Теория избыточных измерений

Прогресс науки и техники в течение 20 последних лет ХХ века обусловил бурное развитие высокочувствительных полупроводниковых сенсоров, биосенсоров и вторичных измерительных преобразователей (ИП) с нелинейными и, в общем случае, нестабильными функциями преобразования (ФП). Это стало предпосылкой к со...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2006
1. Verfasser:	Кондратов, В.Т.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України 2006
Online Zugang:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/6464
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Теория избыточных измерений / В.Т. Кондратов // Комп’ютерні засоби, мережі та системи. — 2006. — № 5. — С. 23-33. — Бібліогр.: 3 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-6464
record_format	dspace
spelling	Кондратов, В.Т. 2010-03-04T11:00:10Z 2010-03-04T11:00:10Z 2006 Теория избыточных измерений / В.Т. Кондратов // Комп’ютерні засоби, мережі та системи. — 2006. — № 5. — С. 23-33. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. 1817-9908 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/6464 621.317.088.8 Прогресс науки и техники в течение 20 последних лет ХХ века обусловил бурное развитие высокочувствительных полупроводниковых сенсоров, биосенсоров и вторичных измерительных преобразователей (ИП) с нелинейными и, в общем случае, нестабильными функциями преобразования (ФП). Это стало предпосылкой к созданию новой стратегии высокоточных измерений физических величин (ФВ) при нелинейной и нестабильной ФП сенсора и / или ИП, при сохранении их высокой чувствительности. Изложена структура теории избыточных измерений, сущность, основные понятия и некоторые определения, касающиеся данной теории. The paper describes a structure of the redundant measurements theory, essence, the basic concepts and some definitions of this theory. ru Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України Теория избыточных измерений Redundant measurements theory Article published earlier
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
title	Теория избыточных измерений
spellingShingle	Теория избыточных измерений Кондратов, В.Т.
title_short	Теория избыточных измерений
title_full	Теория избыточных измерений
title_fullStr	Теория избыточных измерений
title_full_unstemmed	Теория избыточных измерений
title_sort	теория избыточных измерений
author	Кондратов, В.Т.
author_facet	Кондратов, В.Т.
publishDate	2006
language	Russian
publisher	Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України
format	Article
title_alt	Redundant measurements theory
description	Прогресс науки и техники в течение 20 последних лет ХХ века обусловил бурное развитие высокочувствительных полупроводниковых сенсоров, биосенсоров и вторичных измерительных преобразователей (ИП) с нелинейными и, в общем случае, нестабильными функциями преобразования (ФП). Это стало предпосылкой к созданию новой стратегии высокоточных измерений физических величин (ФВ) при нелинейной и нестабильной ФП сенсора и / или ИП, при сохранении их высокой чувствительности. Изложена структура теории избыточных измерений, сущность, основные понятия и некоторые определения, касающиеся данной теории. The paper describes a structure of the redundant measurements theory, essence, the basic concepts and some definitions of this theory.
issn	1817-9908
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/6464
citation_txt	Теория избыточных измерений / В.Т. Кондратов // Комп’ютерні засоби, мережі та системи. — 2006. — № 5. — С. 23-33. — Бібліогр.: 3 назв. — рос.
