Головна » Статті » Конференція_2016_12_8-9 » Секція_4_Технічні науки

МЕТОДИ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ МЕТРОЛОГІЧНОЇ НАДІЙНОСТІ ЗАСОБІВ ВИМІРЮВАЛЬНОЇ ТЕХНІКИ

Шиманський Артем

слухач магістратури

Федін Сергій

д.т.н., професор

Київський національний університет технологій та дизайну

м. Київ

 

МЕТОДИ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ МЕТРОЛОГІЧНОЇ НАДІЙНОСТІ ЗАСОБІВ ВИМІРЮВАЛЬНОЇ ТЕХНІКИ

 

В процесі експлуатації засобів вимірювальної техніки (ЗВТ) відбуваються зміни їх технічних та метрологічних характеристик (МХ), які носять випадковий характер і призводять до відмов, тобто до неможливості ЗВТ виконувати свої функції. Метрологічні відмови (МВ), що викликані виходом значень МХ за допустимі межі, характеризують метрологічну надійність ЗВТ – здатність зберігати встановлені значення МХ  протягом заданого часу за певних режимів та умов експлуатації. Специфіка проблеми метрологічної надійності (МН) пояснюється прихованим характером МВ ЗВТ, які не можуть бути виявлені в момент їх появи класичними методами теорії надійності [1, 2].

Класичні методи функціональної надійності засновані на постулаті про взаємну незалежність і стабільність у часі інтенсивності відмов та орієнтовані на оцінку працездатності технічних систем та елементів [2, 3]. Їх застосування не дозволяє отримати достовірні оцінки показників МН, адже поступова зміна похибки МХ обумовлює множину працездатних станів ЗВТ з різним рівнем ефективності їх функціонування, що визначається ступенем наближення похибки до допустимих граничних значень. Першочерговим завданням оцінки МН ЗВТ є визначення початкових змін MX і побудова моделі, що екстраполює отримані результати на великий інтервал часу. Це обумовлює необхідність розробки спеціальних методів виявлення та прогнозування похибок МХ.

Аналіз методів оцінки МН ЗВТ показав, що широкого застосування набули методи, засновані на використанні законів розподілу випадкових величин (Вейбулла, Релея, експоненціальний, гамма-розподіл, логарифмічно нормальний розподіл та ін.). Проте, якщо в класичній теорії надійності використовуються функції щільності розподілу ймовірностей відмов у часі, то для оцінки МН повинна використовуватися функція розподілу середньої за значенням похибки результату багаторазових вимірювань нормованої фізичної величини протягом часу напрацювання на МВ. У роботі [4] зазначається недосконалість існуючих прогнозних функцій розподілу для взаємозв’язку МХ з характеристиками МН  та вказуються переваги функції розподілу Вейбулла

,

де  – час;  та  – параметри форми та масштабу розподілу Вейбулла.

Широкого застосування набули методи опису функціонування ЗВТ на основі поліноміальних моделей та математичного апарату теорії випадкових функцій – моделі нестаціонарного випадкового процесу, авторегресії та безперервного дифузійного марківського процесу [2, 5]. Зокрема, для опису динаміки переходів між станами МХ ЗВТ марківська модель представляється орієнтованим графом, в якому вершини відповідають станам, а дуги (стрілки) – переходам, процес дрейфу МХ розглядається як випадковий миттєвий перехід з одного стану Х в інший безперервно у випадкові моменти t за будь-який інтервал часу  під дією зовнішніх факторів (рис 1), а розподіл станів Х описується законом Пуассона

,

де  – ймовірність появи  подій протягом інтервалу;  – середня кількість подій, що потрапляють в інтервал  у момент часу .

 

 

 

 

Рис. 1. Модель динаміки переходів між станами МХ ЗВТ

Апробацію методу реалізовано на прикладі електронних тахеометрів [6]: за даними протоколів випробувань розроблено базу даних про значення їх основних МХ; на основі теорії ланцюгів Маркова та методу максимальної правдоподібності розроблено модель прогнозування 95%-ї квантилі ЕВК (ексцентриситету вертикального кола) для оцінки безвідмовності тахеометрів. З урахуванням нормативного критерію метрологічної справності ЗВТ та отриманих імовірнісних графіків розраховано значення міжповірочного інтервалу (МПІ), яке складає 10 місяців при  та 12 місяців при . З урахуванням вимог НД на методи визначення МПІ ЗВТ  розроблено методику прогнозування МПІ електронних тахеометрів, що дозволяє підвищити точність оцінки очікуваної тривалості терміну служби та скорегувати регламент планових оглядів.

 

Література

  1. Екимов А.В., Ревяков М.И. Надежность средств измерительной техники [Текст] / А.В. Екимов, М. И. Ревяков // Л.: Энергоатомиздат,−1986. – 356 с.
  2. Фридман А.Э. Теория метрологической надежности средств измерений [Текст] / А.Э. Фридман // Измерительная техника, − 1991. − №11. − С. 3-10.
  3. Кондратов В.Т. Проблемы теории метрологической надежности и пути их решения [Текст] / В.Т. Кондратов // Комп’ютерні засоби, мережі та системи. – 2009. – N 8. – С. 138 – 148.
  4. Кондратов В.Т. Функции распределения погрешностей в течение времени наработки на метрологический отказ и их свойства [Текст] / В.Т. Кондратов // V межд. науч.-техн. конф. – Пенза. − 2008. – С. 10−22.
  5. Кемени Дж. Конечные цепи Маркова [Текст] / Дж. Кемени, Дж. Снелл // М.: Наука, 1970. – 272 с.
  6. ГОСТ 51774-2001. Тахеометры электронные. Общие технические условия.
Категорія: Секція_4_Технічні науки | Додав: Admin (07.12.2016)
Переглядів: 220
Всього коментарів: 0