ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ

НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ «СИСТЕМА» ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ МЕТРОЛОГИИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ И УПРАВЛЯЮЩИХ СИСТЕМ (ВНИИМИУС1

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННАЯ СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЕДИНСТВА ИЗМЕРЕНИЙ

ВОЛЬТМЕТРЫ ЦИФРОВЫЕ

АЛГОРИТМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ПОВЕРКИ

МИ 860—85

Москва

РАЗРАБОТАНЫ Всесоюзным научно-исследовательским институтом метрологии измерительных и управляющих систем (ВНИИМИУС) НПО «Система»

ИСПОЛНИТЕЛИ:

Владимиров В. Л. {руководитель темы). Кривохиж И. Ю, Лаличак И. Е„ Янишевский И. В.

ПОДГОТОВЛЕНЫ К УТВЕРЖДЕНИЮ Отделом автоматизации поверочных работ ВНИИМИУС

Начальник отдела Г. В. Кучеров, начальник сектора В. Л. Владимиров, инженер И. Ю. Кривохиж

УТВЕРЖДЕНЫ ВНИИМИУС 15 мая 1985 г.

5. АЛГОРИТМЫ УСИЛЕННОГО И НОРМАЛЬНОГО КОНТРОЛЯ

После окончания переходного процесса в режиме усиленного и нормального контроля в каждой контролируемой точке осуществляется ПК. Ниже описан процесс ПК в одной контролируемой точке.

5.1.    В каждом i-м наблюдении вычисляется текущая абсолютная погрешность

,    (5Л)

где Bf — текущее значение выходного кода ЦВ.

5.2.    В каждом i-м наблюдении вычисляются и запоминаются

{    с    ₀

суммы 2At    и 2A_t* текущих значений и квадратов текущих зна-

t    i    "

чений погрешности.

5.3.    В каждом t-м наблюдении осуществляется проверка неравенства

|ДгК<|А«| ,    (ЪЛ)

где Д_к —контрольный допуск, значение которого высчитывается ЭВМ для каждой контролируемой точки.

5.4.    Значение контрольного допуска из п. 5.3 определяется по формуле

Дк~тДи    (о.з)

где у — коэффициент контрольного допуска (Si. пп. 5.5, 5.6 и 5 19);    — значение допускаемой абсолютной погрешности ПВ,

высчитываемое ЭВМ для каждой контролируемой точки на основании данных о типе ЦВ.

Примечание. Если в данных о типе ЦВ допускаемая погрешность задана в виде формулы для относительной погрешности, значение допускаемой абсолютной погрешности определяется как произведение значений относительной погрешности (в относительных единицах) и измеряемого напряжения.

5.5.    Значение коэффициента у контрольного допуска по п. 5.4 при усиленном контроле определяется:

для трапециевидной функции распределения систематической и случайной составляющих погрешности измерений по формуле

7 = I —0,87755;    (5.4)

для равномерной функции распределения систематической составляющей погрешности измерений по формуле

-=1—0,981,    (5.5)

где | = д_од/Д_д — отношение допускаемой абсолютной (или относительной) погрешности образцового средства поверки (меры) к допускаемой абсолютной (или относительной) погрешности поверяемого ЦВ.

2 Зак. 2549

5.6.    Значение коэффициента -у контрольного допуска по п. 5.4-при нормальном контроле определяется:

для трапециевидной функции распределения систематической и. случайной составляющих погрешности измерения по формуле

f=l—0,6127|;    (5.6>

для равномерной функции распределения систематической составляющей погрешности измерения по формуле

Т-1-0,806.    (5.7>

5.7.    В методе ПК организуется счетчик числа X выходов текущих значений погрешности по п. 5.1 за значения контрольного допуска по п. 5.4.

Для этого в каждом наблюдении,. в котором не выполняется неравенство (5.2) из п. 5.3, число X увеличивается на единицу. Если: неравенство (5.2) соблюдается, число X остается неизменным.

5.8.    Число X по п. 5.7 характеризует состояние MX поверяемо-го ЦВ и является статистическим показателем качества последнего. Этот показатель в ходе ПК сравнивается с контрольными нормативами ПК: приемочным числом С и браковочным числом /?* (ГОСТ 15895-77).

5.9.    Приемочное число по п. 5.8 является функцией числа проведенных наблюдений и на каждом Гм наблюдении определяется:

для усиленного контроля по формуле

С= — 1,4925+^-0,0612;    (5.8>

для нормального контроля по формуле

С= -1,6223-1-/ * 0,1103.    (5.9>

5.10.    Браковочное число по п. 5.8 является функцией числа проведенных наблюдений и на каждом Гм наблюдении определяется:

для усиленного контроля по формуле

R— 1,4925+Г 0,0612;    (5.10>

для нормального контроля по формуле

£=1,8981+»-0,1103.    (5.11>

5.11.    В каждом наблюдении, в котором выполняется неравенство (5.2) из п. 5.3, но формулам (5.8) или (5.9) п. 5.9 вычисляется приемочное число и проверяется справедливость неравенства

Х<С.    (5.12>

Если неравенство (5.12) соблюдается, ПК заканчивается с результатом «Годен по ПК». При невыполнении неравенства (5.12) ПК продолжается.

