Отраслевая система обеспечения единства измерений. Метрологическое обеспечение испытаний газотурбинных двигателей. Аттестация измерительных каналов информационно-измерительных систем

Аттестация измерительных каналов информационно-измерительных систем

ОКСТУ 7509

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Аттестация ИК ИИС направлена на исследование метрологических харак­теристик (MX) каналов, их соответствие требованиям, установ ленным в нормативно­технической документации (НТД) на ИИС, и выдачу документа с указанием получен­ных данных.
1.2. При аттестации ИК ИИС используется экспериментально-расчетный метод оценки MX, заключающийся в проведении многократных градуировок и обработке по­лученной информации с целью определения оценок погрешностей ИК ИИС.
1.3. ИК,как составная часть ИИС,представляет собой законченную измеритель­ную цепь, в обтаем случае многозвенную, при подаче иа ее вход измеряемой физической величины на выходе получается ее числовое значение.
1.4. При опенке погрешности ИК используются два способа эксперименталь­ных исследований:
• комплектный, когда градуировке подвергается весь ИК и по результатам градуировки определяется его погрешность как единого целого;
• поэлементный, когда градуировке подвергается часть ИК, погрешность ко­торого определяется комплектным способом, затем расчетным путем суммирует­ся с погрешностью остальной частя ИК, известной или определяемой независимо.
1.5. MX ИК ИИС выбираются из числа рекомендуемых ГОСТ 8.009-84.
В настоящем стандарте определяются:
• функция преобразования, индивидуальная для каждого канала или номиналь­ная для группы однотипных каналов;
• характеристики систематической составляющей погрешности As ИК; О
• характеристики случайной составляющей погрешности А ИК;
• характеристики погрешности А ИК;
• вариация выходного сигнала ИК.
1.6. MX ИК определяются для рабочих условий применения ИИС.
1.7. В математической модели погрешности ИК учтено, что ИК ИИС в обшем случае обладает погрешностями от трения, люфта, гистерезиса, от действия влияюших величин и т.д. Без учета коррелированности погрешностей математическая модель может быть выражена в виде
*’^*A*4*£Ap CD
I • • гое А. - систематическая погрешность, представляющая собой настолько медлен- ио изменяющийся случайный процесс, что в течение обычной продолжи­тельности опытов она может быть принята постоянной и характеризовать ся для отдельного ИК пределом допустимых значений;
* - символ объединения систематической погрешности, некоррелированной
случайной погрешности и случайной величины вариации
;

о
4 - некоррелированная случайная погрешность, характеризуемая истинным (точным) средним квадратическим отклонением &£А] ;
0
Д и - случайная величина вариации // , вызываемая трением, люфтом, гисте­резисом и т.п. и представляющая собой случайную величину, подчиня­ющуюся равномерному закону распределения в пределах некоторого
( интервала 4# ;
- объединение дополнительных погрешностей 4,- , обусловленных дей—
<х/ 11
ствием влияющих величин и неинформативных параметров входного сигнала ИК.
1.8, Содержание программы аттестации (ПА) должно соответствовать требо­ваниям ГОСТ 8.326—89. ПА согласовывается с метрологической службой заказ­чика и утверждается руководителем организации, проводящей аттестацию.

2. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

ПРИ АТТЕСТАЦИИ

2.1. При исследованиях проводятся:
• внешний осмотр;
• опробование;
• исследования метрологических характеристик.
2.2. При внешнем осмотре должно быть установлено соответствие И ИС, а так­же образцовых средств измерений следующим требованиям:
• комплектность таделий должна соответствовать формулярам;
• маркировка изделий должна соответствовать требованиям эксплуатационной документации;
• наличие и сохранность пломб - согласно сборочным чертежам;
• средства измерений, входящие в систему, не должны иметь:
механических повреждений;
неудовлетворительного крепления резъемов;
проворачивания краплений или элементов плавной регулировки;
нарушения экранировки линий связи;
отклонения состояния заземления от указанных в технических условиях на систему;
наличия следов обугливания на изоляции внешних токоведущих частей или наличия очагов коррозии.
Опробование функционирования И ИС состоит в проведении пробных изме­рений по методике подготовки и работы ИИС. Для каждого типа И ИС согласно НТД существуют основные признаки, подлежащие контролю, в частности, на печатных протоколах электронно-вычислительной машины (ЭВМ).
2.3.
2.4. Исследования метрологических характеристик состоят в проведении много­кратных градуировок ИК ИИС.
Градуировки системы производятся в условиях, максимально приближенных к ре­альным рабочим условиям эксплуатации ИИС с целью учета влияния на MX ИИС дестабилизирующих факторов, имеющих случайный характер и трудно выявляемых, например, колебание напряжения питания, вибрации, наводки от работающих силовых установок и др.
Градуировка производится в соответствии со способами экспериментальных исследований (п. 1.4) и заключается в подаче на вход какала в регулярной после­довательности контрольных значений параметра от минимального значения до мак­симального (прямой ход) и от максимального до минимального (обратный ход) и в регистрации значений выходных сигналов, соответствующих входным значениям параметра.
При аттестация снимается не менее 10 градуировочных характеристик. На каж­дой ветви характеристики задается последовательность не менее 10 контрольных зна­чений параметра. Значения измеряемого параметра в контрольных точках (сечениях) диапазона измерения от градуировки к градуировке устанавливаются одинаковыми.
Количество наблюдений в каждой контрольной тонке определяется в зависимо­сти от желаемого уровня доверительной вероятности и точности оценки составляю­щих погрешности. Общее количество наблюдений в каждой контрольной тонке по каждому каналу определяется по формуле
Nj~£.v, <2)
где £ - количество градуировок (прямой и обратный ход);
• - количество наблюдений (отсчетов) в контрольной точке диапазона иа одной градуировке;
J - индекс контрольной точки.
Общее количество наблюдений в каждой контрольной точке по каждому измерите­льному каналу определяется (по усмотрению метролога-экспериментатора) по требуемой точности определения погрешностей, трудоемкости метрологического эксперимента, но должно быть не менее 20 значений, что соответствует доверительному интер­валу оценки среднего квадратического отклонения, приблизительно равному при доверительной вероятности 0,95 для случая нормального закона распределе­ния, где ff [Л] - опенка среднего квадратического отклонения &[л].
Обшее количество наблюдений по всем контрольным точкам (во всем диапазо­не измерения) определяется по формуле
(3)
Тле f ~ количество контрольных точек на градуировочной характеристике;
/77 - количество измерительных каналов системы.
Градуировку одного ИК следует производить в следующем порядке:
• собрать схему градуировки;
• ввести в ЭВМ программу приема информации;
• подать контрольные сигналы на вход ИК;
• произвести цикл наблюдений на каждой контрольной точке с регистрепией результатов наблюдений на ЭВМ.
Количество градуировок должно быть не менее десяти.

3. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРИ АТТЕСТАЦИИ

3.1. Обработка результатов иоследований состоит в получении ресчетным пу­тем иа ЭВМ оценок MX каналов И ИС.
3.2. Перец началом обработки результатов наблюдений исключаются грубые промахи, связанные с, неправильными действиями персонала, сбоями в реботе изме­рительных систем, факты появления которых установлены достоверно, а также из­вестные систематические погрешности результатов наблюдений.
3.3. Обработка результатов наблюдений состоит в определении функции преоб— реэования y-f(x) и погрешности ИК, приведенной ко входу.
3.3.1. В каждой J —й контрольной точке диапазона каждого і -го канала
определяются средние арифметические значения сигнала на выходе ИК прямом я обратном ходах градуировок го формуле
- число наблюдений в у' - й контрольной точке прн прямом и обратном
ходах градуировки;
% - индекс номере наблюдения;
і - индекс ИК;
Н - индекс прямого хода градуировки;
Б - индекс обратного хода градуировки.
3.3.2. Производится аппроксимация зависимости у- vtx- для всего диапа­зона в целом либо го частям полиномом п -й степени н другими методами, в част­ности, методом кусочно—линейной аппроксимации.
Степень полинома или число линейных кусков (отрезков) выбирается с учетом опенки погрешности аппроксимации, конкретного вида функции преобразования и

фактического уменьшения погрешности ИК от повышения степени полинома или числа линейных кусков, которое анализируется метрологом-экспериментатором в процессе автоматизированного расчета погрешности ИК с применением рваных вариантов аппроксимации зависимостей.
В результате аппроксимации получается функция преобразования
(5) используемая для определения значения информативного параметра входного сиг­нала по известному значению информативного параметра его выходного сигнала.
Допускается использование функции преобразования, определяемой не в про­цессе МА, при сохранении процедуры сценки погрешности ИК.
3.3.3. По результатам наблюдений с помощью функции преобразования X" f~f(y) вычисляются приведенные ко входу значения результатов наблюдений ■ строятся експернментальные распределения отклонений результатов V " у/ *
наблюдений от контрольных значений параметра.
3.3.4. В каждой контрольной точке каждого ИК определяются средние ариф­метические значении исправленных результатов наблюдений ИК на прямом и обрать.
(6)
(7)
3.3.5. Оценка систематической составляющей погрешности 4. и вариации V
в каждой контрольной точке каждого ИК вычисляются по формулам:
_ (.8).
V * У
<Є)
Для упрощения расчета суммарной погрешности и при отсутствии специальных указаний в техническом ведення на ИИС о необходимости выделения вариации при оценивании погрешности допустимо вариацию отдельно не вычислять, рассматривая отклонения в каждой контрольной точке как единый мессив.
В атом случае

При отсутствия ограничения по виду распределения Погрешности ИК опенка погрешности ИК производится путем статической обработки данных метро­логических исследований с построением экспериментальных распределений и опен- кой интервалов погрешности методом, изложенным в пр