Министерство образования Республики Беларусь
Белорусский государственный университет информатики и
радиоэлектроники
кафедра РЭС
РЕФЕРАТ
на тему:
«МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ ЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ»
МИНСК, 2008
Увеличение объема испытаний и трудоемкости их проведения вследствие расширения функциональных возможностей ЭС приводит к необходимости автоматизации испытательных и контрольно-измерительных операций путем широкого внедрения вычислительной техники. При этом особо важная роль отводится микропроцессорам, которые применяют как во встроенных системах контроля ЭС, так и в автономных системах автоматических устройств для испытаний. Интенсивное развитие микропроцессорной техники, а также непрерывное совершенствование устройств для испытаний позволяют создать полностью автоматизированные центральные испытательные станции (ЦИС).
Центральная испытательная станция представляет собой телеметрическую систему, которая используется в сочетании с универсальной малой вычислительной машиной или контроллером. Получаемые в процессе испытаний результаты обрабатывают с помощью микро- и мини- ЭВМ. Данная система является автоматизированной, обмен информацией может осуществляться с помощью телетайпа или дисплея в удобной для пользователя форме.
Объектом управления в ЦИС служит автоматизированное устройство для испытаний, в котором требуется поддерживать нужный испытательный режим и производить измерения значений контролируемых параметров испытываемого изделия по заданной программе. В состав автоматизированного устройства для испытаний входят собственно устройство для испытаний, средства измерений и исполнительные органы. Для поддержания заданного испытательного режима в автоматизированном устройстве для испытаний предусмотрен набор датчиков (температуры, влажности, давления, вибрации и др.), преобразующих измеряемый технологический параметр, как правило, в аналоговый электрический сигнал. Ввод этого сигнала в соответствующую микроЭВМ (или микроконтроллер) требует его преобразования в цифровой код. Для управления ЭВМ исполнительным органом необходимо выполнить обратное преобразование цифрового сигнала в аналоговый. Указанные преобразования осуществляет устройство связи, содержащее цифроаналоговый (ЦАП) и аналого-цифровой (АЦП) преобразователи и машинный интерфейс.
Универсальная микро-ЭВМ (или микроконтроллер) анализирует данные о ходе испытаний и в случае нарушения испытательного режима производит необходимую коррекцию этих данных через исполнительный орган. Контроллер обычно обслуживает одно устройство для испытаний, в которое, как правило, конструктивно встроен. Если же в качестве программируемого устройства нижнего уровня служит микро-ЭВМ, то она выступает уже в роли группового контроллера, управляющего работой нескольких устройств для испытаний на отдельных испытательных участках. Микро-ЭВМ выполняет следующие операции: проверку готовности устройств для испытаний к работе и контроль за их работой в процесс проведения испытаний, контроль параметров в режиме испытаний, организацию измерений и обработку результатов испытаний с выдачей соответствующего протокола" им образом, в этом случае микроЭВМ является управляющей. Программируемое устройство более высокого уровня, выполненное на базе мини-ЭВМ, обеспечивает: хранение и подготовку программ контроля и испытаний изделий, каждая из которых в случае необходимости поступает на вход соответствующей микроЭВМ; планирование испытаний; выбор необходимых контрольно-измерительных установок; накопление и статистическую обработку результатов контроля и испытаний; подготовку обмена и обмен информацией с устройствами более высокого уровня системы управления качеством.
Центральный вычислительный комплекс служит для длительного хранения и обработки большого массива информации о качестве выпускаемой продукции и управления с помощью программ, для хранения которых требуется большой объем памяти.
Рассмотренное сочетание перечисленных устройств позволяет моделировать работу отдельных агрегатов, выполнять автоматическую настройку, коррекцию и линеаризацию передаточных функций измерительных преобразователей в процессе испытаний, преобразовывать получаемую информацию, контролировать предельные значения (граничные условия), производить, необходимые для анализа обработку и оценку статистического г риала, оперативно отражать информацию о ходе испытаний в виде графиков, таблиц, гистограмм и т. п.
