Актуальность и цели. Использование выражения неопределенности измерения в качестве метода представления результата измерения при исследовании объектов рассматривается как альтернатива используемой в нашей стране концепции оценивания погрешностей. Переход на использование новой концепции требует осмысления и консенсуса не только со стороны метрологической общественности, но и всех заинтересованных в результатах измерений сторон. Материалы и методы. Показаны новые подходы, содержащиеся в концепции выражения неопределенности результатов измерения, примененные в версии стандартов ISО/IЕС Guidе 98-3:2008 и национальных стандартах, ГОСТ Р 54500.3-2011/Руководство ИСО/МЭК 98-3:2008 «Неопределенность измерения», построенных на его основе. Результаты . 1. Одним из важнейших аспектов, влияющих на внедрение концепции неопределенности измерения, является увеличение объема изучения ее в программах подготовки специалистов неметрологических специальностей. Поскольку данная концепция содержит в себе инвариантные компоненты - инвариантные функции интеллектуальной деятельности, их развитие - некая гарантия будущей успешности выпускника. Усвоив методологию получения (нахождения) знаний, имея опыт их применения в деятельности, применять эту методологию можно уже далее в любой другой деятельности. 2. Подходы и модели концепции должны входить в изучение таких естественно-научных дисциплин как математика, физика, химия. Любая новация, как правило, проходит определенные стадии развития жизненного цикла. В абсолютном большинстве случаев первая стадия - это отрицание нового. Судя по количеству заинтересованных специалистов, освоивших и внедряющих концепцию в практику деятельности, первый этап пройден.
Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль
2018. — Выпуск 1
Содержание:
Актуальность и цели. Объектом исследования являются измерительные цепи с параметрическими датчиками, описываемые схемой замещения в виде двухполюсной электрической цепи, и математические модели алгоритма инвариантного преобразования, обеспечивающие независимость результата измерения информативного параметра датчика от неинформативных. Важным при этом является определение и математическое описание с общих позиций условий реализуемости инвариантного преобразования для датчиков, параметры которых в процессе измерительного эксперимента переменны и зависят как от измеряемой физической величины, так и от условий эксплуатации. Целью работы является формализация условий обеспечения инвариантности при измерении значения информативного параметра датчиков, описываемых электрической схемой замещения с переменными параметрами. Материалы и методы . Показано, что инвариантность преобразования обеспечивается в ограниченном интервале наблюдения с допустимой погрешностью аддитивного и мультипликативного характера, обусловленной влиянием неинформативных параметров. Проведен анализ данных погрешностей и возможные пути снижения их влияния на результат измерения в одноканальных и многоканальных структурах измерительных преобразователей. Результаты . Получены математические модели, описывающие алгоритмы инвариантного преобразования в одноканальных и многоканальных структурах измерителей с учетом погрешностей от влияния неинформативных параметров. Показана возможность упрощения алгоритмов преобразования, основанных на анализе амплитудно-временных характеристик составляющих напряжения измерительных цепей при использовании тестового воздействия в зависимости от топологии схемы замещения датчика. Выводы . Развиты положения теории инвариантного преобразования в части уточнения условий реализуемости при измерениях значений информативных параметров датчиков, описываемых двухполюсной электрической схемой замещения с изменяющимися параметрами. Формализован алгоритм проектирования схем измерительных цепей, обеспечивающих снижение погрешностей мультипликативного характера от влияния неинформативных параметров за счет выбора требуемого тестового воздействия на датчик. Анализ приведенных примеров построения схем измерительных цепей подтверждает полученные теоретические результаты.
Ключевые слова
Актуальность и цели . Рассмотрено применение калибровки как метрологической процедуры по повышению точности измерений, выполняемых с помощью измерительных каналов измерительных систем в рабочих условиях эксплуатации. Цель статьи - показать одно из возможных решений задачи повышения точности измерительных систем. Материалы и методы . В качестве метода исследования применен метод Монте-Карло. Результаты . Представлены результаты экспериментального исследования способа калибровки измерительных каналов измерительных систем, основанного на применении переносного эталона, применяемого в сложившихся рабочих условиях эксплуатации измерительных каналов измерительных систем, и стационарного эталона, находящегося в лабораторных условиях. Дан анализ источников неопределенности измерений при калибровке. Выводы . Доказана работоспособность и применимость калибровки измерительных каналов измерительных систем в рабочих условиях как способа повышения точности измерений, выполняемых измерительными системами.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Показана общая проблема повышения безопасного функционирования космических ракетных комплексов и наземной космической инфраструктуры космодрома «Байконур». Целью работы является совершенствование системы безопасности космодрома «Байконур» с использованием нового класса информационно-измерительных систем - интеллектуальных систем мониторинга и контроля. Материалы и методы. Использованы методы математического и имитационного моделирования при создании информационно-измерительных систем нового поколения. Применено имитационное моделирование для анализа структурных схем интеллектуальных систем мониторинга и контроля. Результаты. Показаны базовые структуры интеллектуальных систем мониторинга и контроля, их технические характеристики и результаты внедрения на стартовых комплексах «Союз» космодрома. Выводы. Отмечено, что эксплуатация представленных интеллектуальных систем мониторинга и контроля позволит повысить безопасность боевого расчета и снизить риски аварий и техногенных катастроф. Представленные интеллектуальные системы мониторинга найдут широкое применение на космодромах «Плесецк» и «Восточный».
