ – 40-43, Некоторым странам представлена возможность детализировать двухразрядный код страны на третьем разряде, например, код России может быть детализирован на третьем разряде в диапазоне 460-469. При этом соответственно для кодирования предприятия - изготовителя можно использовать только четыре разряда вместо пяти. Некоторым странам сразу выделены 3-разрядные коды страны: Аргентине-779, а Венгрии-559.

Таблица 1.1 – Коды стран-изготовителей

Цифровой код страны – это пожалуй, единственная информация, представленная в штриховом коде, которую при наличии перечня можно проверить визуально. Однако этот не обязательно идентифицирует страну происхождения товара. Следующие пять или четыре цифры (код предприятия) присваивает централизованно национальный орган страны конкретному предприятию – как правило, изготовитель товара. Однако это может быть код предприятия оптовой или розничной торговли.

Следующие пять цифр кода товара предприятие выбирает самостоятельно, при этом оно может выделить классификационные признаки товара по своему усмотрению.

Последний (13-й) разряд представляет собой контрольное число и используется для проверки правильности считывания штрихового кода специальными устройствами (сканером). Проверка производится автоматически по алгоритму ЕАN.

Как показано на рисунке 1.2, в начале и в конце штрихового кода помещены удлиненные краевые штрихи, указывающие на начало и конец сканирования, т.е. показывающие, что луч сканера захватил весь код. Центральные удлиненные штрихи разделяют код на две части, что облегчает визуальную проверку полноты записи кода. Размеры, указанные на рисунке 1.2, относятся к максимальным, изображенным на товарах и этикетках.

Код ЕАN-8 является укороченной модификацией ЕАN-13 и предназначен для товаров, имеющих небольшие размеры, где площадь печать ограничена. Как правило, он включает код страны, код предприятия и контрольное число.

Необходимо еще раз подчеркнуть, что код ЕАN идентифицирует таким образом, что никой другой товар, обращающийся в международной торговле, не может иметь такой же код.

Штриховые коды характеризуются рядом показателей, к основным из которых можно отнести:

• набор кодируемых знаков (цифровой, буквенно-цифровой);

• тип кода – непрерывный (без межзнаковых промежутков) и прерывистый (с межзнаковыми промежутками);

• представление знака символа штрихового кода;

• диапазон допустимых размеров модуля;

• плотность знаков – количество на 1 см² многострочного штрихового кода;

• длина символа штрихового кода – постоянная или изменяемая;

• наличие контрольного знака символа, предназначенного для контроля правильности представления и считывания штрихового кода;

• самоконтроль знака – наличие контрольного алгоритма, проверяющего правильность кодирования отдельного знака;

• всенаправленность – возможность считывания кода в любом направлении: слева направо и справа налево.

Код может применяться в различных областях деятельности, например в медицине для кодирования основных сведений лечебной карточке пациента, в режимных организациях при создании удостоверений и пропусков и т.д.

Реализация технологии штрихового кодирования осуществляется с применением большого количества различных устройств, которые по предназначению могут быть разделены на четыре группы: для нанесения штриховых кодов; для считывания штриховых кодов; для считывания штриховых кодов; для сбора и накопления данных; для передачи данных. Это деление является условным, так как многие устройства обеспечивают выполнение нескольких операций. Ярким примером такого устройства служат электронные торговые весы, которые обеспечивают взвешивание товара, печатание этикетки с нанесенным на нее штриховым кодом, ввод информации с клавиатуры, накопление данных и передачу их через сеть.

К группе устройств для нанесения штриховых кодов относятся принтеры, обеспечивающие оперативное изготовление этикеток на товары и упаковки непосредственно у изготовителя продукции, у оптового или розничного продавца, если они поступают от изготовителя без штриховых кодов.

Группа устройств для считывания штриховых кодов (сканеры) может быть условно разделена на считыватели без встроенного декодера (световое перо и встроенный считыватель) и считыватели со встроенным декодером, которые в свою очередь могут быть разделены на переносимые и стационарные.

В настоящее время разработаны и широко применяются автономные ручные считыватели (на батарейках) и считыватели, соединенные с электросетью. Щелевые считыватели служат для считывания карт со штриховым или магнитным кодом, используемых при контроле доступа, табельном учете, безналичных расчетах и др.

Самым простым из ручных устройств является считывающий карандаш, осуществляющий считывание штриховых кодов контактным способом. Такие приборы находят широкое применение при регистрации документов, изделий, товаров, лабораторных проб и т.д.

Терминалы со встроенными сканером и компьютером снабжены клавиатурой, дисплеем и памятью, что позволяет наряду со считыванием штриховых кодов вводить с клавиатуры дополнительную информацию, которая может визуально контролироваться через дисплей и накапливаться в процессе работы, по завершении которой собранная информация передается в сетевую ЭВМ.

В последнее время наметилась тенденция выпуска устройств, обеспечивающих выполнение комплекса операций, необходимых для реализации технологии штрихового кодирования.

Для работы технических средств, используемых в технологии штрихового кодирования, необходимы расходные материалы. Это, прежде всего, этикеточная бумага различных размеров для принтеров, красящаяся лента и этикетки для термографической печати, самоклеющиеся этикетки различного формата и т.д. От качества расходных материалов зависит качество наносимых штриховых кодов, их надежность и долговечность. Естественно, что требования к расходным материалам должны быть регламентированы государственными стандартами, что будет способствовать развитию их отечественного производства.

Внедрение технологии штрихового кодирования базируется на государственных стандартах, гармонизированных с международными стандартами, регламентирующих:

• правила построения, термины и определения и требования к символикам штриховых кодов;

• требования к качеству нанесения штриховых кодов (на товары, груз, упаковку, этикетки, ярлыки, а также на документы) и методы контроля качества штриховых кодов;

• требования к размещению штриховых кодов на товарах, упаковках, этикетках, ярлыках и в документах;

• требования к техническим средствам, используемым в технологии штрихового кодирования, и методы их испытаний;

• требования к применению штриховых кодов различных областях деятельности.

Важно отметить, что требования по применению штриховых кодов в различных областях деятельности могут быть регламентированы на уровне государственных или отраслевых стандартов, стандартов ассоциаций и предприятий. Поскольку наиболее массовое применение штриховые коды находят в процессе автоматизированного учета продукции (товаров) при ее изготовлении, хранении, транспортировке и реализации, то в первую очередь необходимо обеспечить нормативную базу по нанесению штриховых кодов на продукцию предпритиями-изготовителями.

Сертификация средств информатизации

Содержание

Сертификация и средства информатизации

Сертификация средств информатизации

Сертификация средств защиты информации

Сертификат соответствия

Процедура сертификации

Средства информатизации

Средства информатизации - совокупность информационных технологий, телекоммуникационных средств, программного, дидактического, методического, психологического, эргономического и другого вида обеспечения, способствующая результативному функционированию образовательной системы с целью подготовки компетентных специалистов.

Информационные технологии и телекоммуникационные средства - это прежде всего совокупность знаний компьютерной техники и систем связи, предназначенных для накопления, обработки, поиска, передачи и эффективного внедрения знаний в производство, управление и другие сферы жизни общества, в том числе и в систему образования.

Технические средства информатизации – это совокупность систем, машин, приборов, механизмов, устройств и прочих видов оборудования, предназначенных для автоматизации различных технологических процессов информатики, причем таких, выходным продуктом которых является информация (данные), используемые для удовлетворения информационных потребностей в разных областях деятельности общества.

Организация работ по сертификации средств и систем информатизации в Российской Федерации

В соответствии с действующими законодательными и нормативными документами сертификация средств информатизации проводится в Российской Федерации в следующих основных направлениях:

обязательная сертификация средств информатизации на соответствие требованиям электромагнитной совместимости, а также требованиям, обеспечивающим безопасность жизни, здоровья, имущества потребителей и охрану среды обитания;

обязательная сертификация средств защиты информации;

добровольная сертификация функциональных параметров средств и систем информатизации, по номенклатуре и характеристикам, устанавливаемым отраслевыми (фирменными) стандартами, и учитывающим различные аспекты применения аппаратуры и программного обеспечения. Рассмотрим основные особенности выделенных направлений сертификации в сфере информатизации.

Обязательная сертификация средств защиты информации

Законом "Об информации, информатизации и защите информации" определено, что информационные ресурсы, то есть отдельные документы или массивы документов, в том числе и в информационных системах, являясь объектом отношений физических, юридических лиц и государства, подлежат обязательному учету и защите, как всякое материальное имущество собственника. При этом собственнику предоставляется право самостоятельно, в пределах своей компетенции, устанавливать режим защиты информационных ресурсов и доступа к ним.

Российская Федерация и ее субъекты являются собственниками информационных ресурсов, создаваемых за счет средств федерального бюджета и бюджетов субъектов Российской Федерации.

Законом "Об информации, информатизации и защите информации" введено также понятие документированной информации с ограниченным доступом, которая подразделяется на информацию, отнесенную к государственной тайне, и конфиденциальную (то есть представляющую коммерческую, личную, служебную и другие тайны).

В соответствии с положениями этого закона собственник информационных ресурсов, содержащих государственную тайну, вправе распоряжаться этой собственностью только с разрешения соответствующих органов государственной власти.

Таким образом, законодательно определяется некоторая категория информации, которая требует определенных ограничений в ее использовании, а сама информация требует защиты.

Целями защиты информации упомянутый Закон определяет:

предотвращение утечки, хищения, утраты, искажения, подделки информации;

предотвращение угроз безопасности личности, общества, государства;

предотвращение несанкционированных действий по уничтожению, модификации, искажению, копированию, блокированию информации;

предотвращение других форм незаконного вмешательства в информационные ресурсы и информационные системы, обеспечение правового режима документированной информации как объекта собственности;

защиту конституционных прав граждан на сохранение личной тайны и конфиденциальности персональных данных, имеющихся в информационных системах;

сохранение государственной тайны, конфиденциальности документированной информации в соответствии с законодательством;

обеспечение прав субъектов в информационных процессах и при разработке, производстве и применении информационных систем, технологий и средств их обеспечения.

Государство, владея информацией, представляющей национальное достояние или содержащей сведения ограниченного доступа, неправомерное обращение с которой может нанести ущерб ее собственнику, изыскивает специальные меры, обеспечивающие контроль ее использования и качества защиты. Одной из таких мер является сертификация средств защиты информации.

Необходимость сертификации средств защиты, применяемых при обработке информации, составляющей государственную тайну, закреплены в Законе Российской Федерации "О государственной тайне". Сертификации подлежат защищенные технические, программно-технические, программные средства, системы, сети вычислительной техники и связи, средства защиты и средства контроля эффективности защиты. Обязательной сертификации подлежат средства, в том числе и иностранного производства, предназначенные для обработки информации с ограниченным доступом, и прежде всего составляющей государственную тайну, а также использующиеся в управлении экологически опасными объектами, вооружением и военной техникой и средства их защиты. Наличие у владельца информационной системы сертифицированных средств обработки информации является гарантией надежности ее защиты и дает ему преимущества при осуществлении страхования.

Порядок сертификации средств защиты информации в Российской Федерации и ее учреждениях за рубежом установлен Положением "О сертификации средств защиты информации", утвержденным Постановлением Правительства Российской Федерации от 26 июня 1995 года № 608 (текст этого Положения приводится во второй части книги). Это Положение определяет области деятельности и сферу компетенции различных государственных органов при сертификации средств защиты информации. Основной объем работ по сертификации средств защиты информации в пределах Российской Федерации возлагается на Гостехкомиссию России и Федеральное агентство правительственной связи и информации (ФАПСИ). Координация работ по организации сертификации этой продукции возложена на Межведомственную комиссию по защите государственной тайны.

