CC BY
720
ДОСТОВЕРНОСТЬ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ В СИСТЕМАХ УПРАВЛЕНИЯ. ПРОБЛЕМЫ И РЕШЕНИЯ
Пронин Антон Николаевич,
заместитель директора,
ФГУП "ВНИИМ им Д.И.Менделеева,
Россия, Санкт-Петербург, A.N.Pronin@vniim.ru
Сапожникова Ксения Всеволодовна,
заместитель руководителя лаборатории, ФГУП "ВНИИМ им Д.И.Менделеева, Россия, Санкт-Петербург, k.v.s@vniim.ru
Тайманов Роальд Евгеньевич,
Проблема достоверности используемой в АСУ измерительной информации ежегодно обостряется в связи с ростом количества управляемых объектов и затрат на метрологическое обеспечение. Значительная доля нарушений в работе АСУ связана с использованием результатов измерений, погрешность которых превысила допустимые пределы.
Традиционные методы метрологического обеспечения не позволяют минимизировать риск ошибочных решений, принимаемых в АСУ.
На основе аналогии между средством измерений и системой связи показана возможность использования достижений теории связи в метрологии. В системах связи избыточность передаваемой информации позволяет ослабить влияние помех, а в датчиках и их системах, входящих в состав АСУ, избыточная измерительная информация позволяет организовать метрологический самоконтроль - автоматический контроль метрологической исправности датчика или измерительной системы. В ряде случаев можно выполнить и автоматическую коррекцию погрешности. Пояснены методы организации метрологического самоконтроля на основе структурной, временной и функциональной избыточности. Практическая реализуемость средств измерений с метрологическим самоконтролем показана на примерах разработки различных датчиков. Опыт свидетельствует, что при серийном производстве такого рода устройства экономически эффективны.
Отмечен нарастающий интерес к созданию средств измерений с метрологическим самоконтролем. На основе разработок авторов статьи в России выпущено несколько ГОСТ. Они устанавливают терминологию в этой области, а также требования к датчикам и измерительным системам с метрологическим самоконтролем, систематизируют методы организации метрологического самоконтроля и позволяют обосновать для таких средств измерений многолетний интервал между процедурами метрологического обслуживания.
Предлагаемый подход к созданию средств измерений, используемых в АСУ, позволяет существенно повысить ее надежность и заметно уменьшить эксплуатационные затраты.
Для цитирования:
Пронин А.Н., Сапожникова К.В., Тайманов Р.Е. Достоверность измерительной информации в системах управления. Проблемы и решения // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. - 2015. Том. 9. - №3. - С. 32-37.
For citation:
Pronin A.N., Sapozhnikova K.V., Taymanov R.E. Reliability of measurement information in control systems. Problems and their solution. T-Comm. 2015. Vol. 9. No.3. Рр. 32-37. (in Russian).
руководитель лаборатории,
ФГУП "ВНИИМ им Д.И.Менделеева,
Россия, Санкт-Петербург, taymanov@vniim.ru
Ключевые слова: достоверность измерительной информации, метрологический самоконтроль, метрологическая исправность датчика, избыточность, интеллектуальное средство измерений.
Введение
Одной из наиболее актуальных проблем организации автоматических систем управления (АСУ) является обеспечение достоверности используемой в них измерительной информации. Актуальность этой проблемы обусловлена быстрым ростом количества разнообразных объектов АСУ - на производстве, на транспорте, в оборонной технике и даже в быту. Особенно высокий темп развития отличает комплексы, управляемые без непосредственного участия человека, а также дистанционно, например, "умные" дома, роботизированные системы, космические станции и т.д. Но каждая АСУ содержит средства измерений (СИ), в том числе, датчики, а поступающая от них информация определяет процессы управления в системе. Недостоверная измерительная информация резко увеличивает риск возникновения брака продукции, аварий и катастроф. По некоторым оценкам, она порождает до 60% таких событий.
Ситуация усугубляется тем, что традиционные методы обеспечения достоверности измерительной информации опираются на предположение, что при регулярном метрологическом обслуживании СИ, предусматривающем их поверку или калибровку с интервалом 1-2 года, вероятность выхода погрешности измерений за допустимые границы достаточно мала. В действительности, по зарубежным данным около 12% СИ, поступающих на калибровку, имеют неприемлемую погрешность [1].