work_keys_str_mv	AT kondratovvt teoriâizbytočnyhizmerenii AT kondratovvt redundantmeasurementstheory
first_indexed	2025-11-26T22:35:48Z
last_indexed	2025-11-26T22:35:48Z
_version_	1850778566228180992
fulltext	Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2006, № 5 23 V.T. Kondratov REDUNDANT MEASUREMENTS THEORY The paper describes a structure of the redundant measurements theory, essence, the basic concepts and some definitions of this theory. Прогресс науки и техники в течение 20 последних лет ХХ века обусло- вил бурное развитие высокочувст- вительных полупроводниковых сен- соров, биосенсоров и вторичных измерительных преобразователей (ИП) с нелинейными и, в общем случае, нестабильными функциями преобразования (ФП). Это стало пред-посылкой к созданию новой стратегии высокоточных измере- ний физических величин (ФВ) при нелинейной и нестабильной ФП сенсора и / или ИП, при сохранении их высокой чувствительности. Изложена структура теории из- быточных измерений, сущность, основные понятия и некоторые определения, касающиеся данной теории. _________________________  В.Т. Кондратов, 2006 УДК 621.317.088.8 В.Т. КОНДРАТОВ ТЕОРИЯ ИЗБЫТОЧНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ Важнейшей проблемой современной метрологии является разработка таких методов измерений и создание таких цифровых (микропроцессорных) измерительных приборов (ЦИП), информацион- но-измерительных и диагностических систем, которые обеспечивали бы высокую чувствитель- ность и точность измерений, соизмеримую с точ- ностью образцовых мер. Решение этой проблемы стало возможным после создания и развития тео- рии и методов избыточных измерений [1–3]. Ес- ли теория безызбыточных измерений составляет первую ветвь, то теория избыточных измерений (ТИИ) составляет вторую ветвь в общей теории измерений. ТИИ представ-ляет собой логическое обобщение и дальнейшее развитие накопленного опыта, знаний преимуществ и недостатков суще- ствующих видов и методов прямых измерений, известных путей и методов повышения точности измерений и создания высокоточных средств измерений. ТИИ направлена на решение задач линейного и нелинейного измерительного преоб- разования ФВ, метрологических задач, а также задач обеспечения системной метрологической надежности средств измерений и преобразований ФВ и т.д. Объектом исследования (ОИ) является но- вая стратегия измерений ФВ – стратегия из- быточных измерений (ИИ). Создание ТИИ стало возможным благодаря использованию общенаучной методологии системного подхо- да, информативной избыточности и совре- менных фундаментальных принципов. Постановка задачи. Задачей настоящей статьи является ознакомление ученых и специалистов в области метрологии и из- мерительной техники с сущностью разра- ботанной ТИИ. Сущность ТИИ. ТИИ – это система зако- нов, принципов, методов, положений и усло- В.Т. КОНДРАТОВ Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2006, № 5 24 вий, характеризующая новую стратегию измерений при нелинейной и неста- бильной ФП сенсора и / или ИП, предлагающая новые пути измерительного преобразования величин разной физической природы и предсказывающая дос- тижимые результаты по точности, быстродействию и системной метрологиче- ской надежности ИИ. С другой стороны, ТИИ – это система научных знаний, объединенных обще- научной методологией системного подхода, и опирающаяся на ряд основопола- гающих законов и принципов. Кроме задач высокоточного измерения и линейного преобразования свойств, ТИИ решает задачи нелинейного преобразования свойств. Главная задача ТИИ – обеспечение погрешности результата измерений со- измеримой с погрешностью образцовых мер. Это касается всех трех категорий измерительных задач: ИИ свойств исследуемых объектов и процессов; ИИ зави- симостей свойств и зависимых свойств; ИИ характеристик исследуемых объек- тов и процессов, а также приращений свойств. ТИИ включает в себя изложение [1] общесистемных научных принципов и методов измерения, функционально- го (линейного и нелинейного) измерительного преобразования ФВ при нелиней- ной функции преобразования (НФП) сенсора и / или ИП; учения об информативной избыточности и еѐ использование для решения задач системной линеаризации