Государственная техническая комиссия при Президенте Российской Федерации (Гостехкомиссия России) является федеральным органом исполнительной власти, осуществляющим межотраслевую координацию и функциональное регулирование деятельности по обеспечению защиты информации некриптографическими методами.

Непосредственное подчинение Президенту Российской Федерации обеспечивает независимость Гостехкомиссии России от региональных, ведомственных и корпоративных влияний, гарантирует соответствие ее деятельности высшим государственным интересам. Гостехкомиссия России - коллегиальный орган. В ее состав входят министры, председатели государственных комитетов, первые заместители (заместители) этих руководителей. Решения Гостехкомиссии России являются обязательными для исполнения всеми органами государственного управления, предприятиями, организациями и учреждениями независимо от их организационно-правовой формы и формы собственности, которые по роду своей деятельности обладают информацией, составляющей государственную или служебную тайну.

Директивными документами, в частности уже упоминавшимся Положением "О сертификации средств защиты информации" установлено, что:

В ведении Гостехкомиссии России находится сертификация программных и технических средств защиты информации, не использующих методы криптографии (шифрования), а в ведении ФАПСИ - сертификация средств защиты информации, использующих эти методы.

В соответствии с установленным распределением сфер деятельности Гостехкомиссии России и ФАПСИ в Российской Федерации созданы и функционируют две системы сертификации средств защиты информации:

"Система сертификации средств защиты информации по требованиям безопасности информации", разработанная Гостехкомиссией России и зарегистрированная Госстандартом за № РОСС RU.OOOI.OIBHOO;

"Система сертификации средств криптографической защиты информации (СКЗИ)", разработанная ФАПСИ и зарегистрированная Госстандартом за № РОСС RU.OOO 1.030001.

Эти системы сертификации технических и программных средств направлены на защиту интересов государства и государственного информационного ресурса, а также интересов и прав собственников и владельцев информации — предпринимателей и граждан России, потребителей продукции и услуг от недобросовестной работы исполнителей.

Сертификат соответствия

Сертификат соответствия ГОСТ Р является документом, который подтверждает соответствие продукции (услуги) требованиям безопасности, установленным для данной продукции (услуги) действующими стандартами, правилами и нормами.

Сертификация продукции (услуги) и Системе ГОСТ Р может иметь обязательный и добровольный характер.

Перечень продукции, подлежащей обязательной сертификации, содержится в документе “Информация о продукции, подлежащей обязательному подтверждению соответствия (в форме обязательной сертификации) с указанием нормативных документов, устанавливающих обязательные требования”.

Добровольная сертификация проводится по инициативе заявителей; ими же определяются нормативные документы, которым эта продукция должна соответствовать.

Сертификация проводится только при наличии протоколов испытаний заявленной продукции, проведенных в аккредитованных в установленном порядке испытательных лабораториях.

Декларация о соответствии – документ, в котором заявитель удостоверяет, что поставляемая им продукция удовлетворяет требованиям, предусмотренным для обязательного подтверждения соответствия.

Перечень продукции, подлежащей декларированию содержится в документе “Информация о продукции, подлежащей обязательному подтверждению соответствия (в форме принятия декларации соответствия) с указанием нормативных документов, устанавливающих обязательные требования”.

Процедура сертификации

Процедура сертификации средств информатизации включает следующие основные этапы:

1. Оформление заявки на проведение работ по сертификации (от имени организации-разработчика) в отраслевой орган по сертификации и головной научно-методический центр по сертификации.

2. Рассмотрение заявки в отраслевом органе по сертификации и головном научно-методическом центре по сертификации на предмет определения возможности и порядка сертификации продукции (срок - в течение одного месяца).

3. Экспертиза тестового образца в отраслевом органе по сертификации. Разработка временных технических условий (ВТУ) и порядка проведения испытаний в конкретной испытательной лаборатории (срок - в течение полутора месяцев).

4. Проведение испытаний тестового образца в испытательной лаборатории в соответствии с утвержденным порядком испытаний (утверждается в органе по сертификации) и ВТУ на заданный класс средства информатизации (срок - в течение одного месяца).

5. Оформление протокола испытаний тестового образца и передача его в отраслевой орган по сертификации (срок - в течение недели).

6. Экспертиза результатов испытаний тестового образца ИПС и принятие решения о возможности выдачи сертификата соответствия (срок - в течение месяца).

7. Оформление сертификата и лицензии на применение знака соответствия с регистрацией сертификата в реестрах отраслевого органа по сертификации и головного научно-методического центра по сертификации.

8. Инспекционный контроль качества сертифицированной продукции (один раз в год).

Качество энергии в электрических сетях. Показатели качества электрической энергии

Содержание

1. Качество электрической энергии

2. Показатели качества

3. Оценка качества

4. Анализ работы по обеспечению качества электрической энергии

Качество электрической энергии

Качество электрической энергии — степень соответствия параметров электрической энергии их установленным значениям. В свою очередь, параметр электрической энергии — величина, количественно характеризующая какое-либо свойство электрической энергии.

Под параметрами электрической энергии понимают напряжение, частоту, форму кривой электрического тока. Качество электрической энергии является составляющей электромагнитной совместимости, характеризующей электромагнитную среду.

Качество электрической энергии может меняться в зависимости от времени суток, погодных и климатических условий, изменения нагрузки энергосистемы, возникновение аварийных режимов в сети и т.д.

Снижение качества электрической энергии может привести к заметным изменениям режимов работы электроприёмников и в результате уменьшению производительности рабочих механизмов, ухудшению качества продукции, сокращению срока службы электрооборудования, повышению вероятности аварий.

В России показатели и нормы качества электрической энергии в электрических сетях систем электроснабжения общего назначения переменного трёхфазного и однофазного тока частотой 50 Гц в точках, к которым присоединяются электрические сети или электроустановки потребителей устанавливаются Межгосударственным стандартом ГОСТ 32144-2013 "Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения" (от 22 июля 2013 г. N 400-ст).

В связи с развитием рыночных отношений в электроэнергетике электроэнергию следует рассматривать не только как физическое явление, но и как товар, который должен соответствовать определённому качеству и требованиям рынка. Федеральный закон «Об электроэнергетике» определяет ответственность энергосбытовых организаций и поставщиков электроэнергии перед потребителями за надёжность обеспечения их электрической энергией и её качество в соответствии с техническими регламентами и иными обязательными требованиями.

Показатели качества

Для наиболее распространенных сетей трехфазного тока показателями качества отпускаемой электроэнергии являются:

- отклонения (сравнительно медленные изменения) и колебания (достаточно быстрые) частоты;

- отклонения и размах изменения напряжения;

- несинусоидальность формы кривой напряжения;

- несимметрия трехфазной системы напряжений и смещение нейтрали;

- неуравновешенность напряжения.

Показатель частоты является единым для всей электрически связанной сети (от выводов генераторов на Братской ГЭС до розетки в московской квартире или на селе). Остальные показатели локальны и зависят от места измерения.

Отклонение частоты - это разность между ее фактическим и номинальным значениями, усредненная за 10 мин. В нормальном режиме отклонения частоты должны быть в пределах ±0,1 Гц (допускается временная работа с отклонением ±0,2 Гц).

Колебания частоты характеризуются разностью между наибольшим и наименьшим значениями основной частоты за определенный промежуток времени. Размах колебаний частоты не должен превышать ее указанных допустимых отклонений. Причина глубоких длительных снижений частоты - дефицитность баланса мощности или энергоресурсов в энергосистеме.

Отклонение напряжения - относительная разность (в процентах) между его фактическим U и номинальным Uном значениями, возникающая при сравнительно медленном изменении режима.

Несинусоидальность формы кривой напряжения характеризуется составом высших гармоник (по 13 включительно) и допускается в следующих пределах: действующее значение всех высших гармоник на выводах любого электроприемника не должно превышать 5% действующего значения напряжения основной частоты.

Несимметрия трехфазной системы может возникать не только в аварийных ситуациях (при обрыве, отключении одной фазы), но и в нормальных режимах (при наличии мощных единичных однофазных нагрузок - печи, электрический транспорт, при неравномерном распределении по фазам массовых однофазных электроприемников).

Неуравновешенность напряжения может возникнуть в результате смещения нейтрали трехфазной системы, когда возникает несимметрия фазных напряжений при сохранении симметричной системы междуфазных напряжений. Это бывает в четырехпроводных сетях до 1000 В, где смещение нейтрали определяется относительно нулевого провода в месте включения электроприемников.

Для контроля за качеством электроэнергии в условиях эксплуатации используют серийно выпускаемые приборы: показывающие и регистрирующие частотомеры и вольтметры, анализатор качества напряжения, анализатор несинусоидальности, осциллографы, анализатор несимметрии, регистратор искажения формы кривой и др.

Оценка качества

При сертификации электрической энергии (ЭЭ), подаваемой бытовым потребителям, должно быть подтверждено соответствие ЭЭ требованиям к ее качеству, установленным в ГОСТ 13109–97.

Выполнение требований стандарта зависит в первую очередь от технического состояния распределительных электрических сетей напряжением 6 – 10 и 0,38 кВ и от того, насколько действенна в энергетических компаниях система управления качеством поставляемой потребителям ЭЭ.

Состояние системы управления качеством электроэнергии достаточно полно можно определить при анализе следующих составляющих:

1. Состояние документации по организационной и методической подготовленности к управлению качеством.

2. Качество и периодичность расчетов потерь напряжения.

3. Правильность выбора контрольных пунктов для периодических испытаний и точность определения допускаемых значений показателей качества в этих пунктах.

4. Умение персонала корректно оценить результаты периодических испытаний.

5. Состояние производственной системы энергетических компании в целом, приоритеты которой предприятие определило для своего развития.

Анализ работы по обеспечению качества электрической энергии

В соответствии с Правилами по сертификации, действующими в Системе сертификации электрооборудования и электрической энергии (ССЭ), порядок действий Органа по сертификации электрической энергии (ОС ЭЭ) можно определить следующими основными этапами:

1. Проверка документации по организационной и методической подготовленности Заявителя к управлению качеством электрической энергии (КЭ).

2. Проверка расчетов, проведенных Заявителем, по определению контрольных пунктов для периодических испытаний и допускаемых значений в пунктах контроля.

3. Проверка результатов периодических испытаний ЭЭ, проведенных Заявителем.

4. Отбор электрических сетей и выбор пунктов контроля КЭ для проведения сертификационных испытаний.

5. Проведение сертификационных испытаний и анализ протоколов.

6. Анализ состояния производственной системы энергокомпании.

Государственная система стандартизации

Содержание

В нашей стране действует государственная система стандартизации (ГСС), объединяющая и упорядочивающая работы по стандартизации в масштабе всей страны, на всех уровнях производства и управления на основе комплекса государственных стандартов. ГСС включает в себя стандарты, содержащие совокупность взаимосвязанных правил и положений, определяющих основные понятия, цели и задачи стандартизации; организацию и методику планирования и проведения работ по стандартизации; порядок разработки, внедрения и обращения стандартов и других нормативно-технических документов по стандартизации; порядок внесения в них изменений; контроль за внедрением и соблюдением стандартов; правила построения, изложения, оформления и содержания стандартов и др.

Виды стандартизации

В зависимости от формы руководства стандартизацией и сферы действия стандартов различают государственную, национальную и международную стандартизацию.

Государственная стандартизация – форма развития и проведения стандартизации, осуществляемая под руководством государственных органов по единым государственным планам стандартизации.

Национальная стандартизация проводится в масштабе государства без государственной формы руководства.