Ключевые слова
Актуальность и цели. Актуальность данной темы подтверждается повышенными требованиями к точности, надежности, стабильности метрологических характеристик, устойчивости к внешним воздействиям и расширенными условиями эксплуатации датчиковой аппаратуры со стороны современных систем контроля и управления техническими и производственными сложными изделиями. Целью работы является поиск и выбор конструкторских решений для снижения дополнительной погрешности пьезоэлектрического датчика давления. Материалы и методы. Изложены особенности построения пьезоэлектрического датчика быстропеременного давления для работы в системах измерения и мониторинга сложных объектов. Рассмотрены факторы, определяющие погрешность измерения быстропеременного давления. Проведен анализ амплитудно-частотной характеристики датчика. Результаты. Приведены схемотехнические решения, позволяющие скорректировать влияние внешних воздействующих факторов на датчик и достоверность показания изделия. Выводы. По результатам исследования представлена структура датчика, позволяющая скомпенсировать дополнительную погрешность от воздействия внешних факторов (температура от 196 до 800 °С и вибрации в диапазоне частот от 31,5 до 5000 Гц с ускорением до 4500 м/с) до 0,5 %.
Ключевые слова
Актуальность и цели. К современной информационно-измерительной технике, в частности к датчикам ускорений (линейных и вибрационных), применяющимся в ракетно-космической и авиационной отраслях, предъявляются строгие требования по метрологическим и эксплуатационным характеристикам, технологичности изготовления, массо-габаритным показателям, возможности работать в жесточайших условиях эксплуатации, например, в условиях сильных электромагнитных полей и достаточно часто искропожаро/взрывопожароопасности. Данным критериям в полной мере отвечают волоконно-оптические датчики ускорений дифференциального типа. В связи с этим разработка чувствительного элемента для данного типа датчиков является важной и актуальной на данный момент. Материалы и методы . При разработке чувствительного элемента для дифференциального волоконно-оптического акселерометра использовались базовые принципы построения волоконно-оптических датчиков. Применены материалы, обеспечивающие прецизионность оптической и механической преобразующих систем, в частности сталь 36НХТЮ и кварцевое оптическое стекло. Применены способ изготовления упругого элемента методом анодно-катодного травления и несколько способов соединения упругого и оптического элемента в виде цилиндрической линзы. Результаты . Приводятся результаты разработки конструктивно-технологических решений чувствительного элемента в виде пружины с двумя цилиндрическими линзами - базового элемента технических решений волоконно-оптических датчиков ускорений дифференциального типа, используемых в информационно-измерительной технике. Выводы . Разработан чувствительный элемент волоконно-оптического датчика ускорения, реализующий дифференциальную схему преобразования оптического сигнала и предназначенный для использования в жестких условиях эксплуатации. Приведены технологические последовательности изготовления и варианты конструктивного исполнения чувствительного элемента, результаты изготовления такого чувствительного элемента для рабочего макетного образца датчика ускорения.
Ключевые слова
Актуальность и цели . Объектом исследования является процесс измерения отклонений от плоскостности поверхностей координатным методом. Предметом исследования является методическая погрешность измерения, возникающая при обработке результатов измерений отклонений от плоскостности. При измерении отклонений формы методическая погрешность во многих случаях является доминирующей, поэтому ее исследование является актуальной задачей. Целью работы является определение предельных значений методической погрешности измерения отклонений от плоскостности, вызванной выбором базы для отсчета. Материалы и методы . В качестве базы для отчета отклонений от плоскостности используются средняя и прилегающая плоскости. Для построения прилегающей плоскости используются как стандартные алгоритмы, так и алгоритмы, разработанные авторами. Разработано программное обеспечение, позволяющее реализовать все указанные алгоритмы и провести их сравнительный анализ. Результаты . Проведены исследования методической погрешности измерения отклонений от плоскостности на основе экспериментальных данных и математического моделирования. Определены предельные значения методической погрешности измерения отклонений от плоскостности при использовании в качестве базы для отсчета средней и прилегающей плоскости. Выявлена зависимость между значением методической погрешности и характером расположения точек измерения. Выводы . Проведенные исследования показали, что методическая погрешность, вызванная использованием средней плоскости в качестве базы для отсчета вместо прилегающей плоскости, во многих случаях имеет значительную величину и приводит к завышению полученных значений отклонений от плоскостности, что необходимо учитывать при анализе результатов измерений.