и системной деформации общей ФП (ОФП) ЦИП при НФП сенсора и / или ИП; закономерных связей между входными (контролируемой (КнФВ) и коррек- тирующими (КрФВ)), выходными ФВ и параметрами ФП сенсора и / или ИП; путей и методов повышения быстродействия, точности и метрологической надежности ИИ; сущности методов и алгоритмов обработки, усреднения и фильтрации ре- зультатов промежуточных измерений; новых методов и подходов к созданию структурно-избыточных сенсоров (биосенсоров, сенсоров одноразового действия, ИП и т. д.) с управляемыми пара- метрами; новых методов и подходов к созданию ЦИП с автоматической коррекцией погрешностей результатов измерений и т. д. ТИИ содержит научное изложение новой стратегии измерений, направлен- ной на решение задач автоматической коррекцией погрешностей результатов измерений и нелинейных преобразований величин разной физической природы при нелинейной и нестабильной НФП сенсора (и / или ИП). Автоматической коррекции подлежат постоянные или изменяющиеся во времени по неизвестному закону погрешности, прогрессирующие погрешности, погрешности, обусловленные старением и деградацией материалов чувствитель- ных и конструктивных элементов сенсора (и / или ИП) в результате воздей-ствия дестабилизирующих факторов внешней среды (температуры, влажности, давле- ния, электрических и магнитных полей и т. д.) и др. Создание ТИИ – весомое достижение отечественной метрологии вообще и академической науки Украины в частности. ТЕОРИЯ ИЗБЫТОЧНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2006, № 5 25 ТИИ состоит из следующих составных частей (рис. 1): фундамент ТИИ; первоосновы и начала теории; основы и основные положения; математические модели методов избыточных измерений (МИИ); методы избыточных измерений и преобразований ФВ; принципы построения и базовые технические решения (структурные схемы) сенсоров, биосенсоров и ЦИП. Рассмотрим вкратце основные составные части ТИИ. Методология системного подхода и фундамент ТИИ. Никакая теория не может быть создана без научно обоснованного фундамента и знаний современных общенаучных подходов к изучению физических систем. ТИИ изложена с позиций методологии системного подхода, т. е. как система на- учных взглядов и подходов к изучению естественных и искусственных физиче- ских систем (технических, биологических, биотехнических и т. д.). В ее основу положены принцип целостности исследуемой (статической или динамической) и нормировано изменяемой совокупности элементов и структур системы, принци- пы неразрывности, единства и вариабельности межэлементных связей и отно- шений, а также вариабельности связей и отношений с окружающей средой. Методологии системного подхода – общенаучная методология, рассматри- вающая ОИ, в частном случае  сенсоры, ИП, измерительные каналы (ИК) или ЦИП, как сложные технические системы, состоящие из конечного числа струк- турных элементов, находящихся в определенных связях и отношениях друг с другом, служащих единой цели и выступающих как одно целое по отношению к окружающей среде [2]. Фундамент ТИИ составляют следующие основные принципы (рис. 1): преем- ственности знаний; системной инвариантности; системной информативной избы- точности; системной линеаризации (или системного линейного измерительного преобразования ФВ), системной деформации (или системного нелинейного изме- рительного преобразования ФВ), симметрии, системной метрологической надежно- сти (СМН), системного программно-алгоритмического обеспечения ИИ. Принцип системной линеаризации формулируется следующим образом: „Если при измерении КнФВ известно аналитическое выражение НФП управляемого или неуправляемого сенсора или ИП (без или с дискретно изменяемыми во времени на малые значения нормированными параметрами), то всегда можно выбрать два и более рядов КрФВ, размеры которых взаимосвязаны между собой и с КнФВ по оп- ределенным правилам, и создать соответствующую математическую модель про- цесса линеаризации, решение которой обеспечивает получение линейной зависи- мости результата измерений от КнФВ в виде линейной ОФП” [2]. Системная линеаризация ОФП, при неизвестных текущих значениях параметров НФП сенсора и/или ИП, достигается путем создания информативной избыточности, инвариантных нелинейных измерительных преобразований ряда однородных или со- пряженных ФВ (неизвестной и корректирующих) при исходных и нормировано из- ме- В.