Международная стандартизация проводится специальными международными организациями или группой государств с целью облегчения взаимной торговли, научных, технических и культурных связей.

К нормативно-технической документации (НТД) относятся стандарты, классификаторы, правила, руководящие документы и пр., содержащие требования к условиям изготовления продукции, технологиям, работам, услугам.

Стандарт – нормативно-технический документ, устанавливающий комплекс норм, правил, требований к объекту стандартизации и утвержденный компетентным органом.

Система единиц физических величин – совокупность основных и производных единиц физических величин, образованная в соответствии с принципами для заданной системы физических величин.

Основная единица системы единиц физических величин – единица основной физической величины в данной системе единиц. Пример. Основные единицы Международной системы единиц (СИ): метр (м), килограмм (кг), секунда (с), ампер (А), кельвин (К), моль (моль) и кандела (кд).

Средство измерений - техническое средство, предназначенное для измерений и имеющее нормированные метрологические характеристики.

Поверка-совокупность операций, выполняемых в целях подтверждения соответствия средств измерения метрологическим требованиям.

Погрешность измерения - отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины.

Метод измерений – это способ или комплекс способов, посредством которых производится измерение данной величины, т. е. сравнение измеряемой величины с ее мерой согласно принятому принципу измерения.

Классификации методов измерений

1. По способам получения искомого значения измеряемой величины выделяют:

1) прямой метод (осуществляется при помощи прямых, непосредственных измерений);

2) косвенный метод.

2. По приемам измерения выделяют:

1) контактный метод измерения; 2) бесконтактный метод измерения.

Контактный метод измерения основан на непосредственном контакте какой-либо части измерительного прибора с измеряемым объектом.

При бесконтактном методе измерения измерительный прибор не контактирует непосредственно с измеряемым объектом.

3. По приемам сравнения величины с ее мерой выделяют:

1) метод непосредственной оценки; 2) метод сравнения с ее единицей.

Метод непосредственной оценки основан на применении измерительного прибора, показывающего значение измеряемой величины.

Метод сравнения с мерой основан на сравнении объекта измерения с его мерой.

Принцип измерений – это некое физическое явление или их комплекс, на которых базируется измерение.

Точность измерений – это характеристика, выражающая степень соответствия результатов измерения настоящему значению измеряемой величины.

Правильность измерения – это качественная характеристика измерения, которая определяется тем, насколько близка к нулю величина постоянной или фиксировано изменяющейся при многократных измерениях погрешности (систематическая погрешность).

Достоверность измерений – это характеристика, определяющая степень доверия к полученным результатам измерений.

В научной литературе средства технических измерений делят на три большие группы. Это: меры, калибры и универсальные средства измерения, к которым относятся измерительные приборы, контрольно-измерительные приборы (КИП), и системы.

1. Мера представляет собой такое средство измерений, которое предназначается для воспроизведения физической величины положенного размера.

2. Калибры представляют собой некие устройства, предназначение которых заключается в использовании для контролирования и поиска в нужных границах размеров, взаиморасположения поверхностей и формы деталей.

3. Измерительный прибор, представленный в виде устройства, вырабатывающего сигнал измерительной информации в форме, понятной для восприятия наблюдателей.

4. Измерительная система, понимаемая как некая совокупность средств измерений и неких вспомогательных устройств, которые соединяются между собой каналами связи.

5. Универсальные средства измерения, предназначение которых находится в использовании для определения действительных размеров.

В научной литературе среди прямых методов измерений выделяют, как правило, следующие:

1) метод непосредственной оценки, представляющий собой такой метод, при котором значение величины определяют по отсчетному устройству измерительного прибора;

2) метод сравнения с мерой, под которым понимается метод, при котором данную величину возможно сравнить с величиной, воспроизводимой мерой;

3) метод дополнения, под которым обычно подразумевается метод, когда значение полученной величины дополняется мерой этой же величины;

4) дифференциальный метод, который характеризуется измерением разности между данной величиной и известной величиной, воспроизводимой мерой;

5) нулевой метод, который, по сути, аналогичен дифференциальному, но разность между данной величиной и мерой сводится к нулю;

6) метод замещения, представляющий собой сравнительный метод с мерой, в которой измеряемую величину заменяют известной величиной, которая воспроизводится мерой.

Существуют и нестандартизованные методы.

1) метод противопоставления;

2) метод совпадений.

Средства измерения классифицируются по следующим критериям:

1) по способам конструктивной реализации;

2) по метрологическому предназначению.

По способам конструктивной реализации средства измерения делятся:

1) меры величины;

2) измерительные преобразователи;

3) измерительные приборы;

4) измерительные установки;

5) измерительные системы.

Меры величины – это средства измерения определенного фиксированного размера, многократно используемые для измерения. Выделяют:

1) однозначные меры;

2) многозначные меры;

3) наборы мер.

К однозначным мерам принадлежат стандартные образцы (СО). Различают два вида стандартных образцов:

1) стандартные образцы состава;

2) стандартные образцы свойств.

Стандартный образец состава или материала – это образец с фиксированными значениями величин, количественно отражающих содержание в веществе или материале всех его составных частей.

Стандартный образец свойств вещества или материала – это образец с фиксированными значениями величин, отражающих свойства вещества или материала (физические, биологические и др.).

Стандартные образцы могут применяться на разных уровнях и в разных сферах. Выделяют:

1) межгосударственные СО;

2) государственные СО;

3) отраслевые СО;

4) СО организации (предприятия).

Измерительные преобразователи (ИП) – это средства измерения, выражающие измеряемую величину через другую величину или преобразующие ее в сигнал измерительной информации, который в дальнейшем можно обрабатывать, преобразовывать и хранить. Выделяют:

1) аналоговые преобразователи (АП);

2) цифроаналоговые преобразователи (ЦАП);

3) аналого-цифровые преобразователи (АЦП). Измерительные преобразователи могут занимать различные позиции в цепи измерения. Выделяют:

1) первичные измерительные преобразователи, которые непосредственно контактируют с объектом измерения;

2) промежуточные измерительные преобразователи, которые располагаются после первичных преобразователей.

Измерительный прибор – это средство измерения, посредством которого получается значение физической величины, принадлежащее фиксированному диапазону. В конструкции прибора обычно присутствует устройство, преобразующее измеряемую величину с ее индикациями в оптимально удобную для понимания форму.

В соответствии с методом определения значения измеряемой величины выделяют:

1) измерительные приборы прямого действия;

2) измерительные приборы сравнения.

Измерительные приборы прямого действия - это приборы, посредством которых можно получить значение измеряемой величины непосредственно на отсчетном устройстве.

Измерительный прибор сравнения – это прибор, посредством которого значение измеряемой величины получается при помощи сравнения с известной величиной, соответствующей ее мере.

Измерительные приборы могут осуществлять индикацию измеряемой величины по-разному. Выделяют:

1) показывающие измерительные приборы;

2) регистрирующие измерительные приборы.

Эталоны – это средства измерения с высокой степенью точности, применяющиеся в метрологических исследованиях для передачи сведений о размере единицы. Более точные средства измерения передают сведения о размере единицы и так далее, таким образом образуется своеобразная цепочка, в каждом следующем звене которой точность этих сведений чуть меньше, чем в предыдущем.

Эталоны бывают первичные и вторичные.

Вторичный эталон воспроизводит единицу при особенных условиях, заменяя при этих условиях первичный эталон. Он создается и утверждается для целей обеспечения минимального износа государственного эталона. Вторичные эталоны могут делиться по признаку назначения. Так, выделяют:

1) эталоны-копии;

2) эталоны-сравнения;

3) эталоны-свидетели;

4) рабочие эталоны.

Выделяют следующие виды погрешностей:

Абсолютная погрешность – это значение, вычисляемое как разность между значением величины, полученным в процессе измерений, и настоящим (действительным) значением данной величины.

Относительная погрешность – это число, отражающее степень точности измерения.

Приведенная погрешность – это значение, вычисляемое как отношение значения абсолютной погрешности к нормирующему значению.

Инструментальная погрешность – это погрешность, возникающая из-за допущенных в процессе изготовления функциональных частей средств измерения ошибок.

Методическая погрешность – это погрешность, возникающая по следующим причинам:

1) неточность построения модели физического процесса, на котором базируется средство измерения;

2) неверное применение средств измерений.

Субъективная погрешность – это погрешность, возникающая из-за низкой степени квалификации оператора средства измерений, а также из-за погрешности зрительных органов человека, т. е. причиной возникновения субъективной погрешности является человеческий фактор.

Статическая погрешность – это погрешность, которая возникает в процессе измерения постоянной (не изменяющейся во времени) величины.

Динамическая погрешность – это погрешность, численное значение которой вычисляется как разность между погрешностью, возникающей при измерении непостоянной (переменной во времени) величины, и статической погрешностью (погрешностью значения измеряемой величины в определенный момент времени).

Аддитивная погрешность – это погрешность, возникающая по причине суммирования численных значений и не зависящая от значения измеряемой величины.

Мультипликативная погрешность – это погрешность, изменяющаяся вместе с изменением значений величины, подвергающейся измерениям.

Систематическая погрешность – это составная часть всей погрешности результата измерения, не изменяющаяся или изменяющаяся закономерно при многократных измерениях одной и той же величины.

Случайная погрешность – это составная часть погрешности результата измерения, изменяющаяся случайно, незакономерно при проведении повторных измерений одной и той же величины.

Рассмотрим подробнее наиболее важные виды погрешностей.

Абсолютная погрешность измерения

Предположим, что диаметр валика оказался равным 20мм. Можно ли утверждать, что он "идеально" войдет в отверстие другой детали того же диаметра? Если теория отвечает утвердительно, то на практике может получиться иначе. Диаметр валика был определен с помощью реального измерительного прибора, следовательно, с определенной погрешностью. Поэтому 20 мм – это приближенное значение диаметра - .

Определить его истинное значение невозможно, можно только указать некоторые достоверные границы полученного приближенного результата, внутри которых находится истинное значение диаметра валика. Эта граница называется абсолютной погрешностью и обозначается ΔХ. Поэтому валик может как пройти в отверстие диаметром 20 мм, так и не пройти в него. Все зависит от того, на каком участке интервала [] находится истинное значение диаметра валика.

Пример 1. При измерении длины детали А получен ряд значений (мм): l₁=10,55; l₂=10,57;…; l_n=10,56. Вычислено среднее значение l_ср=10,56 мм. В этом случае погрешности: Δl₁= -0,01 мм; Δl₂= +0,01 мм;…; Δl_n= 0 мм – являются абсолютными погрешностями.

Относительная погрешность измерения

Значение только абсолютной погрешности не позволяет в полной мере оценить качество проводимых измерений. Сравним два результата измерений детали: длины (100) мм и толщины (2) мм. Хотя граница абсолютной погрешности в обоих случаях одинакова, качество измерений в первом случае выше.

Поэтому для более объективной характеристики качества измерений вводят относительную погрешность. Относительная погрешностьδ равна отношению абсолютной погрешности ΔХ к значению величины , получаемой в результате измерения:

или .

Относительная ошибка характеризует качество измерений. Точностью измерения называют величину, обратную относительной ошибке: 1/δ. Работая с относительной погрешностью, выраженной в процентах, достаточно записать результат с двумя значащими цифрами.

Пример 2. При измерении длины детали А были вычислены среднее значение l_ср=10,00 мм и абсолютная погрешность Δl=0,01 мм. В этом случае относительная погрешность составляет δ=0,001 .