5.12.    В каждом наблюдении, в котором неравенство (5.2) из п. 5.3 не выполняется, по формулам (5.10) или (5.11) п. 5.10 вы-

числяется браковочное число и проверяется справедливость неравенства

*>/?.    (5ЛЗ)

Если неравенство (5ЛЗ) соблюдается, ПК заканчивается с результатом «Брак по ПК». При невыполнении неравенства (5ЛЗ) ПК продолжается.

5ЛЗ. Если при-усиленном контроле число наблюдений .возросло до i=44 и при этом С<Х<Р, производится усечение ПК.

При Х^.2 контроль считается законченным с результатом «Годен по ПК», при Х>3 — с результатом «Брак по ПК».

5.14. Если при нормальном контроле число наблюдений возросло до i=40 и при этом С<Х<Р, производится усечение ПК. При Х^4 контроль считается законченным с результатом «Годен по ПК», при Я>5 — с результатом «Брак по ПК».

5Л5. При УК и НК после завершения ПК по его результатам осуществляется контроль по количественному признаку — расчетному значению А доверительной погрешности ЦВ в данной точке, которое определяется по формуле

А = A_c-f t (tf ;P)ssignA_c,    (5.14)

где Д_с — оценка систематической составляющей (среднего зна

чения) погрешности; signA_c — знак Д_с; а — оценка среднего квадратического отклонения погрешности; t(N; Р) — значение коэффициента Стьюдента, зависящее от числа N наблюдений (номера i последнего наблюдения) ПК в данной точке и принятого значения доверительной вероятности Р.

5Л6. Оценка систематической составляющей погрешности но л. 5.15 осуществляется по формуле

Ac=—2А,.    (5Л5)

5Л7. Оценка среднего квадратического отклонения погрешности по п. 5.15 осуществляется по формуле

(5.16)

5.18, Значение коэффициента Стьюдента по и. 5.15 определяется для Р=0,999 по формуле

t(N; Р)=4,4—0,О4(#—10) при АГ>10; \ t(N; Р)=6,0    при jV< 10.    J

5Л9. Контроль по количественному признаку (ККП) осуществляется в каждой контролируемой точке путем проверки выполнения неравенства

(5.18)

2*

Если неравенство (5.18) выполняется, результатом KKJI считается «Годен по ККП», если не выполняется — «Брак по ККП».

5.20.    Результаты ПК по пп. 5.11—5.14 сравниваются с результатами ККП по п. 5,19. В данной контролируемой точке поверяемый прибор признается:

годным — при результатах «Годен по ПК» и «Годен по ККП»;

бракованным — при результатах «Брак по ПК» и «Брак по* ККП».

Если результаты ПК и ККП не совпадают («Годен по ПК» и «Брак по ККП» или «Бракпо ПК» и «Годенпо ККП»), поверка в. данной точке повторяется. Результаты повторной поверки считаются окончательными.

При повторной поверке ЦВ признается в данной точке годным-только при получении результатов «Годен по ПК» и «Годен по ККП». При других результатах повторной поверки ЦВ бракуется.

5.21.    Если для поверяемого типа ЦВ кроме погрешности нормируется систематическая или случайная составляющая погрешности, проверяется выполнение неравенства

|Л_сКт|Л_С1|    (5.19>

нли неравенства

~oV~N “CiOj ,    (5.20>

где А_С1 и Од — допускаемые значения систематической составляющей и среднего квадратического отклонения случайной составляющей погрешности, соответственно, коэффициент у определяется (см. п. 5.22) по одной из формул (5.4)—(5.7).

5.22.    Значение коэффициента у, подставляемого в формулы (5.3), (5.19) и (5.20), зависит от наличия или отсутствия существенной случайной составляющей погрешности ЦВ. Поэтому в каждой контролируемой точке в конце поверки рассматривается выполнение неравенства

^L>S.    (5.21)

а К ЛГ

Если неравенство (5 21) выполняется, то случайной составляющей по сравнению с систематической составляющей погрешности можно пренебречь. Тогда в следующей контролируемой точке (и в данной точке — если необходима повторная поверка) следует исходить из равномерной функции распределения погрешности измерения ЦВ, и коэффициент у следует определять по формулам (5 5) или (5.7).

Если неравенство (5.21) не выполняется, случайной составляющей погрешности пренебречь нельзя. Тогда в следующей контролируемой точке (и в данной точке — если необходима повторная поверка) следует исходить из трапециевидной функции распреде-

12

ления погрешности измерения ЦВ, и коэффициент у следует определять по формулам (5.4) или (5.6).

В начале поверки (в первой контролируемой точке ЦВ), когда информация о случайной составляющей погрешности отсутствует, коэффициент у следует определять по формулам (5.4) или (5.6).

5.23.    Пример блок-схемы алгоритма усиленного (нормального) контроля приведен, в справочном приложении 6.

5.24.    Пример формы протокола усиленного (нормального) контроля приведен в справочном приложении 7. В случае, если в контролируемой точке противоречивые результаты ПК и ККП приводят к необходимости повторной поверки, в протокол вносятся результаты окончательной, т. е. повторной поверки. Кроме результатов повторной поверки, в протоколе указываются выводы первой поверки (отдельно по ПК и ККП).