Т. КОНДРАТОВ Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2006, № 5 26 РИС. 1. Структура теории избыточных измерений ТЕОРИЯ ИЗБЫТОЧНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ Фундамент теории избыточных измерений П р и н ц и п п р ее м ст - ве н н о ст и з н ан и й П р и н ц и п с и ст ем н о й и н ва р и ан тн о ст и П р и н ц и п и н ф о р м ат и в н о й и зб ы то ч н о ст и П р и н ц и п с и ст ем н о й л и н еа р и за ц и и П р и н ц и п с и ст ем н о й д еф о р м ац и и П р и н ц и п с и м м ет р и и П р и н ц и п с и ст ем н о й м ет р о л о ги ч ес к о й н ад еж н о ст и П р и н ц и п с и ст ем - н о го п р о гр ам м н о - ал го р и тм и ч ес к о го о б ес п еч ен и я Первоосновы и начала теории избыточных измерений Т ео р и я и зм ер ен и й Т ео ри я ф ун кц и он ал ь- н о й и м ет р о л о ги ч ес - к о й н ад еж н о ст и М ет о д ы п о вы ш ен и я б ы ст р о д ей ст ви я Б аз о вы е ст р у к ту р ы се н со р о в, б и о - се н со р о в и И П Б аз о вы е ст р у к ту р ы Ц И П У ч ен и е о п р ео б р а- зо ва н и ях с и ст ем ы к о о р д и н ат Т ео р и я п о гр еш - н о ст ей У че н и е о ф и зи че с- ки х с и ст ем ах , п р о - ц ес са х и и х с во й ст - ва х У ч ен и е о ф и зи ч ес - к и х в ел и ч и н ах У ч ен и е о т и п ах с вя - зе й в ф и зи ч ес к и х си ст ем ах У ч ен и е о б и зб ы то ч - н о ст и и м ет о д ах ее п о лу ч ен и я У ч ен и е о с во й ст ва х н ел и н ей н о й ф у н к - ц и и п р ео б р аз о ва н и я М ет о д ы н ес и ст ем - н о й л и н еа р и за ц и и ф у н к ц и и п р ео б р аз о - ва н и я се н со р а и л и И П П у ти и м ет о д ы п о вы ш ен и я то ч - н о ст и и зм ер ен и й У ч ен и е о н аи л у ч - ш ем п р и б л и ж ен и и ф у н кц и и п р ео б р а- зо ва н и я ТЕОРИЯ ИЗБЫТОЧНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2006, № 5 27 РИС.1. Продолжение Основы и основные положения теории избыточных измерений Т ео р и я си ст ем н о й и н ф о р м ат . и зб ы т. Т ео р и я си ст ем н о й л и н еа р и за ц и и и с и с- те м н ой д еф ор м ац и и У ч ен и е о к о эф ф и ц и - ен та х л о к ал ьн о й л и н еа р и за ц и и У ч ен и е о з ак о н о - м ер н ы х с в я зя х м еж д у К р Ф В У ч ен и е о б и н ар н ы х п р и р ащ ен и ях Учение о системном программно-алгоритми- ческом обеспечении избыточных измерений У ен и е о м ет о д и ч . п о гр еш н о ст ях и п у - тя х и х у м ен ьш ен и я Учение об эффективности автомати- ческой коррекции погрешностей Т ео р и я и зб ы то ч н ы х и зм ер ен и й Ф В п р и Н Ф П с ен со р а (И П ) Т ео р и я си ст ем н о й м ет р о л о ги ч ес к о й н ад еж н о ст и М ет о д о л о ги я си с- те м н о го п о д х о д а Математические модели методов избыточных измерений Аппроксимационные (с аппрокси- мацией НФП сенсора и / или ИП) Оптимизационные (без аппрокси- мации НФП сенсора и / или ИП) Способы построения мате- матических моделей МИИ на основе ФАЛ-методов системной линеаризации Методы избыточных измерений и преобразований свойств Пути и методы решения систем нелинейных уравнений величин Учение о формиро- вании рядов КрФВ нелинейного измерительного преобра- зования свойств, зависимостей свойств, зависимых свойств и характеристик линейного измерительного преобразо- вания свойств, зависимостей свойств, зависимых свойств и характеристик на основе АЛ-методов системной линеаризации на основе АЛ- и ФАЛ-мето- дов системной линеаризации В.