Современные цифровые средства измерения: проблемы и перспективы

Современные цифровые средства измерения: проблемы и перспективы. В настоящее время контрольно-измерительные приборы являются необходимой и неотъемлемой частью практически любого производства. Нет такой области техники, в которой не использовались бы измерительные устройства. В современном мире происходит постоянное их развитие и усовершенствование. Развитие современной измерительной техники, ориентированной на обеспечение решения проблемы автоматизации управления различными процессами (технологическими, испытательными, исследовательскими, диагностическими и т.п.) сопровождается ростом разнообразия видов измерений, расширением диапазонов измеряемых величин и условий эксплуатации средств измерений, повышением быстродействия и точности измерений. Принципиальная особенность и основная предпосылка для расширения функциональных возможностей используемых средств измерений (СИ) заключается во введении в измерительную цепь программируемых ЭВМ. Переход от простейших измерительных приборов к современным процессорным измерительным средствам происходил в следующей последовательности: электромеханические измерительные механизмы (ИМ); измерительные механизмы с дополнительными устройствами; электронные измерительные приборы (ЭИП); цифровые измерительные приборы (ЦИП); информационно-измерительные системы (ИИС; измерительно-вычислительные комплексы (ИВК); процессорные измерительные средства (ПрИС) интеллектуальные информационно-измерительные системы (ИИИС). Совершенствование современных средств измерений сопровождается объединением программной и аппаратной частей измерительных устройств, при возрастающей роли программного обеспечения. Расширение функциональных возможностей, повышение метрологических характеристик СИ основаны на совершенствовании методов измерений, на разработке соответствующего программного обеспечения, использовании новых материалов и технологий, в частности, нанотехнологий. Таким образом, современный подход к изучению дисциплин в области методов и средств измерений должен включать в себя рассмотрение следующих вопросов: алгоритмизация измерительного процесса, обусловливающая повышение уровня формализованного описания измерительных процедур; влияние методов измерений на метрологический уровень результатов измерений; перспективы совершенствования методов измерений, коррекции погрешностей, обеспечение помехоустойчивости измерений. Важнейшую роль в обеспечении качества и конкурентоспособности продукции практически всех отраслей промышленности играет контрольно-измерительная техника, в которой особое место занимают средства измерения и контроля геометрических параметров ответственных деталей, узлов машин и механизмов. В основу создания нового поколения средств контроля и измерений геометрических параметров изделий положены следующие исходные принципы: использование перспективной элементной базы для автоматической обработки результатов контроля; цифровое представление измерительной информации; возможность выдачи цифровой информации на внешние устройства обработки, управления и регистрации; паспортизация результатов измерений; возможность встройки в автоматизированные технологические комплексы. В последние годы создано новое поколение приборов активного контроля, предназначенных для управления процессом обработки валов, отверстий и плоских поверхностей с непрерывной и прерывистой поверхностью на кругло- и внутришлифовальных станках-автоматах, полуавтоматах и станках с ЧПУ, отличающееся от ранее выпускавшихся существенно более высоким техническим уровнем (повышение в 1,5-2 раза быстродействия и точности, уменьшение в 2-3 раза габаритов, массы, энергопотребления, расширение технологических возможностей, использование единого для всей гаммы приборов активного контроля одной и той же модели малогабаритного электронного отсчетно-командного устройства на микропроцессорной базе). Стремительное развитие приборной базы, предназначенной для испытаний продукции и получения доказательств ее качества, как правило, отстает от развития нормативно-методической базы. Это объективная закономерность, с которой ежедневно сталкиваются как производители измерительной техники, так и ее потребители. В стандартах на методы испытаний продукции, как правило, содержатся упоминания о морально устаревших приборах. Фирмы-производители предлагают ультрасовременные средства измерений, о которых нет упоминания в стандартах. Для внесения в национальный стандарт конкретного прибора необходимо, во-первых, накопить опыт работы на нем, «отшлифовать» методику выполнения измерений — а это требует времени. Во-вторых, прибор должен быть достаточно распространен на территории России, что легко выполнялось в эпоху СССР и вряд ли достижимо в настоящее время в условиях жесткой конкуренции, в том числе со стороны зарубежных производителей измерительной техники. В третьих, разработка национального стандарта требует инвестиций, которые фирмы-производители приборов считают нецелесообразными, в том числе из-за высокой конкуренции. Проблемы и задачи в области метрологии в перспективе. Основной задачей двух руководящих органов в сфере метрологии — Минпромторга России и Росстандарта -является решение проблем, связанных со вступлением России в ВТО. Речь может идти, например о признании результатов измерений на международном уровне; готовности нормативной базы прикладной метрологии для обеспечения выхода отечественных товаров и услуг на мировой рынок; способности российских производителей СИ к борьбе за рынок и др. Предстоит разработка прогноза развития национальной системы измерений. Эта работа начнется с формирования концепции развития национальной системы измерений, подобной Концепции развития национальной системы стандартизации, одобренной Правительством РФ в 2006 г. Поскольку страна перешла на среднесрочное планирование, то на базе концепции и перспективных прогнозов будет разработана среднесрочная программа развития национальной системы измерений. В связи с освоением новых, так называемых критических технологий (включая нанотехнологии) резко возрастают требования к точности измерений и, как следствие, к качеству эталонной базы. Предстоит решить комплекс задач метрологического обеспечения разработки и освоения критических технологий. Возрастет роль метрологии в разработке технических регламентов, поскольку доказательная база внедрения и соблюдения TP состоит преимущественно из документов, регламентирующих методики выполнения измерений, прослеживаемых к современным эталонам. Очень важным направлением деятельности Росстандарта является участие в выполнении федеральных целевых программ. Речь прежде всего идет о метрологическом «сопровождении» двух программ: 1) «Глобальная навигационная спутниковая система (ГЛОНЛСС)»; 2) «Создание и развитие нанотехнологий». 1. Интернет ресурсы. «http://eknigi.org/apparatura/168733-metody-i-sredstva-izmerenij.html» 2. Единицы физических величин. Сборник нормативно-технических документов- М.. Изд-во стандартов, 1987. 3. Медовикова Н.Я., Рейх Н.Н. «Погрешности измерений и оценивание их характеристик» Конспект лекций — М., ВИСМ, 1991.