Криса А.С., Яремчук Н.А., Циделко В.Д.
Национальный технический университет Украины «КПИ»
ВИРТУАЛЬНЫЙ ПРАКТИКУМ «ИНТЕРНЕТ КАЛИБРОВКА»
Важнейшим результатом влияния новых
информационных технологий и средств телекоммуникаций на развитие современного
общества является возможность эффективной совместной работы распределенных
групп пользователей, находящихся на произвольном удалении друг от друга.
Разработка новых технологий поддержки коллективной работы (groupware) стимулировала появление
специального понятия – «управление знаниями» (knowledge management). Область применения этого понятия
включает организацию бизнеса, культуру, политику, образование и т.д.
Современные
компьютерные информационные технологии позволяют распространить принципы
технологии groupware на такие нетривиальные виды деятельности, как
экспериментальные исследования, управление техническим оборудованием, его
мониторинг и т.д.
В
последние годы большое внимание уделяется применению Интернет технологий и
технологий groupware в метрологии и измерительной технике.
Это направление в англоязычной литературе получило название Internet-based metrology (метрология основная на Интернет
технологиях), Internet-enabled metrology (метрология совместимая с Интернетом), Internet metrology (Интернет метрология).
Понятие
Интернет метрология включает предоставление различных видов метрологических
сервисов, таких как:
- передача данных
измерений;
- удаленная обработка
и анализ данных;
- Интернет поверка и
калибровка оборудования;
- удаленный мониторинг
метрологических характеристик оборудования; -
передача данных поверки и калибровки по запросу;
- доступ к библиотекам
тестирования метрологического
программного обеспечения или алгоритмам;
- проведение обучения и
тренингов через Интернет и другие.
На пути обеспечения доступа к данным сервисам
необходимо решить ряд важных вопросов информатики, метрологии,
законодательства, обеспечения безопасности передачи данных и подготовки кадров.
На кафедре
информационно-измерительной техники НТУУ «КПИ» ведется работа по созданию
дистанционного курса «Интернет
метрология». В настоящее время разработан «Виртуальный практикум по
Интернет – калибровки».
Практикум ориентирован на
ознакомление с примерами Интернет калибровки как частной составляющей Интернет
метрологии и может использоваться для обучении студентов, в программах
повышения квалификации преподавателей и специалистов. Возможна работа
практикума как локально, так и в составе программы дистанционного обучения по
метрологии.
В настоящее время все
сервисы Интернет – калибровки можно условно разделить на три типа:
· Тип 1 –
передача стабильного образцового артефакта (например, мера сопротивления,
образцовые гири и т.д.)
· Тип 2 – передача высокоточного калибровочного
оборудования (например, устройства для измерения напряжения или сопротивления)
· Тип 3 – использование сетевых сервисов удаленной
лаборатории (например, передача времени с использованием NTP и РТР протоколов)
Все три типа используются в зависимости от потребностей
заказчика.
В работе рассматривается
Интернет калибровка Типа 1, структурная схема которой приведена на рис. 1.
Система состоит из
стабильного образцового артефакта или калибровочного оборудования,
персонального компьютера и серверного приложения метрологического центра
которое отслеживает и управляет процессом калибровки.
Рисунок 1.1 – Структурная схема
Интернет калибровки Типа 1
Калибровочное и
калибруемое оборудование должны иметь интерфейсы передачи данных для соединения
с компьютером поверителя, который контролирует
процесс калибровки. Прикладная программа управляющего сервера может производить
процедуру калибровки без всякого участия поверителя
(если оборудование имеет необходимые интерфейсы связи и позволяет получать
управляющие команды извне). Оборудование на стороне заказчика должно
распознавать и производить автоматическую настройку доступных интерфейсов,
соединенных приборов и стандартов.
Поверитель на стороне заказчика должен только
правильно произвести соединение между оборудованием.
Система калибровки на
стороне клиента получает все команды и инструкции от сервера метрологического
центра. Мобильный компьютер поверителя проводит
сканирование инструментов и посылает эти результаты на сервер метрологического
центра. Все важные операции, связанные с созданием сертификата по калибровке
(сохранение данных, вычисление и принятие решения), выполняются на сервере МЦ.