Если же поверка в данной точке производилась один раз, в •протокол заносятся ее данные. Тогда графа «Выводы 1-й поверки» остается незаполненной.

*. АЛГОРИТМ ОСЛАБЛЕННОГО КОНТРОЛЯ

6.1.    При ослабленном контроле поверка в первой контролируемой точке производится в режиме нормального контроля по разд. 5 (без ККП). Ход поверки в следующей контролируемой точке зависит от анализа выполнения неравенства (5.21) по л. 5.19. Если неравенство (5.21) для данной точки не выполняется, случайной составляющей погрешности пренебречь нельзя, и в следующей после рассматриваемой (не обязательно второй) контролируемой точке поверка тоже должна производиться в режиме НК по разд. 5.

Если неравенство (5.21) для данной (первой или любой другой) точки выполняется, считаем, что и в этой, и в следующей контролируемой точке случайной составляющей погрешности можно пренебречь. Тогда поверка в следующей точке должна производиться методом трехступенчатого контроля.

6.2.    При поверке методом ТК на вход ЦВ подается сигнал по разд. 3, производится оценка окончания переходного процесса по разд. 4, затем на вход ЦВ последовательно во времени подаются три сигнала, значения уровней которых определяются формулой (3.3) по 3.6.

6.3.    В каждом из трех наблюдений метода ТК по формуле (5.1) из п. 5.1 определяется текущая абсолютная погрешность и производится проверка неравенства

|А* I < |А_К|—0,5fl,    (6.1)

где Д_к рассчитывается по формулам (5.3) и (5.7).

Если хотя бы в одном из трех наблюдений неравенство (6.1) не соблюдается, поверка методом ТК прекращается и повторяет-* ся в данной точке в режиме НК, результаты которого считаются

13

окончательными. При этом в следующей контролируемой точке поверка должна производиться тоже в режиме НК.

Примечание. При переходе от поверки методом ТК к поверке в режиме НК в конкретной точке входной сигнал не должен изменяться более чем на ±д. Тогда повторная оценка окончания переходного процесса не требуется.

6.4.    Если во всех трех наблюдениях метода ТК неравенство (6.1) соблюдается, ЦВ считается годным в данной точке. Тогда в следующей контролируемой точке поверка должна производиться тоже методом ТК.

Для данной точки рассчитывается среднее значение погрешности по формуле (5.15) д. 5.16 для N=3.

6.5.    В справочном приложении 8 приведен пример блок-схемы алгоритма ослабленного контроля.

6.6.    В' справочном приложении 9 приведен пример формы протокола автоматизированной поверки ЦВ в режиме ослабленного контроля. В случае, если результаты метода ТК привели к выводу «Брак», в данной точке производится повторная поверка. Тогда в графе «Сколько раз проводилась поверка» указывается «два».

В режиме ОК в протокол выводится меньше данных, чем в режиме УК к НК. Графы «Число выходов погрешности...» и «Доверительная погрешность» в случае поверки по методу ТК не заполняются. Оценкой погрешности по методу ТК считается ее среднее значение (систематическая составляющая) трех наблюдений.

В справочном приложении 10 приведены примеры автоматизированной поверки ЦВ.

14

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Справочное

ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В НАСТОЯЩИХ МЕТОДИЧЕСКИХ УКАЗАНИЯХ

1.    Автоматизированная система поверки средств измерений (АСП СИ) —

это функционально и конструктивно организованный и метрологически аттестованный комплекс образцовых средств измерений, средств вычислительной техники, каналов связи и вспомогательного оборудования, снабженный методиками н программами поверки, который выполняет автоматически хотя бы одну из следующих операций:

подача сигналов на вход поверяемого средства измерений,

съем сигналов с выхода поверяемого средства,

обработка результатов измерений и вынесение документированного суждения о пригодности к эксплуатации поверяемого средства,

ввод результатов поверки (при необходимости) в АСУ поверочной деятельностью.

2.    Последовательный контроль (ПК) — метод автоматизированной поверки цифровых СИ с существенной случайной составляющей погрешности, характеризующийся тем, что решение относительно годности поверяемого средства в контролируемой точке принимают по результатам ряда наблюдений погрешности в этой точке, максимальное число которых заранее не установлено, причем необходимость следующего наблюдения зависит от результатов предыдущих наблюдений,

3.    Трехступенчатый контроль (ТК) — метод автоматизированной поверки цифровых СИ без существенной случайной составляющей погрешности, характеризующийся тем, что решение относительно годности поверяемого средства в контролируемой точке принимают по результатам нескольких наблюдений, максимальное число которых установлено заранее и равно трем, причем необходимость следующего наблюдения погрешности зависит от результатов предыдущих наблюдений.

4.    Контроль по количественному признаку (ККП) — метод автоматизированной поверки цифровых СИ, в ходе которого с помощью статистической обработки ряда наблюдений погрешности в контролируемой точке расчетным путем определяют значение доверительной погрешности, а последующее решение о годности СИ в этой точке принимают в зависимости от этого значения.