Грубые погрешности (промахи)

Грубая погрешность (промах) – это погрешность результата отдельного измерения, входящего в ряд измерений, которая для данных условий резко отличается от остальных результатов этого ряда. Источником грубых погрешностей могут быть резкие изменения условий измерения и ошибки, допущенные исследователем. К ним можно отнести поломку прибора или толчок, неправильный отсчет по шкале измерительного прибора, неправильная запись результата наблюдений, хаотические изменения параметров напряжения, питающего средство измерения и т.п.

Промахи сразу видны среди полученных результатов, т.к. они сильно отличаются от остальных значений. Наличие промаха может сильно исказить результат эксперимента. Но необдуманное отбрасывание резко отличающихся от других результатов измерений может также привести к существенному искажению характеристик измерений.

Критерий Диксона (вариационный критерий) применяется при малом числе измерений n10. При его применении результаты измерений ранжируют и записывают в виде вариационного ряда (по возрастанию). В этом случае грубой погрешностью считается результат , если значение критерия превышает значения .

Таблица 1. Критические значения критерия Диксона ()

Пример 3. При анализе расхода СОЖ на партию деталей были получены результаты (л): 22; 24; 26; 28; 48. Последний результат вызывает определенные сомнения и подлежит проверке на грубую погрешность. Использовать критерий Диксона.

. Следовательно, результат 48 л является в данном случае грубой погрешностью и не должен учитываться при последующих расчетах.

Поверка- совокупность операций, выполняемых в целях подтверждения соответствия средств измерения метрологическим требованиям.

Калибровка средств измерений – это комплекс действий и операций, определяющих и подтверждающих настоящие (действительные) значения метрологических характеристик и (или) пригодность средств измерений, не подвергающихся государственному метрологическому контролю.

Калибровка, в отличие от поверки и метрологической аттестации средств измерений, может осуществляться любой метрологической службой при условии, что у нее есть возможность обеспечить соответствующие условия для проведения калибровки.

Выделяют четыре метода поверки (калибровки) средств измерений:

Метод непосредственного сличения с эталоном средства измерений, подвергаемого калибровке, с соответствующим эталоном определенного разряда практикуется для различных средств измерений в таких сферах, как электрические измерения, магнитные измерения, определение напряжения, частоты и силы тока.

Метод сличения с помощью компьютера осуществляется с использованием компаратора – специального прибора, посредством которого проводится сравнение показаний калибруемого (поверяемого) средства измерений и показаний эталонного средства измерений.

Метод прямых измерений величины используется в случаях, когда есть возможность провести сравнение калибруемого средства измерения с эталонным в установленных пределах измерений. Метод прямых измерений базируется на том же принципе, что и метод непосредственного сличения.

Метод косвенных измерений используется в случаях, когда настоящие (действительные) значения измеряемых физических величин невозможно получить посредством прямых измерений или когда косвенные измерения выше по точности, чем прямые измерения.

Поверочная схема – это нормативный документ, в котором утверждается соподчинение сре дств измерений, принимающих участие в процессе передачи размера единицы измерений физической величины от эталона к рабочим средствам измерений посредством определенных методов и с указанием погрешности.

Поверочные схемы разделяют на:

1) государственные поверочные схемы;

2) ведомственные поверочные схемы;

3) локальные поверочные схемы.

Свойства средств измерения

Содержание

Метрологические свойства СИ

Автоматизация процессов измерения и контроля

Схема процесса измерения и ее анализ с точки зрения автоматизации

Автоматизированная система

Метрологические свойства СИ — это св-ва, влияющие на результат измерений и его погрешность.

Все метр. св-ва СИ можно разделить на две группы:

1 св-ва, определяющие область применения СИ;

2 св-ва, определяющие точность результатов измерения.

1.1 Диапазон измерений — область значений величины, в пределах которых нормированы допускаемые пределы погрешности.

1.2 Порог чувствительности — наимень-шее изменение измеряемой величины, которое вызывает заметное изменение выходного сигнала.

2.1 Точность измерений СИ определяется их погрешностью.

2.2 Погрешность средства измерений — это разность между показаниями СИ и истинным значением измеряемой величины

Класс точности СИ — обобщенная характеристика, выражаемая пределами допускаемых (основной и дополнительной) погрешностей, а также другими характеристиками, влияющими на точность

Электроизмерительные приборы — класс устройств, применяемых для измерения различных электрических величин. В группу электроизмерительных приборов входят также кроме собственно измерительных приборов и другие средства измерений — меры, преобразователи, комплексные установки.

Наиболее существенным признаком для классификации электроизмерительной аппаратуры является измеряемая или воспроизводимая физическая величина, в соответствии с этим приборы подразделяются на ряд видов:

амперметры — для измерения силы электрического тока;

вольтметры — для измерения электрического напряжения;

омметры — для измерения электрического сопротивления;

мультиметры (иначе тестеры, авометры) — комбинированные приборы

частотомеры — для измерения частоты колебаний электрического тока;

магазины сопротивлений — для воспроизведения заданных сопротивлений;

ваттметры и варметры — для измерения мощности электрического тока;

электрические счётчики — для измерения потреблённой электроэнергии.

Под термином «автоматизация» понимается совокупность методических, технических и программных средств, обеспечивающих проведение процесса измерения без непосредственного участия человека.

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 СИ, но и тех задач, которые решаются при приеме и обработке измерительной информации, умения заложить оптимальную программу измерений и дать правильное толкование результатов измерений.

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.

Автоматизация обработки измерительной информации предполагает:

- включение в измерительную цепь вычислительных средств (серийно выпускаемых ЭВМ);

- разработку специализированных средств на базе микропроцессорных средств.

При автоматизации сбора измерительной информации необходимо обеспечить:

- унификацию выходных сигналов измерительных преобразователей;

- программно-управляемую коммутацию сигналов на общий канал связи;

- автоматический выбор диапазонов измерений.

При автоматизации операций измерительной цепи (канала) необходимо обеспечить:

- прием информации;

- фильтрацию; усиление;

- аналого-цифровое преобразование.

Обобщенная структурная схема средств измерения представлена на рисунке 1.1.

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.

Типовая схема автоматизированных измерений изображена на рисунке. Объектом измерения может быть некоторый процесс, явление или устройство. Измеряемые величины воспринимаются датчиками, с выходов которых электрические сигналы поступают на коммутатор. Коммутатор повышает коэффициент использования измерительной установки при многоканальных измерениях. Опрос датчиков может быть циклическим (параметры однородны и стационарны), программным (параметры стационарны, но неоднородны) или адаптивным (параметры нестационарны).

Электрический сигнал с выбранного коммутатором датчика преобразуется в цифровой код в АЦП. Интерфейс обеспечивает сопряжение измерительного канала с ЭВМ. Далее измерительная информация подвергается обработке по заданной программе в ЭВМ и представляется в удобной форме на экране дисплея или отпечатанной на бумаге. База данных (БД) предназначена для хранения необходимой измерительной и справочной информации.

ЦАП используется для двух целей: представление результатов измерений в аналоговой форме с дальнейшим их преобразованием в графическую форму и преобразования команд ЭВМ в аналоговые сигналы с целью управления объектом измерений. Канал управления позволяет активно воздействовать на объект (нагревать, охлаждать, облучать, деформировать, перестраивать), следя одновременно за реакцией его на эти воздействия. Наличие ЭВМ позволяет производить вычислительный эксперимент.

Автоматизи́рованная систе́ма (АС) — это организованная совокупность средств, методов и мероприятий, используемых для регулярной обработки информации для решения задачи.

Если автоматизируемый процесс связан в основном с обработкой информации, то такая система называется автоматизированной информационной системой.

Главной целью создания АС является не упрощение, но категоризация и стандартизация автоматизируемого процесса, что позволяет обеспечивать стабильность работы системы, прозрачность её контроля и анализа слабых мест и основания для её развития либо свёртывания (списания, замены).

Функция АС: Совокупность действий АС, направленная на достижение определенной цели.

Алгоритм функционирования АС: Алгоритм, задающий условия и последовательность действий компонентов автоматизированной системы при выполнении ею своих функций

Свойства и показатели АС

1. Эффективность АС – свойство АС, характеризуемое степенью достижения целей, поставленных при её создании.

2. Показатели эффективности АС – мера или характеристика для оценки эффективности АС.

3. Совместимость АС – комплексное свойство двух или более АС, ха-рактеризуемое их способностью взаимодействовать при их функционировании:

- техническая совместимость АС частная совместимость АС, характеризуемая возможностью взаимодействия технических средств этих систем;

- программная совместимость АС – частная совместимость АС, характеризуемая возможностью работы программ одной системы в другой и обмена программами, необходимыми при взаимодействии АС;

- информационная совместимость – частная совместимость АС, характеризуемая возможностью использ-ия данных и обмена данными между системами;

- организационная совместимость – частная совместимость АС, характеризуемая согласованностью правил действия их персонала, регламентирующих взаимодействие этих АС;

- лингвистическая совместимость – частная совместимость АС, характеризуемая возможностью использования одних и тех же языковых средств общения персонала с комплексом средств автоматизации (КСА) этих автоматизированных систем;

- метрологическая совместимость – частная совместимость АС, характеризуемая тем, что точность результатом измерений, полученных в одной АС, позволяет использовать их в другой.

4. Адаптивность – способность АС способность АС изменяться для со-хранения своих эксплуатационных показателей в заданных пределах при изменениях внешней среды.

5. Надёжность АС – комплексное свойство АС сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность АС выполнять свои функции в заданных режимах и условиях эксплуатации.

6. Живучесть АС – свойство АС, характеризуемое способностью выполнять установленный объём функций в условиях взаимодействий внешней среды и отказов компонентов системы в заданных пределах.

7. Помехоустойчивость АС – свойство АС, характеризуемое способностью выполнять свои функции в условиях воздействия помех, в частности, электромагнитных полей.

Базовые элементы технического обеспечения автоматических систем измерений и контроля

Измерительный преобразователь (ИП) – техническое средство с нормированными метрологическими характеристиками, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или измерительный сигнал, удобный для обработки, хранения, дальнейших преобразований или передачи.

Термоэлектрические преобразователи (термопары) применяются для измерения температуры.

Пьезоэлектрические преобразователи основаны на использовании прямого пьезоэлектрического эффекта, заключающегося в появлении электрических зарядов на поверхности некоторых кристаллов (кварца, турмалина, сегнетовой соли и др.) под влиянием механических напряжений.

Термометры сопротивления предназначены для измерения температуры газообразных, твёрдых и жидких тел, а также температуры поверхности.

Индуктивные преобразователи применяются для измерения перемещений, размеров, отклонений формы и расположения поверхностей.

Операционный усилитель (ОУ) - это дифференциальный усилитель постоянного тока с очень большим коэффициентом усиления. Разделяются на:

Сумматоры(инвертирующий усилитель может суммировать несколько входных напряжений)

Интеграторы– это электронная схема, которая вырабатывает выходной сигнал, пропорциональный интегралу (по времени) от входного сигнала.

Дифференциатор вырабатывает выходной сигнал, пропорциональный скорости изменения во времени входного сигнала.

Компаратор - это электронная схема, которая сравнивает два входных напряжения и вырабатывает выходной сигнал, зависящий от состояния входов.

Компьютерно-измерительные системы

Усложнение современного производства, развитие научных исследований привело к необходимости измерять и контролировать одновременно сотни и тысячи различных физических величин. Естественная физиологическая ограниченность возможностей человека в восприятии и обработке больших объемов информации стала одной из причин появления таких СИ, как измерительные системы.