Т. КОНДРАТОВ Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2006, № 5 28 РИС. 1. Окончание Принципы построения и базовые технические решения (струк- турные схемы) сенсоров и цифровых измерительных приборов сенсоров с управляемым параметром Sл сенсоров с управляемым параметром Sн ЦИП с формирователями КрФВ и пространственно- временным разделением измерительных каналов ЦИП с формировате- лями КрФВ и времен- ным разделением из- мерительных каналов ЦИП с формирователя- ми КрФВ и простран- ственным разделением измерительных каналов сенсоров с управляемым параметром n сенсоров с комби- нированным управ- лением параметрами П ри н ц и п ы и с п ос об ы со зд ан и я ст р у кт у р н о - и зб ы то ч н ы х с ен со р о в с у п р ав . п ар ам ет р ам и П р и ц и п ы и с п о со б ы п о ст р о ен и я Ц И П , р еа л и зу ю щ и х М И И М ет о д ы ф о р м и р о - ва н и я к о р р ек ти - р у ю щ и х Ф В с использованием микроконтрол- леров и микропроцессоров с использованием виртуальных ЦИП П р и н ц и п ы и с п о со -б ы со зд ан и я ст р у кт у р н о - и зб ы то ч н ы х с ен со р о в со в ст р о ен н о й у п р ав - ля ем о й о б р аз ц о во й м ер о й с однократным измерительным преобразованием каждой КрФВ с многократным измерительным преобразованием каждой КрФВ с жестким алгоритмом функционирования с перестраиваемым алгорит- мом функционирования ТЕОРИЯ ИЗБЫТОЧНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2006, № 5 29 ненных значениях параметров НФП сенсора и / или ИП, и обработки образцовых и преобразованных (выходных) величин, а также заданных коэффициентов локальной линеаризации (КЛЛ) согласно линейного уравнения избыточных измерений. Без системной линеаризации ОФП невозможна автоматическая коррекция погрешностей результата измерения КнФВ при нелинейной и нестабильной ФП сенсора и / или ИП. Первоосновы и начала ТИИ. Первоосновы ТИИ составляют (рис. 1): теория измерений; теория погреш- ностей; теория функциональной и метрологической надежности; существующие пути и методы повышения точности измерений; методы несистемной линеари- зации НФП сенсора и / или ИП; методы повышения быстродействия; учение о преобразовании системы координат; базовые структуры сенсоров, биосенсоров, ИП и ЦИП; учение о физических величинах и т. д. К началам ТИИ можно отнести учение об информативной избыточности и методах ее получения, учение о физических системах и типах связей между структурными элементами системы, учение о свойствах нелинейной функции преобразования и др. Вся ТИИ построена на создании и использовании информативной избыточ- ности. Информативная избыточность является тем стержнем, который пронизы- вает всю теорию. Под информативной избыточностью понимают такое инфор- мативное множество измененных свойств и параметров ОИ (например, сенсора и / или ИП), получаемое в процессе нормированного и направленного воздейст- вия на их структурные (чувствительные, функциональные и конструктивные элементы), которое формально превышает необходимое количество для сужде- ния о свойствах ОИ. Основы и основные положения ТИИ. ТИИ – это система научных знаний об эмпирических и теоретических законах восприятия, передачи и преобразования величин разной физической природы, о закономерных связях между этими величинами, о способах получения и использо- вания разных видов информативной избыточности, о познании свойств сенсора (или ИП) через информативную избыточность сведений о нем, о способах преобра- зования системы координат, о многообразии математических моделей МИИ, спо- собах построения и особенностях их решений, об уравнениях и методах ИИ при разных видах НФП сенсора и/или ИП, об основах создания бинарных приращений ФВ и способах их формирования, о КЛЛ, о способах формирования и условиях вы- бора КрФВ, о путях и принципах создания высокоточных ЦИП и функциональных ИП с автоматической коррекцией погрешностей, о быстродействии ИИ т. д. Поэтому основу ТИИ составляют: методология системного подхода, теория си- стемной информативной избыточности, теория системной линеаризации и системной деформации, ТИИ при НФП сенсора и/или ИП, учение о закономерных связях между КрФВ, учение о бинарных приращениях, учение о КЛЛ, учение о методических по- В.