Понятие об измерительных технологиях

ДЕ 1. Теоретические основы метрологии

Общие сведения об измерительном эксперименте

1. Понятие об измерении.

2. Понятие об измерительных технологиях.

3. Понятие о методиках выполнения измерений.

4. Понятие о структуре измерительного эксперимента (измерительной технологии).

 

Понятие об измерении

Основные понятия об измерениях включают:

1. Измерения.
2. Средства измерений.
3. Виды средств измерений.

Измерения

Измерение - это нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств.

Средства измерений

Средства измерений - это технические средства, которые имеют нормированные метрологические характеристики. При этом значение физической величины, отсчитываемое по
отсчетному устройству средства измерения, строго соответствует определенному количеству физических единиц, принятых в качестве единиц измерения.

К средствам измерения относятся:

- мера,

- измерительные приборы,

- измерительные преобразователи,

- измерительные системы,

- установки, комплексы.

Мера - это средство измерений, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера. Меры бывают однозначные и многозначные. К однозначным мерам относятся катушки сопротивления, катушки индуктивности, нормальные элементы и др.;

к многозначным - магазины сопротивлений, конденсаторы переменной емкости, калибраторы напряжения и тока и др.

Измерительный прибор - средство измерений, предназначенное для выдачи количественной информации об измеряемой величине в доступной для восприятия форме.

По способу отсчета значений измеряемой величины измерительные приборы делятся на аналоговые и цифровые. В аналоговых измерительных приборах значение измеряемой величины определяется непосредственно по шкале со стрелкой или другими указателями. В цифровых измерительных приборах значение измеряемой величины определяется по цифровому индикатору прибора. Измерительные приборы разделяют на показывающие и регистрирующие. Показывающие измерительные приборы предназначены для отсчитывания результата измерений в аналоговой или цифровой форме, регистрирующие - для регистрации результата измерения.

Измерительный преобразователь - средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и хранения, но неподдающейся непосредственному восприятию. К измерительным преобразователям относится делители напряжения, усилители, измерительные трансформаторы и др.

Виды средств измерений

По метрологическому назначению средства измерений делятся на:

- эталоны,

- образцовые,

- рабочие.

Рабочие средства измерений применяются для измерений, не связанных с передачей размера единиц.
В свою очередь рабочие средства измерений можно разделить на:

- технические,

- контрольные,

- лабораторные.

Технические средства измерений предназначены для работы в производственных условиях. Поэтому они должны быть недорогими и надежными в эксплуатации. В показания таких приборов не вводят поправки на погрешность измерения.

Контрольные средства измерений - служат для контроля исправности промышленных средств измерений на месте их установки.

Лабораторные средства измерений - применяют для точных измерений в лабораторных условиях. Для повышения точности измерений в их показания вводят поправки, учитывающие внешние условия, в которых проводились измерения. Кроме того лабораторные средства измерений служат для поверки контрольных средств измерений.

Образцовые средства измерений предназначены для передачи размера единиц от эталонов к рабочим средствам измерения, то есть служат для их поверки.

Эталон - средство измерений, обеспечивающее воспроизведение и хранение единицы физической величины для передачи ее размера средствам измерения, нижестоящим по поверочной схеме.

 

Понятие об измерительных технологиях

Измерительная технология или технология измерений означает совокупность методов, подходов к организации измерений и интерпретации результатов, конкретных методик, а также измерительных средств (приборов и средств контроля), необходимая для качественного обслуживания соответствующего направления развития технологии (средств связи).

Процесс интерпретации полученных результатов можно коротко описать как анализ данных, целью которого является получение как можно большего объема информации о процессах, к которым данные имеют (или предположительно могут иметь) отношение.

Теперь следует уяснить, в чем конкретно отличаются друг от друга классический метрологический и "технологический" подходы к технике измерений в цифровых сетях связи. Из самих определений ясно, что метрология – это наука об измерениях физических величин, а измерительная технология – это комплекс знаний прикладного значения, в этом смысле эти два понятия мало пересекаются. Противоречия между классической метрологической и технологической точкой зрения возникают при рассмотрении вопросов классификации измерительного оборудования и спецификации измеряемых параметров. Эти противоречия приведены в таблице

Сравнение метрологического и технологического подходов

 

Проблема	Метрологический подход	Технологический подход
Методологический подход к описанию измерений	Фундаментально-научный, математическое моделирование, анализ погрешностей измерений	Прикладной анализ, учет экономических факторов и динамики развития рынка (телекоммуникаций). Использование принципа "разумной достаточности" при проведении эксплуатационных измерений
Что является предметом измерений?	Физические величины (параметры сигналов, используемых в телекоммуникациях)	Физические величины (параметры сигналов) и алгоритмы взаимодействия логических устройств, используемых в системах связи
Развитие методов измерений во времени	Стабильные методики, практически не изменяются во времени. Можно говорить о стационарной методологии измерений	Развитие методов подчиняется динамике развития измерительной технологии на рынке. Динамичное развитие.
Проработанность методов измерений	Высокая, вплоть до детальных методик	Средняя, до общих подходов к организации измерений и интерпретации результатов. Высокая, если использует достижения метрологии (обычно в случае измерения параметров сигналов)
Принцип классификации измерений	По способу получения результатов (прямые, косвенные, совместные и совокупные измерения). По точности измерений: измерения максимально возможной точности, лабораторные (поверочные) измерения, технические измерения	По эксплуатационной направленности и использованию в различных частях системы электросвязи (измерения PDH, SDH, телефонных сетей и т.д.). По задачам измерений (эксплуатационные и системные измерения)
Принципы классификации измерительных средств (приборов)	Подгруппы средств измерений. Классификация по типам измеряемых физических величин (например, вольтметры, измерители мощности, осциллографы, анализаторы ГВЗ и т.д.). Тенденция к универсализации приборов приводит к тому, что некоторые приборы могут относиться к нескольким группам	По использованию средств измерений в соответствующей технологии связи (например, измерительная техника для обслуживания систем SDH, PDH, АТМ, ISDN и т.д.) Поскольку спецификации измеряемых параметров технологий могут пересекаться, некоторые приборы могут относиться к нескольким группам
Принцип разработки методов измерений	"Внутренняя" методология, требует рассмотрения внутреннего алгоритма работы прибора. Измерительные комплексы рассматриваются обычно в контексте лабораторных измерений	"Внешняя" методология, прибор рассматривается как элемент единого эксплуатационного измерительного комплекса. Измерительные комплексы рассматриваются в контексте эксплуатационных измерений

 

К системному оборудованию относится измерительное оборудование, обеспечивающее настройку сети в целом и ее отдельных узлов, а также последующий мониторинг состояния всей сети. Системным оно называется потому, что современное оборудование этого класса имеет широкие возможности интеграции в измерительные комплексы, сети измерительных приборов и может входить в качестве подсистем в автоматизированные системы управления связью.

Эксплуатационное оборудование в первую очередь должно быть портативным и дешевым, затем надежным и уже после этого многофункциональным.