Измерительные системы — это совокупность функционально объединенных средств измерений, средств вычислительной техники и вспомогательных устройств, соединенных между собой каналами связи, предназначенных для выработки сигналов измерительной информации о физических величинах, свойственных данному объекту, в форме, удобной для автоматической обработки, передачи и (или) использования в автоматических системах управления. Примерами могут служить системы, развернутые на крупных предприятиях и предназначенные для контроля технологического процесса производства какого-либо изделия, например производства стали, электроэнергии и т.п.

В зависимости от назначения измерительные системы разделяют на измерительные, контролирующие, управляющие. По числу измерительных каналов системы подразделяются на одно-, двух-, трех- и многоканальные.

Важной их разновидностью являются информационно-измерительные системы (ИИС), предназначенные для представления измерительной информации в виде, необходимом потребителю. По организации алгоритма функционирования различают системы:

• с заранее заданным алгоритмом работы, правила функционирования которых не меняются, поэтому они могут использоваться только для исследования объектов, работающих в постоянном режиме;

• программируемые, алгоритм работы которых меняется по заданной программе, составляемой в соответствии с условиями функционирования объекта исследования;

• адаптивные, алгоритм работы которых, а в ряде случаев и структура, изменяются, приспосабливаясь к изменениям измеряемых величин и условий работы объекта.

Наиболее перспективным методом разработки и производства ИИС является метод агрегатно-модульного построения из сравнительно ограниченного набора унифицированных, конструктивно законченных узлов или блоков. При построении агрегатированных систем должны быть решены задачи совместимости и сопряжения блоков как между собой, так и с внешними устройствами. Применительно к ИИС существует пять видов совместимости:

• информационная, которая предусматривает согласованность входных и выходных сигналов по видам и номенклатуре, информативным параметрам и уровням;

• конструктивная, обеспечиваемая согласованностью эстетических требований, конструктивных параметров, механических сопряжений блоков при их совместном использовании;

• энергетическая, предполагающая согласованность напряжений и токов, питающих блоки;

• метрологическая, обеспечивающая сопоставимость результатов измерений, рациональный выбор и нормирование метрологических характеристик блоков, а также согласование параметров входных и выходных цепей;

• эксплуатационная, т.е. согласованность характеристик блоков по надежности и стабильности, а также характеристик, определяющих влияние внешних факторов.

Измерительно-вычислительные комплексы допускают гибкое программирование эксперимента и обработки опытных данных, микропроцессорные средства измерений работают по жестким программам, составленным при разработке устройства.

В настоящее время сформировались новое направление в метрологии и радиоизмерительной технике — компьютерно-измерительные системы (КИС) — и их разновидности, или направление развития, — виртуальные измерительные приборы. КИС обязательно включает в себя компьютер, работающий в режиме реального масштаба времени, или, как теперь принято говорить, в режиме on-line.

Персональные компьютеры используются не только как вычислительные средства, но и как универсальные измерительные приборы. КИС на основе персонального компьютера заменяют стандартные измерительные приборы (вольтметры, осциллографы, анализаторы спектра, генераторы и пр.) системой виртуальных приборов. Причем ряд этих приборов может быть активизирован (воспроизведен) на одном персональном компьютере одновременно.

К отличительным особенностям и основным преимуществам КИС по сравнению с микропроцессорными приборами относятся:

• обширный фонд стандартных прикладных компьютерных программ, доступных для оператора, позволяющий решать широкий круг прикладных задач измерений (исследование и обработка сигналов, сбор данных с датчиков, управление различными промышленными установками и т.д.);

• возможность оперативной передачи данных исследований измерений по локальным и глобальным компьютерным сетям (например, сети Интернет);

• высокоразвитый графический интерфейс пользователя, обеспечивающий быстрое освоение взаимодействия с системой;

• возможность использования внутренней и внешней памяти большой емкости;

• возможность составления компьютерных программ для решения конкретных измерительных задач;

• возможность оперативного использования различных устройств документирования результатов измерений.

Новый тип средств измерений - КИС - представляет собой микроЭВМ со встроенной в нее измерительной платой. В отличие от микропроцессорных приборов в КИС пользователь получает доступ к обширным фондам прикладных программ, может использовать внешнюю память большой емкости и различные устройства документирования результатов измерений.

Структурная схема КИС.

В самом общем случае КИС может быть построена двумя способами: с последовательной и параллельной архитектурой.

В КИС с последовательной архитектурой (ее иногда называют централизованной системой) части системы, преобразующие анализируемые сигналы, обрабатывают их в последовательном режиме. Поэтому вся соответствующая электроника размещается на слотах компьютера. Достоинства такой архитектуры построения КИС очевидны: благодаря использованию принципа разделения обработки по времени стоимость системы невелика.

В КИС с параллельной архитектурой содержится ряд параллельных каналов измерения, каждый из которых имеет собственные узлы преобразования анализируемых сигналов, и только процессор компьютера работает в режиме мультиплексирования (т.е. объединения сигналов). Подобный принцип построения КИС позволяет проводить оптимизацию обработки сигналов в каждом канале независимо. В такой системе преобразование сигналов можно выполнять локально в месте расположения источника исследуемого сигнала, что позволяет передавать сигналы от измеряемого объекта в цифровой форме.

Взаимодействие между отдельными элементами КИС осуществляется с помощью внутренней шины микроЭВМ, к которой подключены как внешние устройства ЭВМ (дисплей, внешняя память, печатающее устройство), так и измерительная схема, состоящая из коммутатора, АЦП и блока образцовых мер напряжения и частоты. С помощью ЦАП можно вырабатывать управляющие аналоговые сигналы, интерфейсный модуль подключает прибор к магистрали приборного интерфейса.

Измерительные схемы могут быть размещены на одной плате, встраиваемой в микроЭВМ. Существуют и более сложные структуры КИС, в которых в соответствии с решаемой задачей по программе коммутируются необходимые измерительные элементы, т. е. меняется архитектура.

Программы работы КИС заранее составляются и отлаживаются, но могут быть использованы программы, составленные оператором для решения конкретных задач.

В КИС появилась возможность учесть температурную нестабильность программными методами. Для этого в блок стабилитронов вводят датчик температуры, например терморезистор, и экспериментально определяют зависимость опорного напряжения от температуры. Эту зависимость записывают в ПЗУ или во внешней памяти. В процессе эксплуатации прибора периодически измеряют температуру стабилитронов и по этой зависимости вводят поправку в значение образцового напряжения. При работе стабилитронов без дополнительного подогрева значительно возрастает их долговременная стабильность.

Подобным же образом измеряют и учитывают нестабильность частоты кварцевого генератора - меры частоты: сигнала с датчика температуры воздействует на варикап, подстраивающий генератор на номинальную частоту. Погрешность установки частоты может составлять до 10~8.

В КИС имеется возможность определять индивидуальные функции влияния температуры на различные параметры прибора: сопротивление переключателей, уход нуля, коэффициенты передачи различных структурных элементов. Непрерывный контроль температуры блоков позволяет корректировать возникающие погрешности.

Большие вычислительные возможности позволяют реализовать в КИС анализ полученной информации в ходе эксперимента и менять алгоритм обработки в зависимости от предварительных данных. Например, если полученная при эксперименте гистограмма, наблюдаемая оператором на дисплее, имеет выпавшие результаты и сглаженную форму, то можно предположить существование выбросов и наличие дрейфа измеряемой величины или погрешности. Для устранения выбросов можно использовать одну из статистических программ. Методом тренда можно сделать вывод о наличии дрейфа, а методом наименьших квадратов получить формулу, описывающую дрейф.

КИС объединяет измерительные, вычислительные и управляющие средства на собственной шине микроЭВМ.

Универсальная КИС, рассчитанная на решение широкого круга задач, далеко не всегда оказывается оптимальной для конкретной группы задач. Был разработан широкий спектр одноплатных измерительных устройств, каждое из которых совместно с МикроЭВМ образует проблемно-ориентированную КИС.

Система MIDAX (США) - семейство КИС, предназначенных для сбора аналоговых и дискретных данных, управления технологическими процессами и регистрации производственной информации. Базовый комплект системы содержит стандартный набор модулей КИС: АЦП, МикроЭВМ, ЦАП, перепрограммируемое ПЗУ, контроллер прерываний, устройство связи с пользователем, и ряд других модулей, охватывающих широкие возможности по сбору (64 аналоговых входа), обработке данных и управлению (до 44 каналов). Система открыта для наращивания ее дополнительными аппаратными и программными средствами, имеет выходы на центральную ЭВМ и стандартизованную шину.

Система МикроДАТ - унифицированный ряд микропроцессорных программируемых контроллеров диспетчеризации, автоматики и телемеханики, предназначенных для работы как в локальных АСУ ТП, так и в АСУ ТП с иерархической структурой.

Системными концепциями МикроДАТ являются: магистрально-модульный принцип построения аппаратных и программных средств распределенный характер системы сбора, обработки данных и управления, схемная и конструктивная унификация, стандартизация интерфейсов и протоколов обмена.

Характерной особенностью современных СИТ является все более широкое применение микропроцессоров. Дальнейшее развитие ИВК, измерительных систем в АСУ ТП, КИС идет по пути децентрализации управления измерениями и обработка данных на нескольких периферийных микропроцессорах. Центральная ЭВМ устанавливает связь с периферийными микропроцессорами только на время передачи ему управляющей информации и приема от него предварительно обработанной информации.

Генераторы импульсов. Осциллографы

Генераторы импульсов предназначены для получения импульсов определенной формы и длительности.

Они используются во многих схемах и устройствах. А также их используют в измерительной техники для наладки и ремонта различных цифровых устройств.

Генераторы импульсов используют во многих радиотехнических устройствах (электронных счетчиках, реле времени), применяют при настройке цифровой техники. Диапазон частот таких генераторов может быть от единиц герц до многих мегагерц. Здесь приводятся простые схемы генераторов, в том числе на элементах цифровой «логики», которые широко используются в более сложных схемах как частотозадающие узлы, переключатели, источники образцовых сигналов и звуков.

Измерительный генератор — электронное устройство, мера для воспроизведения электромагнитного сигнала (синусоидального, импульсного, шумового или специальной формы). Генераторы применяются для проверки и настройки радиоэлектронных устройств, каналов связи, при поверке и калибровке средств измерений и в других целях.

Генератор является радиоэлектронным устройством, в зависимости от вида сигнала содержащий разные функциональные узлы. Общими узлами, для разных видов генераторов, являются: источник исходного сигнала (перестраиваемый автогенератор или стабилизированный кварцевый синтезатор частоты), усилители, выходные формирователи сигнала, выходной аттенюатор, устройства и цепи управления, цепи стабилизации выходного уровня сигнала и блок питания. Дополнительно, в составе генератора могут быть различные модуляторы, формирователи временных интервалов и другие устройства. В некоторых генераторах форма выходного сигнала синтезируется цифровым методом, с помощью ЦАП. Существуют также генераторы сигнала оптического диапазона, их работа основана на принципах квантовой электроники.

Виды

По форме выходного сигнала:

• Синусоидальных, гармонических колебаний (сигналов) (генератор Мейснера, генератор Хартли (индуктивная трёхточка), генератор Колпитца (ёмкостная трёхточка) и др.)

• Прямоугольных импульсов — мультивибраторы, тактовые генераторы

• Функциональный генератор — прямоугольных, треугольных и синусоидальных импульсов

• Генератор линейно-изменяющегося напряжения (ГЛИН)

• Генератор шума

Существуют также генераторы более сложных сигналов, таких, как телевизионная испытательная таблица

По частотному диапазону:

• Низкочастотные

• Высокочастотные

По принципу работы:

• Стабилизированные кварцевым резонатором — Генератор Пирса

• Блокинг-генераторы

• LC-генераторы

• RC-генераторы

По назначению:

• Генератор тактовых импульсов

Основные нормируемые характеристики

Диапазон генерируемых частот.

