6.2. Метрологическая аттестация программ и алгоритмов.

Для автоматизированных средств измерений предполагающих обработку первичной измерительной информации существует специальная процедура - метрологическая аттестация программ и алгоритмов. Эта процедура является частью испытаний с целью утверждения типа ИИС. Она должна также проводиться при корректировке ПМО, при замене ЭВМ или используемых операционных систем. В отличие от аппаратных средств, метрологическое обеспечение программ не имеет аналога поверки или калибровки, поскольку нет необходимости контролировать программно-математическое обеспечение для каждого экземпляра ИИС.

ПМО состоит из двух компонентов: алгоритмов обработки измерительной информации и программы, реализующей эти алгоритмы. При метрологической аттестации этих алгоритмов, исследуются 3 основные группы показателей:

показатели точности,

надежности и

сложности.

Показатели точности характеризуют точность результатов, полученных с помощью данного алгоритма при полном соответствии входных данных используемой модели. Показатели надежности (устойчивости) характеризуют устойчивость результатов получаемых в соответствии с данным алгоритмом к искажению исходных данных помехами. Показатели сложности определяют трудоёмкость решения задачи при использовании данного алгоритма (число элементарных операций при обработке данных).

Аттестация проводится с целью выбора на этапе разработки ИИС оптимального алгоритма для решения конкретной задачи и гарантии определенной точности измерений при эксплуатации. Под метрологическими характеристиками измерений подразумевают: характеристики тех свойств программы, которые влияют на результат измерения и могут привести к потерям измерительной информации. Эти потери обусловлены:

2. Применением приближенных методов вычислений

3. Недостоверностью экспериментальных данных

4. Погрешностью округления результатов вычислений.

Оценка метрологических характеристик ПМО может быть получена с помощью вычислительных экспериментов, которые можно считать аналогом поверки с помощью эталонной меры или эталонного прибора. В первом случае на вход вычислительного устройства подают данные, имитирующие работу измерительного канала. Ожидаемый результат вычислений по этим данным предполагается заранее известным с точностью, превышающей необходимую точность при эксплуатации. Качество ПМО характеризуется степенью соответствия "эталонных" результатов и результатов вычисления с помощью аттестуемого ПМО. При вычислительном эксперименте в качестве "эталонного" прибора используется машинная имитация, использующая "идеальный" алгоритм на ЭВМ более высокого уровня.

6.3. Метрологические характеристики измерительных каналов.

Метрологические характеристики измерительных каналов составляют основу метрологического описания аппаратной части ИИС, так как измерительный канал (как составная часть ИИС) является единым функциональным целым.

Метрологические характеристики измерительных каналов:

2. 1. Номинальная функция преобразования ИК: С = f_ик(х). На практике стараются обеспечить высокую линейность данной функции.

3. 2. Вид выходного входа, число разрядов и цена младшего разряда кода. Данная характеристика учитывается при выборе интерфейса и при определении требований к вычислительным устройствам.

3. Показатели точности измерения. Систематическая, случайная, полная погрешности, предел допускаемых значений показаний измерительных каналов.

2. 4. Допускаемое отклонение функции преобразования измерительного канала от номинальной.

3. 5. Показатели взаимодействия измерительного канала с исследуемым объектом. Примерами такого взаимодействия являются потребление мощности из измеряемой электрической цепи, измерительное усилие при измерении размеров деталей.

4. 6. Динамические характеристики, описывающие измерительный канал как линейное инерционное устройство. Такими характеристиками могут быть импульсная реакция h_ик(τ), АЧХ и ФЧХ.

5. Чувствительность к условиям эксплуатации.

6. Характеристики, отражающие взаимное влияние измерительных каналов. В соответствии с указанными характеристиками структурную схему измерительного канала можно представить в виде:

Первый линейный блок с импульсной реакцией h_ик(τ) вносит линейные искажения в измеряемый сигнал x(t). Второй блок вносит нелинейные искажения в соответствии с функцией преобразования f_ик(х).

Преобразованный сигнал суммируется с аддитивной погрешностью Δ_адд(t), которая формируется в результате суммирования погрешности измерительного канала Δ_{адд ик}(t) (без учета погрешностей из-за линейных и нелинейных искажений в первых двух блоках), погрешности Δ_{вн ф}(t), обусловленной действием внешних факторов, и погрешности Δ_{м к}(t), вызванной взаимным влиянием каналов. Последние два слагаемых разбиваются на различные составляющие, при расчете которых учитываются соответствующие функции влияния, не отраженные на рисунке.

Вычитая из выходного сигнала входной сигнал, получаем полную погрешность ИК:

x_изм(t) – x(t) = Δ(t),

состоящую из двух основных компонентов: функции Δ_адд(t) и продуктов линейных и нелинейных искажений измеряемого сигнала Δ_иск(t).