5.    Контрольный норматив — значение показателя качества поверяемого СИ, представляющее собой критерий для принятия решений о годности СИ по результатам поверки

6.    Нормальный контроль (НК) — режим поверки цифровых СИ с существенной случайной составляющей погрешности, применяемый прн поверке СИ, не несущих ответственности за здоровье людей, у которых допускаемая погрешность значительно превышает ступень квантования.

7.    Усиленный контроль (УК) — режим поверки цифровых СИ с существенной случайной составляющей погрешности, характеризующийся более строгими контрольными нормативами, чем при нормальном контроле, применяемый при поверке высокоточных СИ и СИ, ответственных за здоровье людей

8 Ослабленный контроль (ОК) — режим поверки цифровых СИ без существенной случайной составляющей погрешности, характеризующийся по сравнению с нормальным контролем меньшим объемом выборки

9.    Контрольный допуск — контрольный норматив, обеспечивающий заданное предельное значение вероятности принять в качестве годного в действительности бракованное СИ, равный максимальному разрешенному значению погрешности в одном наблюдении или измерении в контролируемой точке в случае статистического приемочного контроля по количественному признаку.

10.    Приемочное число — контрольный норматив, являющийся критерием для приемки поверяемого СИ в качестве годного в контролируемой точке, рав-

15

ный максимальному разрешенному числу выходов значений погрешности в отдельных наблюдениях за контрольный допуск при последовательном контроле.

! 1. Браковочное число — контрольный норматив, являющийся критерием для забракования СИ в контролируемой точке и равный минимальному числу выходов погрешности в отдельных наблюдениях за контрольный допуск при последовательном контроле.

12.    Усеченный контроль — последовательный контроль, который подлежит прекращению при достижении определенного заранее заданного числа наблюдений, при котором объем информации достаточен для принятия решения о состоянии поверяемого СИ.

13.    Достоверность результатов поверки — вероятность принятия в ходе поверки правильного решения о состояний поверяемого СИ.

14.    Оперативная характеристика — выраженная уравнением, графиком или таблицей и обусловленная определенным режимом поверки зависимость вероятности приемки поверяемого СИ в качестве годного от величины, характеризующей качество этого СИ.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Справочное

КРАТКОЕ ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДА ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО КОНТРОЛЯ

1. Специфика последовательного контроля, примененного в методических указаниях.

Последовательный контроль (ПК) является одним из статистических методов качества продукции.

Специфика метода ПК, использованного в настоящих методических указаниях, заключается в следующем:

метод ПК привязан к стандартным значениям доверительной вероятности определения доверительных границ погрешности результатов измерений по ГОСТ 8.207—76;

последовательный контроль при необходимости становится усеченным, причем методы замыкания схем контроля гарантируют заданное качество контроля;

предусмотрены три режима контроля: нормальный, усиленный и ослабленный, — выбор которых зависит от функционального назначения и метрологических характеристик поверяемого прибора.

При статистическом приемочном контроле продукции по альтернативному признаку (партия из М изделий годна или дефектна) основной характеристикой партии изделия является генеральная доля дефектных изделий G/М, где G — число дефектных изделий в партии из М изделий.

На практике эта генеральная доля не известна, и решение о качестве всей¹ партии принимается по результатам контроля случайной выборки объемом N (ЛГ<Л1) изделий, из которых X дефектных.

В случае поверки средства измерений всю совокупность измерений, которые выполняются данным прибором за срок его службы, можно рассматривать как «партию» из М погрешностей. При поверке в конкретной контролируемой точке производится N наблюдений погрешности, которые расцениваются как выборочная совокупность нз генеральной совокупности М погрешностей. По полученным при поверке выборочным значениям погрешностей (в том числе и тем X значениям, которые вышли за контрольный допуск) судят об истинных значениях погрешности. Поэтому всегда существует риск, что в случайной выборке окажется большое число вышедших за контрольный допуск погрешностей, тогда как во всем множестве {М} погрешностей доля таких погрешностей допустима. В этом случае годный прибор будет ошибочно забракован в результате ошибки поверки 1-го рода а.

С другой стороны, в выборке может оказаться малое число погрешностей, превышающих контрольный допуск, тогда как во множестве {iW} они встречаются недопустимо часто. В этом случае бракованный прибор будет ошибочно признан годным в результате ошибки поверки 2-го рода р.

Любой статистический контроль производится по плану контроля, под которым понимают систему правил, устанавливающих, как производится выборка, каковы условия принятия и забракования партии, в каком случае контроль следует продолжить. План статистического контроля, в том числе и последовательного контроля, выбирается таким образом, чтобы сделать маловероятными ошибки 1-го и 2-го рода аир.

Основным вероятностным показателем плана статистического контроля является его оперативная характеристика, изображенная на рис. 1, Оперативной характеристикой называется функция P(z), в случае поверки равная вероятнос-

17

ти принять СИ как годное с долей вышедших за контрольный допуск погрешностей z=X/N.

При выборочном контроле изделий партии разделяют на хорошие и плохие с помощью двух чисел гь и г\ (г₀<iz\), где г₀ — приемлемая, а г\ — брако-. вочная доля дефектных единиц продукции (ГОСТ 15895-77), Партии считаются хорошими при и плохими яри    При    Zo<z<z_t качество партии

считается еще допустимым. К плану контроля обычно предъявляются следующие требования

Р(г)>I—а при г<т_в;1    _/п

Р(г)<$ при г>г_х.)