Точность установки частоты и её нестабильность.

Диапазон установки выходных уровней (напряжения или мощности).

Точность установки выходного уровня, погрешность аттенюатора.

В зависимости от вида генератора могут быть дополнительные параметры — характеристики модуляции, временные характеристики импульсов.

Большинство генераторов являются преобразователями постоянного тока в переменный ток. Маломощные генераторы строят на однотактных усилительных каскадах. Более мощные однофазные генераторы строят на двухтактных (полумостовых) усилительных каскадах, которые имеют больший КПД и позволяют на транзисторах той же мощности построить генератор с приблизительно вдвое большей мощностью. Однофазные генераторы ещё большей мощности строят по четырёхтактной (полномостовой) схеме, которая позволяет приблизительно ещё вдвое увеличить мощность генератора. Ещё большую мощность имеют двухфазные и трёхфазные двухтактные (полумостовые) и четырёхтактные (полномостовые) генераторы.

Главная особенность колебаний, наблюдаемых в генераторе, состоит в том, что они обусловлены не внешними воздействиями, а свойствами уст- ройства. Такие колебания, возникающие самостоятельно, в отсутствие внеш- них воздействий, называют автоколебаниями.

Типы генераторов

В зависимости от сложности устройства, используют разные типы генераторов.

1. Классический.

В несложных конструкциях, не критичных к стабильности тактового генератора, часто используется последовательное включение нескольких инверторов через RC-цепь. Частота колебаний зависит от номиналов резистора и конденсатора. Основной минус данной конструкции — низкая стабильность. Плюс — предельная простота.

1. Кварц + микросхема генерации

Микросхема генерации представляет собой специальную микросхему, которая при подключении к её входам кварцевого резонатора будет выдавать на остальных выводах частоту, делённую или умноженную на исходную. Такой способ используется в часах, а также на старых материнских платах (где частоты шин были заранее известны, только внутренняя частота центрального процессора умножалась коэффициентом умножения).

Для построения тактового генератора не требуется никакая специальная микросхема.

1. Программируемая микросхема генерации

В современных материнских платах необходимо большое количество разных частот, помимо опорной частоты системной шины, которые, по возможности, не должны быть зависимы друг от друга. Хотя базовая частота всё же формируется кварцевым резонатором (частота — 14,3 МГц), она необходима лишь для работы самой микросхемы. Выходные же частоты корректируются самой микросхемой. Например, частота системной шины может быть всегда равна стандартным 33 МГц, AGP — 66 МГц и не зависеть от частоты FSB процессора.

Если в электронной схеме необходимо разделить частоту на 2, используют Т-триггер в режиме счётчика импульсов. Соответственно, для увеличения делителя увеличивают количество счётчиков (триггеров).

1. Тактовый генератор

Тактовый генератор — автогенератор, формирующий рабочие такты процессора («частоту»). В некоторых микропроцессорах и микроконтроллерах выполняется встроенным.

Кроме тактирования процессора в обязанности тактового генератора входит организация циклов системной шины. Поэтому его работа часто тесно связана с циклами обновления памяти, контроллером ПДП и дешифратором сигналов состояния процессора.

Осциллографы

В настоящее время широко используются универсальные осциллографы, с помощью которых можно регистрировать непрерывные и импульсные процессы, исследовать пачки импульсов.

Электронный осциллограф (ЭО) предназначен для визуального наблюдения и измерения параметров сигналов. С помощью ЭО исследуют периодические и импульсные сигналы, непериодические и случайные сигналы, одиночные импульсы и оценивают их параметры. По осциллограммам, получаемых на экране ЗО, можно измерить амплитуду, частоту, фазовый сдвиг, временные интервалы и другие физические величины. На базе ЭО созданы анализаторы амплитудно-частотных характеристик, спектроанализаторы для контроля загрузки радио-эфира, различные рефлектометры для анализа состояний кабельных проводных и волоконно-оптических линий связи.

Универсальные осциллографы делятся на приборы с моноблочной конструкцией и приборы со сменными блоками.

Независимо от типа осциллографа в его структуре выделяют следующие основные узлы:

• - узел электронно-лучевой трубки (ЭЛТ);

• - усилитель отклонения лучей;

• - генераторы разверток;

• - узел синхронизации;

• - вспомогательные устройства, которые служат для улучшения метрологических характеристик и автоматизации работы осциллографа;

• - узлы питания и регулирования.

Устройство синхронизации и запуска развертки, преобразует различные по форме и величине сигналы в стандартные импульсы и позволяет выбрать для запуска развертки момент времени, соответствующий определенному уровню входного сигнала.

С помощью переключателя входа выбирается синхронизирующий сигнал, компаратор определяет момент запуска развертки. Сигнал с усилителя поступает на формирователь импульсов, формирующий запускающий сигнал с крутым передним фронтом, независимо от параметров входного сигнала.

В практике электрорадиоизмерений используются различные типы ЭОоминающие, скоростные, стробоскопические и цифровые. пические и цифровые.

Основой ЭЛТ является электронный прожектор (электронная пушка). Электронный прожект предназначен для создания тонкого электронного луча.

Две пары электродов в виде плоских пластин Y и X образуют электростатическую отклоняющую систему (см. рисунок 6.3). При помощи переменных резисторов R3,R4 можно установить светящееся пятно в любом месте экрана ЭЛТ.

Канал вертикального отклонения У выполняет роль устройства, формирующего на экране входной исследуемый сигнал по величине и мощности. Он состоит из входного устройства ВУ и усилителя вертикального отклонения. Входное устройство содержит выводы для присоединения внешних проводников, делитель напряжения с коммутирующими элементами и корректирующими цепями. Усилитель служит для усиления входных сигналов до уровня, необходимого для воздействия па электронный луч со стороны вертикально-отклоняющих пластин.

Канал X обеспечивает управление лучом в горизонтальной плоскости. При исследовании временных зависимостей на пластины подается линейно изменяющееся (пилообразное) напряжение с требуемым периодом повторения. Генератор пилообразного напряжения Г с усилителем часто называют генератором развертки.

Напомним, что два колебания, у которых частоты (периоды) равны или кратны и изменению одной из частот соответствует пропорциональное изменение второй частоты, называются синхронными (одновременными). Таким образом, для получения неподвижного изображения напряжение развертки и исследуемое напряжение должны быть синхронными. Это достигается синхронизацией напряжения развертки исследуемым сигналом или внешним напряжением с периодом, соответствующим выше названному условию Важно отметить, что пилообразное напряжение не бывает строго линейным. Часто оно изменяется по экспоненте, близкой к прямой, причем степень линеаризации зависит от схемы генератора развертки. При недостаточно большой постоянной времени экспоненты форма наблюдаемого напряжения искажается.

В генераторах развертки предусматривается возможность регулирования частоты развертки: ступенчато — переключением конденсаторов различной емкости и плавно — переменным резистором. Положения переключателя градуируются как время/деление (мкс/дел, мс/дел, с/дел).

Часто осциллограф используют для исследования различных импульсных процессов, в том числе непериодических. Непрерывная развертка не позволяет наблюдать однократные импульсы, а при исследовании процессов с большой скважностью она оказывается малоэффективной. В последнем случае слишком малая часть периода следования импульсов приходится на долю импульса, а его вершина наблюдается в виде светящейся точки. Иначе говоря, большая часть периода напряжения горизонтальной развертки не используется, а масштаб получается очень мелким.

В этом случае используется ждущая развертка показанная на рисунке 1.

Рисунок 1 – Осциллографирование периодической последовательности импульсов с большой скважностью

Суть ждущей развертки заключается в том, что генератор развертки следит за появлением импульсов на входе канала Y. Как только импульс появился, он задерживается на некоторое время, чтобы появился пилообразный импульс ждущей развертки. Длительность импульса ждущей развертки чуть больше ширина импульса.

В самой сущности ждущей развертки заложена необходимость жесткой синхронизации. Так как в качестве генератора развертки применяется одновибратор, то синхронизация достигается возбуждением его либо исследуемым сигналом, либо синхронным с ним импульсом.

Запоминающий осциллограф — это осциллограф, который при помощи специального устройства, например ЭЛТ с памятью или электронного ЗУ, позволяет сохранять на определенное время исследуемый сигнал и при необходимости представлять его для однократного или многократного визуального наблюдения или для дальнейшей обработки. Таким образом, основное назначение запоминающих осциллографов — исследование однократных и редкоповторяющихся сигналов, а также периодических сигналов, когда нужно сравнить их формы через некоторое время.

Как следует из определения, основным функциональным звеном запоминающего осциллографа должны быть ЗУ или ЭЛТ с памятью. В первом случае фактически имеем ЦО, а во втором — осциллограф на базе запоминающей ЭЛТ с видимым изображением (ЗЭЛТ).

ЗЭЛТ могут работать в режиме обычного воспроизведения осциллограмм (без запоминания). Поэтому запоминающий осциллограф на базе ЗЭЛТ всегда совмещает и функции обычного универсального осциллографа. Структурная схема его базируется на схеме рис. 1 и содержит дополнительные функциональные узлы, обеспечивающие управление памятью, воспроизведением и стиранием записанного изображения.

Запоминание исследуемого сигнала в осциллографе осуществляется путем записи его с помощью записывающего прожектора ЗЭЛТ, генератора развертки и схемы управления лучом. Запись может быть как однократной, так и многократной (последовательное наложение изображений). Последний режим называется накоплением и позволяет существенно улучшить качество записываемого изображения для периодических сигналов. Записанное изображение должно сохраняться в течение длительного времени для обеспечения возможности воспроизведения с помощью воспроизводящего прожектора ЗЭЛТ и схемы управления воспроизведением.

Перед записью сигнала необходимо стереть предшествующее изображение и подготовить развертку к новому запуску. Стирание производится подачей на подложку мишени ЗЭЛТ стирающего импульса и может быть ручным и автоматическим. При автоматическом стирании обеспечивается регулируемая выдержка воспроизведения, а после стирания прибор автоматически подготавливается к новой записи. Для периодических сигналов процессы записи, воспроизведения и стирания могут автоматически чередоваться.

ОСЦИЛЛОГРАФИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ

Осциллографы широко применяются не только при исследовании формы и измерении параметров сигналов, но и при исследовании характеристик электрорадиотехнических цепей и устройств. На базе осциллографов проектируются другие виды приборов подгруппы С, а также приборы других подгрупп.

ВИЗУАЛЬНОЕ НАБЛЮДЕНИЕ ОСЦИЛЛОГРАММ

Поскольку измерение параметров сигналов при исследовании их формы с помощью осциллографа осуществляется по осциллограммам, принципиальное значение имеют неискаженное воспроизведение осциллограмм и возможность детального исследования их. Для этого нужно, выбрав осциллограф, подключить его к источнику сигнала, установить оптимальные размеры и яркость осциллограммы, выбрать соответствующий режим работы и вид синхронизации, откалибровать

Стандарты частоты и времени. Частотомеры.

Содержание

1 Стандарт частоты

Классификация

Квантовые стандарты частоты

2 Частотомеры

Электронно-счетные частотомеры

Стандарт частоты — высокостабильный по частоте источник электромагнитных сигналов (радиодиапазона или оптических). Стандарты частоты используются в качестве вторичных или рабочих эталонов в метрологических измерениях, а также при производстве высокоточных средств измерений частоты и времени, в радионавигации, радиоастрономии и в других сферах.

Стандарты частоты делятся на стандарты радиодиапазона и оптические. В 2005 году была получена Нобелевская премия за использование фемтосекундной гребенки для связывания цезиевого стандарта (работающего в радиочастотной области) с оптической областью частот.