При длительной, особенно многолетней эксплуатации СИ усиливается роль факторов, воздействие которых приводит к накапливаемым изменениям параметров как собственно СИ, так и объектов, его окружающих: в них происходит перестройка структуры материалов, меняются магнитные свойства, на их поверхность нарастают осадки и т.д.
Риск поступления недостоверной информации по названным причинам возрастает, причем, как правило, он превышает риск метрологического отказа, трактуемого в [2, 3] как "выход метрологической характеристики средства измерений за установленные пределы". Метрологический отказ может произойти и из-за изменения параметров модели измерений, которые не являются параметрами СИ. Характерно, что в отличие от обычного отказа СИ, сопровождаемого резким изменением уровня или вида сигнала на его выходе, метрологический отказ СИ может быть не замечен.
В большинстве случаев процедуры поверки и калибровки предусматривают демонтаж СИ из оборудования, его транспортировку к эталону и обратно, а затем монтаж на прежнее место.
При поверке и калибровке обычно не проверяется, сохраняются ли в допустимых пределах те свойства окружающих СИ объектов, которые должны учитываться в модели измерений.
При транспортировке и монтаже возможно возникновение незамеченных дефектов, которые окажут влияние на погрешность последующих измерений.
Как следствие, затраты на проведение периодических поверок и калибровок при всей их значительности, ока-
T-Comm Vol.9. #3-201 5
зываются не эффективными.
Ситуация усугубляется тем, что конкуренция вынуждает к сокращению количества и длительности таких процедур, к повышению интенсивности эксплуатации оборудования. Потребитель заинтересован в увеличении межповерочного или межкалибровочного интервала (МПИ), по крайней мере, до межремонтного интервала оборудования (нередко - до 10 и более лет). Потребность в длительных МПИ вызвана также созданием автоматических аппаратов, например, космических, которые должны функционировать без обслуживания в течение многих лет.
Методы определения МПИ, приведенные в рекомендациях в [3, 4], не могут обеспечить требуемую достоверность измерительной информации [5]. Переход к методам бездемонтажной поверки (там где это возможно технически) снижает затраты, но ситуацию качественно не меняет.
Возникает противоречие. Для уменьшения износа оборудования и снижения риска брака и аварий регулярное метрологическое обслуживание должно осуществляться более детально и проводиться чаще, а для повышения эффективности эксплуатации оборудования - как можно быстрее и реже.
Необходим другой подход, который мог бы обеспечить повышение достоверности измерений в АСУ и снижение затрат на их обслуживание [6, 7].
Аналогии как метод поиска решений
Между теорией связи, в которой проблема достоверности передачи информации является ключевой, и метрологией можно выявить аналогию. В обоих случаях рассматривается задача организации эффективной работы системы "прием - передача - прием" информации. Разница заключается в том, что метрология изучает методы и средства:
1) приема - первичного преобразования информации, характеризующей некое свойство объекта, к виду, удобному для последующей передачи (как следствие, возникает необходимость построения модели измерений и обоснования ее соответствия исследуемому свойству объекта при заданных условиях измерений);
2) обеспечения достоверности информации при ее первичном преобразовании и передаче потребителю не только в условиях воздействия электромагнитных помех, но и при постепенном или внезапном изменении характеристик компонентов системы в процессе эксплуатации;
3) ранжирования принятой потребителем информации, выполняемого с требуемой точностью по общепринятой шкале.
Для повышения эффективности АСУ необходимо направить особые усилия на решение задачи п.2).
Выявленная аналогия стимулирует поиск решений путем привлечения достижений теории связи. Известный подход здесь - использование избыточности, искусственно вводимой или имеющейся в передаваемом сигнале, для повышения достоверности информации при воздействии помех [8].
У
Этот же подход было предложено использовать в метрологии: измерительная информация должна быть обогащена, а ее достоверность должна проверяться путем организации метрологического самоконтроля (МСК) [9-11].
МСК - это упрощенная автоматическая проверка метрологической исправности СИ (а иногда - и других компонентов модели измерений) в процессе его эксплуатации, осуществляемая с использованием принятого опорного значения, формируемого с помощью встроенного средства (измерительного преобразователя или меры) или выделенного дополнительного параметра выходного сигнала. Процедура МСК обеспечивает контроль стабильности метрологических характеристики СИ, установленных на этапе предшествующей калибровки.