Точно так же при поверке будем считать ЦВ годным, если относительная частота г* события |Д*/>-|А_к| (назовем такое событие «неудачей* в отличие от события [А/ |Д_К| — «успех») не превышает z₀ , и будем считать ЦВ бракованным, если z'>^z[ . Кроме того, примем, что при неограниченном увеличении числа наблюдений в контролируемой точке относительная частота г₀ стремится к вероятности события «неудача» в одном наблюдении для годного ЦВ го=1— Ль а относительная частота г, — к вероятности того же события для бракованного ЦВ г_г—1—Р_и где Я₀ и Pi — граничные значения вероятности события «успех» в одном наблюдении для годного и бракованного ЦВ соответственно.

2. Последовательный критерий отношения вероятностей и сущность метода

ПК.

В основе метода ПК лежит вычисление отношения вероятностей [1, 2) (в отечественной литературе эту величину называют также отношением правдоподобия [3, 4).

Критерий отношения вероятностей указывает конкретные пути выбора одной из двух альтернативных гипотез Я. Первая гипотеза Я₀ — о том, что z~z₀ (ЦВ годен), вторая Н_% — о том, что z—z_x (ЦВ бракован):

H^=z=zl} ^{при за}Д^анны* ^а й Р*

Рассмотрим кратко основное содержание последовательного критерия отношения вероятностей на основе анализа оперативной характеристики.

Используем значения отношений вероятностей P{zi)/P(zo) и (1—P(*i)]/ Д1—Р(2о)], соответствующие неравенствам (I) и двум действительным состояниям поверяемого ЦВ: годен и бракован. Эти значения сведены в таблицу.

Действительное состояние ЦБ	Вероятность правильно оценить действительное состояние согласно гипотезе		Отношения вероятностей (правдоподобия)	Требования к отношениям вероятностей (правдоподобия)
	ЯI	я*
Годен	Р	1—а	II	0<V<1
Бракован	1-Р	а	w a	!<№<«>

Для годного в действительности ЦВ используется отношение вероятностей принять прибор в качестве годного, а для бракованного в действительности ЦВ — отношение вероятностей забраковать его. В первом случае (ЦВ на самом деле годен) правдоподобнее должна быть гипотеза Но (ЦВ признается при поверке годным). Тогда (1—а)>£, отношение правдоподобия для этого случая.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ГСП. ВОЛЬТМЕТРЫ ЦИФРОВЫЕ.

АЛГОРИТМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ПОВЕРКИ МИ 860—85

Настоящие методические указания распространяются на программное обеспечение автоматизированных систем поверки средств измерений (АСП СИ), предназначенных для поверки цифровых вольтметров (ЦВ) и (или) комбинированных (универсальных) цифровых измерительных приборов, имеющих цифровой выход (выходной код) и измеряющих постоянные напряжение и (или) силу тока, действующие (эффективные, средние квадратические) и средневыпрямленные значения переменного напряжения и (или) силы тока, активное сопротивление постоянному току

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1 1 Настоящие методические указания допускается использовать для автоматизации процесса метрологической аттестации перечисленных выше цифровых СИ

1 2 Рекомендации методических указаний не распространяются на программное обеспечение АСП следующих СИ не имеющих выходного кода; с нормированной вариацией показаний, со студеные квантования, меньшей десятикратного значения ступени квантования образцовой меры — средства поверки

1 3. Результаты поверки по настоящим методическим указаниям действительны лишь в случае использования аттестованной (поведенной) АСП СИ.

1.4 Настоящие методические указания устанавливают методику проведения тех операций первичной (при выпуске из производства и ремонта), периодической и внеочередной поверки, которые могут быть автоматизированы на базе применения входящих в состав АСП СИ средств вычислительной техники

15 В методические указания не включены описания операций поверки, производимых вручную (внешний осмотр, опробование и др ), а также выбора средств поверки и контролируемых точек, поэтому разработчики программного обеспечения АСП должны ис- ¹

пользовать, кроме настоящих методических указаний, НТД. наш>-веряемые ЦВ, а также ГОСТ 14014-82, МИ 118—77.

1.6. Использованные в методических указаниях термины соответствуют ГОСТ 14014-82, ГОСТ 15895-77 (СТ СЭВ 547—77), ГОСТ 8.042-83, ГОСТ 8 207—76, ГОСТ 8.061-80.

2. ПРОВЕДЕНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ПОВЕРКИ

2.1.    При проведении автоматизированное поверки ЦВ следует

соблюдать условия, указанные в ГОСТ 22261-82,    ГОСТ

14014—82, эксплуатационной документации на АСП СИ, стандартах и (или) технических условиях на поверяемые цифровые средства измерений.

2.2.    Перед проведением автоматизированной поверки оператор АСП СИ должен ввести в оперативную память ЭВМ тип поверяемого ЦВ. После этого все ручные операции поверки должны выполняться оператором по командам ЭВМ, высвечиваемым на экране дисплея Указанные команды, записанные в машинной программе поверки данного типа ЦВ, должны раскрывать содержание ручных операций таким образом, чтобы исключить необходимость пользования эксплуатационной документацией на поверяемый ЦВ и сделать поверку безбумажной.