Стандарты частоты радиодиапазона по принципу действия бывают кварцевые и квантовые.

Квантовые стандарты частоты — устройства, в которых для точного измерения частоты колебаний или для генерирования колебаний с весьма стабильной частотой используются квантовые переходы частиц (атомов, молекул, ионов) из одного энергетическое состояния в другое. К. с. ч. принято разделять на два класса. В активных К. с. ч. квантовые переходы атомов и молекул непосредственно приводят к излучению электромагнитных волн, частота которых служит стандартом или опорной частотой. Такие приборы называются также квантовыми генераторами. В пассивных К. с. ч. измеряемая частота колебаний внешнего генератора сравнивается с частотой колебаний, соответствующих определённому квантовому переходу выбранных атомов, то есть с частотой спектральной линии.

Квантовые стандарты частоты - устройства для получения эл-магн. колебаний со стабильной во времени частотой. Среднеквадратичное относит. отклонение частоты (относит. нестабильность) и относит. погрешность воспроизведения действительного значения частоты (воспроизводимость) К. с. ч. достигает 10-14. К. с. ч.- основа эталонов времени и длины, широко применяются в измерит. технике, навигации и метрологич. службе. В К. с. ч. используются наиб. стабильные квантовые переходы между энергетич. уровнями атомов или молекул, частоты к-рых расположены в дециметровом или более коротковолновых диапазонах длин волн l. Однако для большинства применений требуются высокостабильные колебания в радиодиапазоне, а для эталонов времени необходимы колебания с частотой 1 Гц, т. е. с периодом 1 с. Поэтому К. с. ч. содержат помимо устройства для наблюдения спектральной линии (квантового репера частоты) электронную схему преобразования частоты репера в др. частотные диапазоны. Типы К. с. ч. По способу наблюдения спектральной линии в квантовом репере К. с. ч. подразделяются на активные и пассивные. Активный репер является квантовым генератором. Применяют активные К. с. ч. на водородном генераторе и рубидиевом генераторе с оптич. Накачкой.

Качество характеризуется их стабильностью — способностью сохранять выбранное значение частоты неизменным в течение длительного промежутка времени.

Квантовые стандарты частоты принято разделять на два класса. В активных Квантовые стандарты частоты квантовые переходы атомов и молекул непосредственно приводят к излучению электромагнитных волн, частота которых служит стандартом или опорной частотой. Такие приборы называются также квантовыми генераторами. В пассивных Квантовые стандарты частоты измеряемая частота колебаний внешнего генератора сравнивается с частотой колебаний, соответствующих определённому квантовому переходу выбранных атомов, т. е. с частотой спектральной линии. Первыми достигли технического совершенства и стали доступными пассивные Квантовые стандарты частоты на пучках атомов цезия (цезиевые стандарты частоты). В 1967 международным соглашением длительность секунды определена как 9.192.631.770,0 периодов колебаний, соответствующих определённому энергетическому переходу атомов единственного стабильного изотопа цезия 133Cs. Нуль после запятой означает, что это число не подлежит дальнейшему изменению. В цезиевом стандарте частоты наблюдается контур спектральной линии 133Cs, соответствующей переходу между 2 выбранными уровнями энергии E2 и E1. Частота, соответствующая вершине этой линии, фиксируется и с ней при помощи специальных устройств сравниваются измеряемые частоты.

К. с. ч. оптического диапазона представляют собой лазеры, в которых приняты специальные меры для стабилизации частоты их излучения; по сравнению с квантовыми стандартами частоты радиодиапазона имеют важные преимущества: более высокую стабильность частоты, возможность создания в одном приборе эталонов частоты (то есть времени) и длины (интерферометрические измерения длины волны). Основным элементом О. с. ч. является газовый лазер , работающий в специальном режиме.

Вплоть до самого последнего времени не было найдено ничего более точного, чем вращение Земли, и поэтому все часы сверялись с длиной астрономических суток, а секунда определялась как часть средних суток. Однако сейчас мы научились работать с некоторыми естественными осцилляторами, которые являются более точными стандартами времени, чем вращение Земли. Это так называемые «атомные часы». В основе их лежат колебания атомов, период которых нечувствителен к температуре и другим внешним воздействиям. Эти часы позволяют измерять время с точностью, лучшей. В последние два года профессор Гарвардского университета Норман Рамзей спроектировал и построил улучшенные атомные часы, работающие на колебаниях атомов водорода. Он считает, что эти часы могут быть еще в сто раз более точными. Сейчас ведутся измерения, которые покажут, насколько он прав.

А поскольку оказалось возможным создать часы гораздо более точные, чем астрономические, то ученые договариваются определять единицу времени с помощью новых стандартов — атомных часов.

Частотомер — измерительный прибор для точного определения частоты сигнала или частот гармонических составляющих спектра сигнала.

Частотомеры используются для обслуживания, регулировки и диагностики радиоэлектронного оборудования различного назначения, контроль работы радиосистем и технологических процессов.

Частотомеры по методу измерения можно разделить на следующие условные группы:

По методу измерения, приборы непосредственной оценки (напр. аналоговые) и приборы сравнения (напр. резонансные, гетеродинные, электронно-счетные).

По физическому смыслу измеряемой величины, для измерения частоты синусоидальных колебаний (аналоговые), измерения частот гармонических составляющих (гетеродинные, резонансные, вибрационные) и измерения частоты дискретных событий (электронно-счетные, конденсаторные).

По исполнению (конструкции), щитовые, переносные и стационарные

По области применения частотомеры включаются в два больших класса средств измерений — электроизмерительные приборы и радиоизмерительные приборы. Следует заметить, что граница между этими группами приборов весьма условна.

В группу электроизмерительных приборов входят аналоговые стрелочные частотомеры различных систем, вибрационные, а так же, отчасти, конденсаторные и электронно-счетные частотомеры.

В группу радиоизмерительных приборов входят резонансные, гетеродинные, конденсаторные и электронно-счетные частотомеры.

Принцип действия электронно-счетных частотомеров (ЭСЧ) основан на подсчете количества импульсов, сформированных входными цепями из периодического сигнала произвольной формы, за определенный интервал времени. Интервал времени измерения также задается методом подсчета импульсов, взятых с внутреннего кварцевого генератора ЭСЧ или из внешнего источника (например стандарта частоты). Таким образом ЭСЧ является прибором сравнения, точность измерения которого зависит от точности эталонной частоты. ЭСЧ является наиболее распространенным видом частотомеров благодаря своей универсальности, широкому диапазону частот (от долей герца до десятков мегагерц) и высокой точности. Для повышения диапазона до сотен мегагерц — десятков гигагерц используются дополнительные блоки — делители частоты и переносчики частоты.

Большинство ЭСЧ кроме частоты позволяют измерять период следования импульсов, интервалы времени между импульсами, отношения двух частот, а также могут использоваться в качестве счетчиков количества импульсов. Некоторые ЭСЧ сочетают в себе электронно-счетный и гетеродинный методы измерения. Это не только повышает диапазон измерения, но и позволяет определять несущюю частоту импульсно-модулированных сигналов, что простым методом счета недоступно.

В магазинах сети «ПРОФИ» можно найти несколько моделей частотомеров.

Частотомеры применяют в первую очередь в радиоэлектронике и для настройки электрических сетей. Их используют для лабораторных и полевых исследований, в которых нужны данные частот устройств разных типов. Применяют его для обслуживания и диагностики оборудования радиоэлектронного типа, для его регулировки и определения неисправностей, для контроля над состоянием радиосистем и разных технологических процессов. Стандарты частоты используются в качестве вторичных или рабочих эталонов в метрологических измерениях, а также при производстве высокоточных средств измерений частоты и времени, в радионавигации, радиоастрономии и в других сферах.

Электроизмерения

Электроизмерения проводятся с целью проверки соответствия параметров электрической сети проекту и установленным нормам и правилами, для выявления дефектов, приводящих к поражению электрическим током, возникновению пожароопасных ситуаций, поломки электрооборудовании. Эти работы необходимо проводить:

 при вводе в эксплуатацию нового электрооборудования и электрооборудования, прошедшего восстановительный или капитальный ремонт и реконструкцию на специализированном ремонтном предприятии;

при капитальном ремонте;

при среднем ремонте;

при текущем ремонте электрооборудования;

 Необходимость проведения лабораторных измерений обоснована в нормативных актах и документах, в том числе Правилах устройства электроустановок («ПУЭ»). В частности, проведение электроизмерений необходимо при вводе в эксплуатацию новых электроустановок, реконструкции электросетей, увеличении мощности и так далее. Периодичность проведения электроизмерений, а также их объем и нормы, определяется специальным руководящим документом (РД) «Объем и нормы испытаний электрооборудования», утвержденным РАО «ЕЭС» РФ. В соответствии с требованиями вышеперечисленных актов, ни один объект, на котором используется электрическая энергия, не может быть введен в эксплуатацию без предварительного проведения лабораторных измерений и испытаний, результаты которых должны соответствовать нормативам.

Приборный парк электротехнической лаборатории (ЭТЛ) и штат опытных электромонтажников и наладчиков нашей компании, позволяет качественно и эффективно проводить:

электрические измерения,

электрические испытания,

проверки работы всех элементов системы энергоснабжения,

осмотр и диагностику всех элементов системы энергоснабжения,

сравнение показателей с нормативами с дачей рекомендаций по ремонту,   обновлению и модернизации имеющегося оборудования.

Результаты работы ЭТЛ   – отчеты и документы, необходимые для сдачи и эксплуатации зданий и сооружений, своевременного ремонта электрики, повышения безопасности нахождения в зданиях и сооружениях, модернизации оборудования для соответствия современным требованиям и нормам, принятым для соответствующих сооружений.

 Виды электроизмерений:

1. Приемо-сдаточные - выполняются по окончании работ по установке нового электрооборудования; без технического отчета о проведении приемо-сдаточных электротехнических измерений электроустановка в сооружении не сдается в эксплуатацию;

2. Профилактические – проводятся с целью предупреждения поломок и своевременного выявления неисправностей (результатом этих электрических измерений становятся рекомендации по ремонту электрики, устранению сбоев и неисправностей), а также проверки имеющегося оборудования на соответствие нормативам (в таком случае, при обнаружении несоответствия выносятся рекомендации по замене / модернизации оборудования). В обоих случаях регулярные профилактические осмотры с электроизмерениями идут на пользу заказчику, ведь возгорание электропроводки, пожары, сбои в работе и несчастные случаи из-за вышедшего из строя, устаревшего или неисправного оборудования обходятся дороже, чем электроизмерения.

3. Периодические – их необходимо проводить согласно требованиям надзорных органов, производящих инспекцию электрооборудования и электроустановок (Пожарная инспекция, Госэнергонадзор, СЭС). Частота проведения периодических электротехнических измерений зависит от многих параметров – нормативных требований, характеристик электрооборудования, технических условий окружающей среды, в которых производится его эксплуатация.

В процессе проведения работ могли быть допущены какие то недочеты. Зарезана оболочка кабеля, плохо затянут болт заземляющего контакта и т. д. С помощью электроизмерительных работ все эти недостатки монтажа выявляются. Без данных работ невозможно сдать объект в эксплуатацию.

Профилактические электроизмерительные работы производятся для предупреждения поломок и своевременного выявления неисправностей электрической сети и оборудования. Как уже было сказано выше, со временем любое оборудование начинает работать с отклонениями от нормы. Изоляция кабеля может разрушаться, автоматические выключатели могут перестать срабатывать, болтовые соединения ослабляются. Всё это приводит, в лучшем случае, к ухудшению качества электросети, а в худшем к поражению людей электрическим током, либо пожару. Поэтому необходимость своевременного проведения профилактических электроизмерительных работ не вызывает сомнения.