Т. КОНДРАТОВ Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2006, № 5 30 грешностях МИИ и путях их уменьшении, учение об эффективности автоматической коррекции погрешностей, учение о системной метрологической надежности и путях ее обеспечения и т. д. (см. продолжение рис. 1). Основные положения ТИИ составляют вышеприведенные определения принципов и другие определения, положения и условия (об АЛ- и ФАЛ-методах системной линеаризации, о МИИ, о необходимых и достаточных условиях вы- бора оптимальных значений бинарных приращений и КЛЛ и т. д.). Обобщенные математические модели МИИ. Математическая модель МИИ – совокупность системы когерентных (свя- занных между собой) нелинейных уравнений величин с неизвестными, в общем случае, размерами параметров НФП сенсора и / или ИП, но известным ее видом, и результата решения данной системы, представленного в виде одного или не- скольких уравнений ИИ. Последние описывают взаимосвязь контролируемой ФВ с преобразованными ФВ, КЛЛ и образцовыми мерами. Математическая модель МИИ характеризует последовательность проведе- ния во времени и пространстве определенного числа операций (тактов) измере- ний двух и более рядов КрФВ неизвестных или заданных значений и операций обработки полученных результатов промежуточных измерений. Различают оптимизационные и аппроксимационные математические моде- ли МИИ, которые отличаются между собой способами построения, путями и ме- тодами решения систем нелинейных уравнений величин, а также используе- мыми рядами КрФВ (см. рис. 1). Теоретические основы методов избыточных измерений и преобразова- ний свойств, их возможности. С позиции выполнения во времени и в простран- стве операций восприятия, линейного и нелинейного измерительного преобразо- вания КрФВ и обработки результатов промежуточных измерений имеет место следующее определение сущности МИИ. МИИ  это методы многократного последовательного, параллельного, по- следовательно-параллельного, параллельно-последовательного или однократно- го параллельного во времени и в пространстве восприятия, линейного или нели- нейного измерительного преобразования трех и более рядов однородных и / или сопряженных КрФВ в соответствии с составленными математическими моделя- ми процессов формирований и измерений КрФВ при заданном виде модельной ФП сенсора и / или ИП (или ИК в целом), с последующей обработкой результа- тов промежуточных измерений согласно уравнению избыточных измерений или по уравнению числовых значений. Данные методы представляют собой конечную совокупность определенных действий, условий и операций восприятия и преобразования свойств, выполняемых в заданной последовательности во времени и в пространстве, а именно: теоретиче- ски обоснованное составление математических моделей МИИ в виде систем коге- рентных нелинейных уравнений величин и их решение; выбор конечной совокуп- ности физически воспроизводимых КрФВ и способов их формирования с заданной точностью; выполнение конечной совокупности прямых измерений контролируе- мой и ряда корректирующих величин, однородных или сопряженных с контроли- ТЕОРИЯ ИЗБЫТОЧНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2006, № 5 31 руемой и закономерно связанных между собой и с контролируемой величиной при неизменных и / или дискретно измененных на нормированные значения параметрах НФП сенсора и/или ИП c последующим определением действительного значения контролируемой ФВ согласно уравнению (или уравнениям) избыточных измерений или по уравнению числовых значений. Все многообразие МИИ (рис. 2) может быть систематизировано по следующим существенным классификационным признакам: разновидность измеряемых свойств; используемый вид НФП сенсора и / или ИП; наличие аппроксимации НФП; методы системной линеаризации; тип избыточности; вид преобразования КрФВ; число измерений КрФВ и число циклов измерений; вид обработки результа- тов промежуточных измерений; способ обработки результатов промежуточных из- мерений; пути повышения точности методов ИИ; способ минимизации методиче- ской погрешнос-ти, вид исключаемой погрешности; пути повышения быстродейст- вия (минимизация времени измерений); методы повышения быстродействия ИИ и способ обработки результатов промежуточных измерений и др. МИИ обеспечивают [1] достижение главной цели метрологии – обеспечение погрешности измере- ний, сравнимой с погрешностью образцовых мер; инвариантность результатов измерений к разбросу характеристик сенсоров и деградации их чувствительных и конструктивных элементов (т. е. к старению и разрушению под влиянием внешних факторов). Это дает возможность замены сен- соров (или ИП) без изменения алгоритма или программы работы ЦИП; линеаризацию ОФП ЦИП при нелинейной и нестабильной ФП сенсора и / или ИП; высокоточное нелинейное преобразование ФВ (в