Комплект машинных программ поверки конкретных типов ЦВ хранится в долговременной памяти ЭВМ, «входящей, в состав АСП СИ.

2.3.    Машинная программа поверки конкретного типа ЦВ должна включать (кроме содержания ручных к автоматических операций поверки) данные о типе ЦВ и данные о средстве его поверки (программно-управляемой многозначной мере, входящей в состав АСП СИ).

2 3.1. Основные данные о типе ЦВ: обозначение типа, наименование поверяемого прибора; вид зависимости систематической составляющей погрешности ЦВ от измеряемой величины (непрерывная или с разрывами);

содержание всех ручных операций (ввода данных о конкретном экземпляре ЦВ, внешнего осмотра, опробования с проверкой отсчетного устройства и выходного разъема, проверки электрической прочности изоляции, установки органов управления ЦВ — при необходимости),

виды измерений (измеряемые физические величины); диапазоны измерений с указанием основного (основных); способы управления выбором вида и диапазона измерений (ручной, автоматический или дистанционный);

значения уровней основных входных сигналов в контролируемых точках (для положительной и отрицательной полярностей или для различных частот измеряемой величины); значение напряжения калибровки ЦВ;

значения частот входных сигналов для поверки на переменном токе; ²

формула расчета основной допускаемой погрешности со значениями коэффициентов для всех диапазонов и частот;

формула расчета коэффициента Стьюдента со значениями коэффициентов (для оценки погрешности в контролируемой точке); значения ступени квантования для всех пределов измерений; формулы расчета контрольного допуска и его коэффициентов для равномерного и трапециевидного распределений;

максимальное значение времени измерения (преобразования); формы выходных документов поверки; тип средства поверки данного ЦВ.

2.3.2. Основные данные о средствах поверки: обозначение типа;

пределы (воспроизведения физической величины; частоты воспроизводимых сигналов;

максимальное значение времени установления выходных сигналов;

формула расчета основной допускаемой погрешности со значениями коэффициентов для всех диапазонов и частот;

способы управления выбором вида я предела воспроизводимой величины (ручной, автоматический или дистанционный).

2.4.    О завершении каждой ручной операции оператор должен сообщать ЭВМ путем подачи сигнала через клавиатуру дисплея ЭВМ или выносной пульт оператора.

Следующая (после ручной) операция может выполняться только после того, как ЭВМ примет упомянутый сигнал оператора.

2.5.    В случае отрицательных результатов выполнения очередной ручной операции (внешнего осмотра, опробования или проверки электрической прочности изоляции) оператор должен подать соответствующий сигнал («Брак по внешнему осмотру», «Брак по опробованию» или «Брак по проверке изоляции») в закодированной форме, после чего ЭВМ автоматически выдаст справку установленного образца с указанием причины бракования.

2.6.    Определение метрологических характеристик, обработка результатов наблюдений и оформление результатов поверки производятся автоматически.

2.7.    Перед выполнением автоматических операций ЭВМ должна запросить оператора, в каком из трех возможных режимов будет производиться работа:

с выдачей протокола поверки на печать и «а экран дисплея; с выдачей протокола только на экран дисплея; без выдачи протокола.

Оператор задает режим путем подачи соответствующего сигнала © кодированной форме.

2.8.    Перед выполнением автоматических операций ЭВМ должна сделать запрос, в каком из двух следующих режимов будет производиться поверка-

до первой контролируемой точки, в которой будет обнаружен брак; ³

во всех контролируемых точках всех диапазонов измерений.

Оператор задает режим путем подачи соответствующего сигнала в кодированной форме.

2.9.    Вмешательство оператора в ход поверки недопустимо* за исключением случая сбоя по вине оператора или большого числа отказов какого-либо одного диапазона измерений при поверке партии однотипных приборов. В последнем случае оператор должен иметь возможность прервать поверку и начать ее с определенного диапазона измерений в целях экономии времени поверки.

2.10.    При использовании настоящих методических указаний для автоматизации процессов метрологической аттестации цифровых приборов следует предусмотреть возможность останова программы оператором в любой момент времени, повтора испытаний в данной контролируемой точке, перехода на любую другую контролируемую точку любого диапазона и вида измерений.

2.11.    Состояние поверяемого ЦВ оценивают путем автоматического осуществления статистического приемочного контроля по альтернативному и количественному признакам (ГОСТ 15895—77). При этом используются последовательный контроль (ПК) и трехступенчатый контроль (ТК).

Примечание. Определения основных терминов статистического контроля качества продукции, использованных в настоящих методических указаниях, приведены в справочном приложении i

2.12.    В качестве MX поверяемого ЦВ используются характеристики его погрешности Д, а также систематической Д_с и случайся

ной Д составляющих погрешности ЦВ.

Погрешность поверяемого ЦВ определяют методом прямых измерений с многократными наблюдениями физической величины, воспроизводимой программно-управляемой образцовой многозначной мерой, входящей в состав АСП СИ.

2.13.    Статистический приемочный контроль по п. 2.11 осуществляется в трех режимах (ГОСТ 15995-77):

усиленный контроль (УК);

нормальный контроль (НК);

ослабленный контроль (ОК).