После того как процедура калибровки завершена, все метрологическое обеспечение
направленное заказчику для проведения калибровки возвращается в метрологический
центр для тестирования и перекалибровки. Если
оборудование проходит тестирование сертификат о прохождении тестирования
направляется клиенту. Данный документ должен содержать дату и время проведения
калибровки, некоторую информацию о выходных данных, минимум и максимум
неопределенностей измерения, результаты измерения, разницу между измеренными
данными и выходом калибратора, время калибровки. На рис. 1.2 представлен
процесс передачи данных при прохождении Интернет калибровки.
Рисунок 1.2 –
Процесс передачи данных
Практикум состоит из 3-х
лабораторных работ:
1) Интернет поверка
вычислителя теплосчетчика;
2) Интернет поверка
электромеханических весов;
3) Интернет калибровка
векторных анализаторов цепей.
На рисунке 1.3
представлен интерфейс пользователя работы «Интернет поверка вычислителя теплосчетчика». Поверочная плата (2) состоит из эталонного
магазина сопротивлений для имитации разности температуры и генератора импульсов
для имитации потока теплоносителя. Тестирование проводится при шести различных
имитируемых разностях температуры при заданной имитации теплоносителя. Данные с
мобильного компьютера поверителя (1) поступают на метрологический
центр (3) где производится подсчет
абсолютной погрешности вычисления вычислителя теплосчетчика
и сравнивает со значением расширенной неопределенности.
Рисунок 1.3 –
Пользовательский интерфейс работы «Интернет поверка вычислителя теплосчетчика»
На рисунках 1.4-1.6
представлены интерфейсы трех тестов по определению метрологических параметров
работы «Интернет поверка электромеханических весов». Пользовательские
интерфейсы состоят из таких основных частей: Мобильный компьютер поверителя (1), Метрологический центр (2), Поверочный стенд
(3), Порядок выполнения работы (4). На рисунке 1.4 представлен интерфейс теста
«Независимости показаний весов». Исследуется независимость показаний весов от
положения груза на грузоподъемном устройстве. На рисунке 1.5 представлен
интерфейс теста «Чувствительность весов», в ходе которого исследуется изменение
показаний весов при добавлении/снятии гири допуска. На рисунке 1.6 представлен
интерфейс теста «Погрешность нагруженных электромеханических весов». В данном
тестировании погрешность определяют, постепенно нагружая и разгружая весы.
Рисунок 1.4 -
Пользовательский интерфейс работы «Интернет поверка электромеханических весов»
тест «Независимости показаний весов»
Рисунок 1.5 -
Пользовательский интерфейс работы «Интернет поверка электромеханических весов»
тест «Чувствительность весов»
Рисунок 1.6 -
Пользовательский интерфейс работы «Интернет поверка электромеханических весов»
тест «Погрешность нагруженных электромеханических весов»
Пользовательский
интерфейс работы «Интернет калибровка векторных анализаторов цепей» представлен
на рисунках 1.7 и 1.8 и состоит из таких основных частей: Мобильный компьютер поверителя (1), Метрологический центр (2), Поверочный стенд
(3), Порядок выполнения работы (4). На рисунке 1.7 представлен интерфейс теста
«Использование магазина затуханий». В данном тестировании проводятся
многократные измерения для определений появления возможной статистической
погрешности, при возникновении которой метрологический центр передаст об этом
сообщение вместе с корректирующим коэффициентом.
На рисунке 1.8
представлен интерфейс теста «Использование коаксиальной линии». В данном опыте
производится однократное измерение с использованием отрезка коаксиальной линии
с известными метрологическими параметрами на максимальной допустимой частоте
использование векторного анализатора цепей. Метрологический центр используется
для определения соответствия погрешности нормам.
Рисунок 1.7 -
Пользовательский интерфейс работы «Интернет калибровка векторных анализаторов
цепей» тест «Использование магазина затуханий»
Рисунок
1.8 - Пользовательский интерфейс работы «Интернет калибровка векторных
анализаторов цепей» тест «Использование коаксиальной линии»