Число иерархических уровней определяется задачами и возможностями применяемых вычислительных средств. Развитие современной вычислительной техники обеспечивает вполне эффективное использование двухуровневой структуры управления. Трехуровневые системы управления, широко применяемые в отраслевых и даже межотраслевых центральных испытательных станциях, построены на уникальном испытательном и контрольно-измерительном оборудовании, которое дефицитно или неэффективно для использования отдельными предприятиями.
Под автоматизированной системой испытаний понимают взаимосвязанный программно-аппаратный комплекс, строенный на базе средств испытательной, измерительной и вычислительной техники, в котором управление технологическим процессом испытаний автоматизировано. В такой системе регистрация, сбор, переработка, анализ и представление необходимой информации об испытываемых ЭС и устройствах для испытаний полностью возложены на ЭВМ.
Автоматизированные системы испытаний, создаваемые, как правило, в головных организациях по государственным испытаниям и испытательных центрах предприятий и организаций, обеспечивают автоматизацию управления испытаниями либо на конкретном стенде, либо на совокупности территориально распределенных или сосредоточенных стендов. При этом АСИ могут быть связаны информационно или входить в состав других автоматизированных систем управления (АСУ), функционирующих на предприятиях, для которых создаются АСИ. АСИ может быть представлена в виде совокупности функциональных подсистем, каждая из которых предназначена для выполнения определенных функции при проведении испытаний.
АСИ работает в реальном масштабе времени, что позволяет получать нужную информацию в процессе испытаний. Непрерывное наблюдение за результатами испытаний позволяет принимать незамедлительные решения о продолжении или прекращении испытаний и оперативно вносить необходимые коррективы в программу испытаний.
Критериями оценки АСУ служат: достоверность полученной информации о качестве испытываемых изделий; надежность; степень автоматизации — отношение трудоемкости ручных операций к общей трудоемкости испытаний изделий; универсальность — возможность выполнения испытаний по многим разновидностям изделий и контроля различных электрических параметров; быстродействие — минимальное время контроля и испытаний изделий; виды сигналов испытываемых объектов — дискретные (цифровые), непрерывные (аналоговые) и дискретно-непрерывные; способ контроля — статический, динамический, функциональный; степень централизации — централизованные и децентрализованные; производительность — число изделий, испытываемых в единицу времени; стоимость контрольно-испытательных операций и т. д.
Наиболее важными параметрами, характеризующими эффективность АСИ, являются достоверность информации о качестве испытываемых изделий и надежность АСИ. Информация считается достоверной, если независимо от источников и каналов передачи достаточно точно отражает состояние управляемого объекта. Достоверность информации оценивают экспериментально в процессе опытной эксплуатации и доводки системы, поскольку сделать это расчетным путем довольно трудно.
Под надежностью АСИ понимают ее свойство выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах при заданных условиях эксплуатации. Надежность АСИ определяется, прежде всего, избыточностью применяемых аппаратно-программных средств, которая, в свою очередь, определяется соответствующими схемотехническими, конструкционными, алгоритмическими и программными решениями.
Основные цели, принципы и этапы разработки АСИ.
Автоматизированные системы испытаний создают в целях: повышения точности и достоверности результатов испытаний и выводов, делаемых на их основе; обеспечения единства испытаний; сокращения сроков проведения испытаний; повышения эффективности используемых средств для испытаний; улучшения условий работы персонала, обслуживающего испытания.
При разработке АСИ следует руководствоваться принципами: системного подхода, решения современных задач, непрерывности развития системы, типизации и стандартизации аппаратно-программных средств, а также их тиражирования и иерархичности. Принцип системного подхода состоит в том, что разработку АСИ следует начинать с анализа недостатков существующей системы управления испытаниями и поиска возможных путей их устранения. Необходимо определить цели создаваемой АСИ и совокупность элементов (в данном случае подсистем) и задач АСИ для достижения этих целей при имеющихся ресурсах. При разработке элементов системы следует стремиться к максимальной типизации решений, добиваться информационной, программной и технической совместимости элементов АСИ. Согласно принципу решения современных задач, при разработке АСИ следует ориентироваться на возможности решения тех задач, которые играют важную роль в совершенствовании управления испытаниями и могут быть реализованы лишь в АСИ. Основой для постановки и решения современных задач служат математические модели объектов испытаний.