По запросу ЭВМ оператор задает один из этих трех режимов перед осуществлением автоматических операций поверки путем подачи соответствующего сигнала в кодированной форме.

Рекомендации по применению режимов статистического приемочного контроля:

2.14.    Усиленный контроль по п. 2.13 — это последовательный контроль, в основу которого положено значение Р=0,99 доверительной вероятности определения доверительных границ погрешности результата измерений напряжения поверяемым ЦВ (см. справочное приложение 2).

УК производится одновременно и по альтернативному, и па количественному признакам. Это означает, что при УК осуществляется и ПК, и сравнение вычисленной оценки погрешности измерений в данной контролируемой точке с контрольным допуском. Если результаты ПК («Годен» или «Брак») и контроля по количественному признаку («Годен» или «Брак») не совпадают, УК в данной точке повторяется. Результат повтора считается окончательным, и ЦВ признается годным только при результатах «Годен-Годен». Таким образом ослабляется влияние случайных импульсных помех и сбоев в цифровой аппаратуре АСП СИ на результат поверки.

При УК гарантируется высокая достоверность результатов поверки (вероятность правильного вывода о состоянии поверяемого ЦВ, оцениваемая с учетом неидеальности методики и средств поверки), которая в любой контролируемой точке будет не менее" 96%.

2.15.    Нормальный контроль по п. 2.13 — это последовательный контроль, в основу которого положено значение Р=0,95 доверительной вероятности определения доверительных границ погрешности результата измерения напряжения поверяемым ЦВ (см. приложение 2). В остальном НК не отличается от УК по п. 2.14.

При НК гарантируется достоверность результатов поверки в любой контролируемой точке не менее 72 %.

2.16.    Ослабленный контроль по п. 2.13 — это статистический приемочный контроль поверяемого ЦВ, характеризующийся тем, что при наличии у ЦВ существенной случайной составляющей погрешности используется последовательный контроль для случай Р=0,95, а при отсутствии у ЦВ существенной случайной состав-* ляющей погрешности используется трехступенчатый контроль (всего три наблюдения погрешности в контролируемой точке).

При ОК достоверность результатов поверки — не менее 72 %.

2.17.    В каждой контролируемой точке при применении любого из трех режимов статистического приемочного контроля (УК, НК или ОК) автоматическое определение MX начинается с осуществления следующих вспомогательных автоматических операций поверки:

подачи входного сигнала;

оценки окончания переходного процесса.

2.18.    В справочном приложении 3 приведен пример блок-схемы общего алгоритма автоматизированной поверки.

3. АЛГОРИТМ ПОДАЧИ ВХОДНОГО СИГНАЛА

3.1.    Для учета погрешности квантования и возможной вариации показаний ЦВ на его вход с выхода программно-управляемой образцовой меры подается сигнал A_t (далее называемый «Входным сигналом»), который в каждой контролируемой точке изменяется в пределах Д>—Х?^Л* ^Д₀+Л? сначала в сторону увеличения, затем в сторону уменьшения, в каждом наблюдении изменяя свой уровень (на ±0,1? — для режима ПК и на ±0,5?— для режима ТК), где A_t — текущее значение входного сигнала в г-м наблюдении; До — значение основного входного сигнала в контролируемой точке; ? — значение ступени квантования диапазона, которому принадлежит контролируемая точка; % — постоянный коэффициент, равный 1,1 — для УК, 1,0 — для НК и 0,5 — для ТК.

3.2.    Значение А₀ основного входного сигнала в конкретной контролируемой точке по п. ЗЛ для ЦВ с непрерывной зависимостью систематической составляющей погрешности от измеряемой величины равно непосредственно тому значению уровня входного сигнала, которое указано в основных данных о типе ЦВ ло п. 2.3Л и соответствует требованиям НТД на ЦВ.

3.3.    Значение А₀ основного входного сигнала в контролируемой точке по п. ЗЛ для ЦВ с зависимостью систематической составляющей погрешности от измеряемой величины, имеющей разрывы, определяется следующим образом.

Вначале на вход ЦВ подается так называемый пробный сигнал, значение До которого определяется указанным в НТД на ЦВ числом единиц младшего десятичного разряда. Например, если в контролируемой точке показание ЦВ¹ должно быть равным 9995, а значение ступени квантования для контролируемого диапазона •равно 10~⁴ В, то искомый выходной десятичный код в контролируемой точке равен В₀—9995-10”⁴ В=9,995 мВ, и значение пробного сигнала равно Ло—9,995 мВ.

После подачи на вход ЦВ пробного сигнала уровня До производится оценка окончания переходного процесса в цепи «выход образцовой меры — вход поверяемого ЦВ» в соответствии с указаниями разд. 4. Как только переходный процесс практически завершится, считывается реальный выходной десятичный код Во поверяемого ЦВ и сравнивается с искомым кодом Во. Если эти коды не равны, на вход ЦВ подается (один раз) исправленный на значение разности (В₀—Во) сигнал Л₀=До+В₀—В₀.