Третий вид - это периодические электроизмерительные работы. Они проводятся по требованию надзорных органов, отвечающих за инспекцию электроустановок и электрооборудования.

Для всех видов электроизмерений, проводят, в основном, стандартный набор испытаний. В первую очередь это визуальный осмотр. С нашей точки зрения, визуальный осмотр является одним из ключевых этапов испытания электроустановки. С помощью него выявляется большая часть нарушений, таких как оплавление оболочки кабелей, почернение контактов, разрыв заземляющего контакта и т. д. Затем испытания проводятся с помощью специальных приборов. Измерение сопротивления изоляции позволяет обнаружить повреждения изолирующей оболочки кабеля. С помощью измерения сопротивления петли фаза-ноль выясняются токи короткого замыкания для данной линии и сравниваются с уставками аппаратов защиты. Проверка наличия цепи между заземленной электроустановкой и заземленными элементами призвана служить для выявления нарушений в цепи заземления между электроустановкой и всеми ее элементами. Также на предмет исправности проверяются автоматические выключатели и УЗО. Основная классификация электроизмерительных приборов

По способу получения отсчета измерительные приборы подразделяются на приборы с непосредственным отсчетом, управляемым отсчетом и самопишущие.

Электроизмерительные приборы классифицируются по роду измеряемой величины: амперметр, вольтметр и т. д.

Классификация по роду тока: приборы постоянного, переменного, постоянно – переменного тока.

Приборы с непосредственным отсчетом, кроме того, подразделяются

по принципу действия в зависимости от системы: приборы магнитоэлектрической, электромагнитной, электродинамической, электростатической систем; цифровые и т.д.

по степени точности: приборы классов (см. ниже) точности0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0 .

1.1. Краткое описание приборов и их принципа действия

Магнитоэлектрическая система

Принцип работы основан на взаимодействии тока, протекающего по обмотке подвижной катушки, с магнитным полем постоянного магнита.

Основные детали: постоянный магнит и подвижная катушка (рамка), по которой проходит ток, пружины.

Электромагнитная система

Принцип работы основан на взаимодействии магнитного поля неподвижной катушки с сердечником из ферромагнитного материала, внесенного в это поле.

Вращающий момент в электромагнитных измерительных механизмах возникает в результате взаимодействия магнитного поля катушки, по обмотке которого протекает измеряемый ток, с одним или несколькими ферромагнитными сердечниками, обычно составляющими подвижную часть механизма.

Электродинамическая система

Принцип работы основан на взаимодействии двух катушек (рамок), по которым течет ток. Одна из них неподвижна, а другая подвижна. Перемещение катушек относительно друг друга обусловливается тем, что проводники, по которым протекают токи одного направления, притягиваются, а с токами противоположных направлений – отталкиваются.

Электростатическая система

Принцип работы основан на действии электростатического поля, созданного между двумя неподвижными электродами, на подвижный электрод.

Когда к неподвижным электродам приложено напряжение, подвижный электрод стремится расположиться так, чтобы электроемкость была наибольшей, вследствие чего подвижная часть отклоняется от первоначального положения. Вращающий момент, действующий на подвижную часть прибора, пропорционален квадрату напряжения. Вследствие этого шкала приборов электростатической системы неравномерна.

1.2 Общие элементы приборов

1. Шкала

Шкала обычно представляет собой светлую поверхность с черными делениями и цифрами, соответствующими определенным значениям измеряемой величины. Форма шкалы зависит от конструкции прибора, класса точности и ряда других факторов.

На шкале каждого прибора наносятся следующие обозначения:

Обозначение единицы измеряемой величины.

Условное обозначение системы прибора.

Обозначение класса точности прибора.

Условное обозначение положения прибора.

Условное обозначение степени защищенности от магнитных и других влияний.

Величина испытательного напряжения изоляции измерительной цепи по отношению к корпусу.

Год выпуска и заводской номер.

Обозначение рода тока.

Тип прибора.

2. Значение силы тока, соответствующее определенным значениям напряжения, и значения напряжения, соответствующие определенным значениям силы тока.

3. Указатель

Условные обозначения, наносимые на электроизмерительные приборы

Обозначения принципа действия прибора

Обозначения тока

Обозначения положения прибора

Качество и соответствие компьютерной системы требованиям нормативных документов

Содержание

Качество компьютерной системы

Показатели качества

Способы повышения надежности

Достоверность

Классификация методов контроля достоверности

Эффективность

Качество компьютерной системы — это совокупность свойств системы, обусловливающих возможность ее использования для удовлетворения определенных в соответствии с ее назначением потребностей. Количественные характеристики этих свойств определяются показателями, которые необходимо контролировать и учитывать. Основными показателями качества информационных систем являются надежность, достоверность, безопасность, эффективность.

Надежность- свойство системы сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения.

Надежность - важнейшая характеристика качества любой системы, поэтому разработана специальная теория - теория надежности.

Теория надежности может быть определена как научная дисциплина, изучающая закономерности, которых следует придерживаться при разработке и эксплуатации систем для обеспечения оптимального уровня их надежности с минимальными затратами ресурсов.

Надежность - комплексное свойство системы; оно включает в себя более простые свойства, такие как безотказность, ремонтопригодность, долговечность и т д.

Безотказность - свойство системы сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или наработки (наработка - продолжительность или объем работы системы).

Ремонтопригодность - свойство системы, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, повреждений и поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем проведения технического обслуживания и ремонтов.

Долговечность - свойство системы сохранять при установленной системе технического обслуживания и ремонта работоспособное состояние до наступления предельного состояния, то есть такого момента, когда дальнейшее использование системы по назначению недопустимо или нецелесообразно.

Показатель надежности — это количественная характеристика одного или нескольких свойств, определяющих надежность системы. В основе большинства показателей надежности лежат оценки наработки системы, то есть продолжительности или объема работы, выполненной системой. Показатель надежности, относящийся к одному из свойств надежности, называется единичным. Комплексный показатель надежности характеризует несколько свойств, определяющих надежность системы.

На сегодняшний день разработано много конкретных практических способов повышения надежности информационных систем.

Для обеспечения надежности технических средств чаще всего выполняется:

1) резервирование (дублирование) технических средств (компьютеров и их компонентов, сегментов сетей и т. д.);

2) использование стандартных протоколов работы устройств ИС;

3) применение специализированных технических средств защиты информации.

Для обеспечения надежности функционирования программного комплекса ИС выполняется:

1) тщательное тестирование программ, опытное исполнение программы с целью обнаружения в ней ошибок (обязательное условие эффективного тестирования - по крайней мере один раз выполнить все разветвления программы в каждом из возможных направлений);

2) использование стандартных протоколов, интерфейсов, библиотек процедур, лицензионных программных продуктов;

3) использование структурных методов для обеспечения надежной работы программных комплексов (иерархическое построение программ, разбиение программ на сравнительно независимые модули и т. д.);

4) изоляция параллельно работающих процессов, в результате чего ошибки в работе одной программы не влияют на работу операционной системы и других программ.

Достоверность функционирования — свойство системы, обусловливающее безошибочность производимых ею преобразований информации. Достоверность функционирования информационной системы полностью определяется и измеряется достоверностью ее результатной информации.

Достоверность информации — это свойство информации отражать реально существующие объекты с необходимой точностью. Достоверность информации измеряется вероятностью того, что отражаемое информацией значение параметра отличается от истинного значения этого параметра в пределах необходимой точности.

Одним из наиболее действенных средств обеспечения достоверности информации в ИС является ее контроль. Контроль — процесс получения и обработки информации с целью оценки соответствия фактического состояния объекта предъявляемым к нему требованиям и выработки соответствующего управляющего решения.

Методы контроля достоверности информации, применяемые в ИС, весьма разнообразны. Классификация методов контроля может быть выполнена по большему числу признаков, в частности: по назначению, по уровню исследования информации, по способу реализации, по степени выявления и коррекции ошибок.

Классификация методов контроля достоверности по назначению

Профилактический контроль и одна из наиболее распространенных его форм — тестовый контроль, предназначены для выявления состояния системы в целом и отдельных ее звеньев до включения системы в рабочий режим. Целью профилактического контроля, осуществляемого часто в утяжеленном режиме работы системы, является выявление и прогнозирование неисправностей в ее работе с последующим их устранением.

Рабочий контроль, или контроль в рабочем режиме, выполняется в процессе выполнения системой возложенных на нее функций. Он, в свою очередь, может быть разделен на функциональный контроль и контроль качества продукции. Функциональный контроль может преследовать цель либо только проверки работоспособности (отсутствия неисправностей) системы, либо, кроме того, установления места и причины неисправности (диагностический контроль). Контроль качества продукции является контролем достоверности информации как одного из важнейших показателей качества продукции выпускаемой ИС.

Генезисный контроль проводится для выяснения технического состояния системы в прошлые моменты времени с целью определения причин сбоев и отказов системы, имевших место в прошлом; сбора статистических данных об ошибках, их характере, величине и последствиях (экономических потерях) этих ошибок для ИС.

Классификация методов контроля достоверности по уровню исследования информации

Синтаксический контроль — это, по существу, контроль достоверности данных, не затрагивающий содержательного, смыслового аспекта информации. Предметом синтаксического контроля являются отдельные символы, реквизиты, показатели: допустимость их наличия, допустимость их кодовой структуры, взаимных сочетаний и порядка следования.

Семантический контроль оценивает смысловое содержание информации, ее логичность, непротиворечивость, согласованность, диапазон возможных значений параметров, отражаемых информацией, динамику их изменения.

Прагматический контроль определяет потребительную стоимость (полезность, ценность) информации для управления, своевременность и актуальность информации, ее полноту и доступность.

Классификация методов контроля достоверности по способу реализации

Организационный контроль достоверности является одним из основных в ИС. Он представляет собой комплекс мероприятий, предназначенных для выявления ошибок на всех этапах участия эргатического звена в работе системы, причем обязательным элементом этих мероприятий является человек или коллектив людей.

Программный контроль основан на использовании специальных программ и логических методов проверки достоверности информации или правильности работы отдельных компонентов системы и всей системы в целом. Программный контроль, в свою очередь, подразделяется на программно-логический, алгоритмический и тестовый.

Программно-логический контроль базируется на использовании синтаксической или семантической избыточности; алгоритмический контроль использует как основу вспомогательный усеченный алгоритм преобразования информации, логически связанный с основным рабочим алгоритмом.

Аппаратный контроль реализуется посредством специально встроенных в систему дополнительных технических схем. Этот вид контроля также подразделяется на непрерывный и оперативный (аппаратно-логический) контроль достоверности, а также непрерывный контроль работоспособности.

Классификация методов контроля достоверности по степени выявления и коррекции ошибок

Обнаруживающий фиксирует только сам факт наличия или отсутствия ошибки.

Локализующий позволяет определить как факт наличия, так и место ошибки (например, символ, реквизит и т. д.).

Исправляющий выполняет функции и обнаружения, и локализации, и исправления ошибки.

Это свойство системы выполнять поставленную цель в заданных условиях использования и с определенным качеством. Показатели эффективности характеризуют степень приспособленности системы к выполнению поставленных перед нею задач и являются обобщающими показателями оптимальности функционирования ИС, зависящими от локальных показателей, каковыми являются надежность, достоверность, безопасность.

Кардинальным обобщающим показателем является экономическая эффективность системы, характеризующая целесообразность произведенных на создание и функционирование системы затрат.