Ключевые слова
Актуальность и цели . Высокая степень загрязненности морских вод в регионах морской нефтедобычи диктует необходимость проведения постоянного экологического контроля состояния моря. Контроль состояния морской воды осуществляется с помощью бортовой спектрорадиометрической аппаратуры, установленной на борту носителей, а для анализа полученных гиперспектральных данных широко используются методы производного анализа. При этом учитывается, что первая производная выделяет не только часть шумов, но и специфические спектральные черты изучаемого объекта. Материалы и методы . Предложен метод, позволяющий оптимальным образом проводить предобработку гиперспектрального сигнала с помощью первой производной в случае преобладания в исходном измерительном сигнале шумовых составляющих. Результаты . Преимущество предлагаемого метода заключается в возможности определения функции представления первой производной φ на основе вычисленной исходной спектральной характеристики оптимальной в смысле достижения экстремума условного информационного контента гиперспектральных данных. Выводы . Предлагаемый метод может быть использован в технике дистанционного зондирования состояния морских вод для уменьшения влияния шумовой состовляющей гиперспектральных данных, получаемых с применением гиперспектральной аппаратуры.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Объектом исследования являются бионические протезы нижних конечностей, максимально приближенные по конструкции к ампутированной конечности, для управления которыми используются биоэлектрические сигналы, возникающие в мышечных клетках и считываемые с мышц культи. Предметом исследования являются методы и алгоритмы управления протезом нижней конечности. Целью работы является разработка информационно-измерительной системы для управления бионическими протезами нижних конечностей, позволяющей распознавать сигналы мышечной активности и адаптироваться под конкретного пациента. Материалы и методы. Для решения поставленных задач в работе использовались методы структурного и функционального анализа, основных положений теории автоматического управления. Результаты . Предложена структурная схема системы управления бионическим протезом, отличающаяся простотой настройки, повышенной надежностью, удобством использования. Выводы . Использование предложенной системы в отечественных протезах позволит максимально заменить утраченную в результате ампутации конечность при значительно меньших по сравнению с зарубежными образцами затратах.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Целью работы является описание процедуры симметризации корреляционных связей многомерных биометрических данных через вычисление полной корреляционной матрицы и выбора ее элементов с одинаковыми значениями. Материалы и методы. Симметричные корреляционные матрицы не поддаются классической регуляризации по Тихонову, однако они обладают собственной «структурной» устойчивостью. Получается, что симметризация корреляционных связей есть не что иное, как некоторый метод структурной регуляризации решения многомерных задач линейной алгебры. Результаты. В работе показано, что переход к вычислению симметричных корреляционных функционалов порядка n эквивалентен повышению объема биометрических данных в раз по сравнению с вычислением обычных коэффициентов корреляции. Повышение размерности корреляционных функционалов приводит к монотонному снижению погрешности их вычисления, возникающей из-за недостатка исходных данных. Выводы . Корреляционные функционалы есть не что иное, как многомерные свертки по пространству входных состояний доступных для наблюдения статистических данных. На практике широко используются только простейшие двухмерные корреляционные функционалы, так как применение корреляционных функционалов более высокого порядка слабо изучено. Барьером, мешавшим ранее начать исследования возможностей высокоразмерных корреляционных функционалов, были ожидания падения точности их вычисления. Подобные опасения справедливы только по отношению к асимметричным корреляционным функционалам.
Ключевые слова
Актуальность и цели. Объектом исследования являются параметры сигналов биоэлектрической активности головного мозга. Предметом исследования являются методы обработки данных электроэнцефалографии больных с группой риска по эпилепсии. Целью работы является разработка способа выявления патологических состояний биоэлектрической активности головного мозга, позволяющего прогнозировать возникновение эпилептических припадков. Материалы и методы . Для решения поставленных задач в работе использовались методы моделирования динамических систем Simulink. Результаты . Предложен способ выявления патологических состояний биоэлектрической активности головного мозга, позволяющий прогнозировать наступление эпилептического припадка. Выводы . Использование предложенного способа в системах мониторинга состояния больного эпилепсией позволяет автоматизировать процесс обработки большого объема ЭЭГ - информации и повысить достоверность выявления патологий у пациентов, входящих в группу риска с заболеванием эпилепсия.