Если потребуется, коррекция входного сигнала повторяется несколько раз. Процесс поиска значения До путем последовательного приближения к искомому выходному коду останавливается, как только код на выходе ЦВ станет равным В₀. Соответствующее этому наблюдению значение выходного сигнала принимается равным основному входному сигналу Д₀.

Если процесс поиска значения А₀ не завершится в течение времени, равного значению времени задержки по п. 4.3, значение искомого выходного кода принимается равным Во, уменьшенному на одну единицу младшего разряда.

Пример. Определяется значение Aq основного входного сигнала для ЦВ типа Щ3412 в точке £₀ = ООЮ. По команде ЭВМ с выхода программно-управляемого калибратора на вход ЦВ многократно подается пробный сигнал уровня Aq ==В₀—(Ю10 После практического окончания переходного процесса с выхода ЦВ считан код £₀ =0012.Затем на вход ЦВ с выхода калибратора однократ ко подается исправленный сигнал уровня Л₀ =0010+0010—0012 = 0008

Вторично оценивать окончание переходного процесса не требуется Теперь на выходе ЦВ получен искомый код Во = (ЮЮ Следовательно, Л₀ — А₀ =0008

3.4. Текущие значения входного сигнала для режима УК рассчитываются по формуле

A_t = Аз+<?*(1,1 — 122—11-0,1),    (3    Л)

где i= 1, 2, .... 44.

3.5 Текущие значения входного сигнала для режима НК рассчитываются по формуле

A_t = Л>+?■ (1,0-120—i 1*0,1),    (32)

где i=l, 2, . , 40.

3.6.    Текущие значения входного сигнала для режима ТК рассчитываются по формуле

Ai =i4₀+<M0.5i—I),    (3.3)

где i=l, 2, 3.

3.7.    В справочном приложении 4 приведен пример блок-схемы алгоритма подачи входного сигнала при автоматизированной поверке ЦВ.

4. АЛГОРИТМ ОЦЕНКИ ОКОНЧАНИЯ ПЕРЕХОДНОГО ПРОЦЕССА

4Л. При автоматизированной поверке изменение входного сигнала для перехода в новую контролируемую точку осуществляется скачкообразно. При этом код на выходе ЦВ, соответствующий данной контролируемой точке, устанавливается не сразу. Это объясняется наличием определенного времени установления сигнала у образцовой меры и инерционностью ЦВ.

Для уменьшения вероятности ошибки при поверке в каждой ■контролируемой точке после подачи основного входного сигнала Aq (для ЦВ с непрерывной зависимостью систематической составляющей погрешности от измеряемой -величины) или пробного входного сигнала А^ (для ЦВ с зависимостью систематической составляющей погрешности от измеряемой величины) нужно использовать задержку во времени или производить оценку оконча-

ни я переходного процесса в цепи «выход образцовой меры — вход ЦВ».

4.2.    Одновременно с подачей основного входного сигнала А₀яо п. 3.2 или пробного сигнала A’_Q по п. 3.3 включается таймер, входящий в состав АСП СИ.

4.3.    Значение задержки принимается равным:

максимальному значению времени установления Т_у сигналов

на выходе образцовой меры, если максимальное значение времени измерения Т_и поверяемым ЦВ не превышает 1/3 от Г_у,

полуторакратному значению Т_у , если значение Т_н равно или превышает 1/3 от Т_у .

4.4.    Для уменьшения времени автоматизированной поверки допускается производить оценку реального времени переходного процесса в цепи «выход образцовой меры — вход поверяемого ЦВ». Оценивать окончание переходного процесса можно следующим образом.

С выхода ЦВ после подачи на его вход сигнала А₀ или Ар считываются коды. Считывание производится до тех пор, пока не будут выявлены три следующих друг за другом кода В_х, В% и В₃, у которых модули разностей \В₂~В_Х\, |В₃—В₂\ и|В₃—не превышают    младшего    разряда    (л_е5    >0). Значение д_ед уста

навливается для каждого конкретного типа ЦВ. Рекомендуется принимать п_ея =0 при поверке ЦВ на постоянном токе и п_ел=\ при поверке ЦВ на переменном токе. Для ЦВ с нормированной случайной составляющей погрешности допускается устанавливать другие значения п_ед.

Переходный процесс в данной контролируемой точке считается законченным после считывания последнего из трех упомянутых кодов, т. е. В_г. Если время на поиск этих трех кодов достигло значения времени задержки из п. 4.3, переходный процесс считается законченным.

4.5.    После окончания переходного процесса на вход ЦВ для реализации ПК подаются изменяющиеся в соответствии с формулами (3.1), (3.2) и (3.3) текущие значения сигналов А* , нумерация которых в каждой точке начинается с /= 1.

4.6.    В процессе измерения MX (с многократными наблюдениями в каждой контролируемой точте) изменения входных сигналов по уровню должны осуществляться таким образом, чтобы при переходе от А* к Af₊1 ко входу ЦВ было постоянно приложено напряжение с уровнем, не меньшим Аь Оброс этого напряжения привел бы к необходимости оценки окончания переходного процесса при каждом наблюдении, что снизило бы эффективность автоматизированной поверки.

4.6.    В справочном приложении 5 приведен пример блок-схемы алгоритма оценки окончания переходного процесса.

8

1

2

3

4