квадрат, в куб, в логарифм ФВ и т. д.) при использовании сенсоров с НФП; решение задач автоматической коррекции погрешностей при сложных НФП сенсоров и / или ИП путем использования уравнений замены величин и нелинейно- го преобразования системы координат; повышение быстродействия и точности измерений параметров гармониче- ских сигналов с использованием образцовых и виртуальных мер; определение текущих значений параметров НФП сенсора и / или ИП, а так- же их отклонений от номинальных для прогнозирования времени их метрологи- ческой поверки или замены; определение методических погрешностей избыточных измерений; определение эффективности коррекции погрешностей МИИ относительно прямых и других методов; оценку метрологической надежности ЦИП и т. д. Принципы построения и базовые технические решения (структурные схемы) сенсоров и цифровых измерительных приборов. В ТИИ используются те же принципы построения сенсоров и ЦИП, что и для прямых методов измере- ний. Отличие заключается в использовании формирователей КрФВ, элек- тронных управляемых переключателей (каналов, направления, антенных, вол- новодных, оптических и т. д.), а также сенсоров и /или ИП с одним или несколь- В.Т. КОНДРАТОВ Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2006, № 5 32 РИС. 2. Классификация методов избыточных измерений с n-кратными измер. с однократ. измер. КрФВ МЕТОДЫ ИЗБЫТОЧНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ при составных НФП при элементарных НФП при сложных НФП без аппроксимации НФП сенсора с аппроксимацией НФП сенсора с использованием АЛ-методов системной линеаризации ОФП с использованием ФАЛ-методов системной линеаризации ОФП с исп. естественной избыточности с исп. искусственной избыточности с исп. избыточности комбинированного вида m-крат. циклами измер. зависимых свойств свойств зависимостей свойств характеристик с непосредственным преобразованием КрФВ с периодич. преобразованием пар КрФВ с усреднен. результатов промежут. измерений усредн.„шаг за шагом” статистич. об-кой аналог. аналог.-цифр. цифров. др. без минимиз. методич. погрешности с минимиз. методической погрешности введением поправок с симметр. привязкой КрФВ др. методы с обработкой р-тов неитерацион. методами без повышения быстродействия ИИ (с равномер. тактами измерений) с авт. коррекцией систематичес- ких составляющих погрешности с авт. коррекцией систематич. и слу- чайных составляющих погрешности с повышением быстродействия ИИ (с неравномер. тактами измерений) минимиз. времени каж- дого такта измерений повышение быстро- действия в 2 раза с обработкой результатов методом итераций путем минимиз. чис- ла тактов измерений с фильтрацией результат. промежут. измер. ТЕОРИЯ ИЗБЫТОЧНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2006, № 5 33 кими управляемыми параметрами. Возможная классификация технических ре- шений сенсоров и ЦИП показана на рис. 1. Выводы. Создана новая стратегия измерений – ТИИ как обобщенная система научных знаний, положений, доказательств и условий. ТИИ – это стратегическая теория ХХІ века как по фундаментальности из- ложения системы знаний, так и по достигаемым целям. Ее дальнейшее развитие и совершенствование, вместе с развитием и совершенствованием сенсорной аппаратуры (высокочувствительных структурно-избыточных сенсоров, биосен- соров и ИП с управляемыми параметрами), неизменно принесет весомый вклад в развитие современного приборостроения не только Украины, но и других стран ближнего и дальнего зарубежья. 1. Кондратов В.Т. Стратегічна теорія XXI століття // Вимірювальна та обчислювальна тех- ніка в технологічних процесах. – 2001. – № 2. – С. 1116. 2. Кондратов В.Т. Основы теории автоматической коррекции систематических погрешно- стей измерения физических величин при нестабильной и нелинейной функции преобра- зования сенсора»: Дис. ... докт. техн. наук. – Киев, 2001. – 1. – 501 с. 3. Кондратов В.Т. Основы теории автоматической коррекции систематических погрешно- стей измерения физических величин при нестабильной и нелинейной функции преобра- зования датчика”: Дис. ... докт. техн. наук. – Киев, 2001. – Приложение. – 2. – 791 с. Получено 23.05.2005

Теория избыточных измерений

Institution

Ähnliche Einträge