Введение избыточных компонентов и связей, без которых невозможно обогатить измерительную информацию, казалось бы, должно снизить надежность СИ. Но эффективность именно такого подхода доказывает аналогия развития измерительной техники и биологических сенсорных систем [12].
Совершенствование биологических "СИ" в ходе эволюции сопровождалось ростом числа различных компонентов, их образующих, усложнением структурных связей между этими компонентами, возникновением "самоконтроля" с реакцией в форме чувства боли, формированием способности к ощущению нежелательных изменений в окружающей среде, например, к появлению незнакомого запаха. Потребность оценивать состояние организма и прогнозировать грядущие изменения для решения задачи сохранения жизни привела к рождению интеллекта.
Соответственно, эволюция СИ должна сопровождаться усложнением структуры, введением самоконтроля и элементов искусственного интеллекта. В совокупности, все это должно многократно продлить "цикл жизни" СИ без обслуживания, в том числе за счет "самовылечивания".
Метрологический самоконтроль
МСК опирается на достижения теорий помехоустойчивой связи [8], инвариантности [13] и структурных методов повышения точности [14], в которых избыточность используется для ослабления воздействия определенных факторов на передаваемую информацию или результат измерения. Введение избыточности для выполнения функции МСК имеет целью выделение погрешности, обусловленной такого рода воздействиями.
МСК может быть организован на основе структурной (пространственной), временной или функциональной (информационной) избыточности, а также их комбинации [12, 15]. Структурная избыточность означает использование дополнительных мер и/или преобразователей сравнительно с минимально необходимым их числом. Временная - предполагает дополнительные операции измерений, проводимые с интервалом времени, меньшим минимально необходимого, и/или в полосе частот, большей максимально необходимой. Функциональная избыточность предполагает использование дополнительной зави-
симости между измеряемой величиной и выходным сигналом.
СИ с МСК ГОСТ [9] определяет как интеллектуальное СИ.
МСК возможен в двух формах [15, 16]. Метрологический прямой самоконтроль выполняется с помощью встроенного средства более высокой точности. Простейшим примером является датчик температуры, содержащий встроенную капсулу с металлом, температура плавления которого принимается в качестве опорного значения [17]. Во время плавления или отвердевания металла скорость изменения измеряемой температуры заметно падает, формируя "плато" на диаграмме "температура - время". По отклонению значения измеренной температуры в точке плавления (отвердевания) металла от опорного значения можно оценить погрешность датчика.
Более перспективен метрологический диагностический самоконтроль (МДСК), который отслеживает отклонения диагностического параметра, характеризующего критическую составляющую погрешности, от опорного значения этого параметра, установленного при калибровке. Под критической понимается доминирующая или склонная к быстрому росту составляющая.
МДСК строится на основе результатов специального метрологического анализа источников погрешности, характерных для процесса эксплуатации. К ним относятся, например, "старение" материалов, дефекты, вызванные нарушениями технологии изготовления СИ, которые проявляются лишь с течением времени, и т.д.
Примером датчика с МДСК является термометр сопротивления платиновый с проволочным чувствительным элементом, выполненным в конструкции "свободная от напряжения спираль". Критическая составляющая погрешности для такого датчика при Т<400°С - изменение сопротивления, вызванное деградацией поверхностного слоя платины. Деградация обусловлена взаимодействием спирали с окружающей ее засыпкой, что проявляется в форме окисления, сублимации, механического повреждения (царапания), диффузии примесей. Метод МДСК заключается в использовании двух чувствительных элементов, выполненных из платиновой проволоки различного диаметра. По изменению отношения их сопротивлений можно судить о критической составляющей погрешности датчика.
СИ с МДСК обычно, помимо градуировочной, имеет диагностическую зависимость, которая связывает изменение диагностического параметра с погрешностью измерений. Желательно, чтобы диагностический параметр как можно слабее зависел от измеряемой величины.
Обе эти зависимости на этапе калибровки рассматриваются как опорные и записываются в запоминающее устройство СИ.
В процессе эксплуатации периодически определяют значение диагностического параметра и сравнивают его с опорным значением. По результатам сравнения судят о значении погрешности СИ.
Возникшую погрешность можно устранить с помощью процедуры автоматической коррекции.
Т-Сотт Том 9. #3-2015
У
Поскольку МДСК отслеживает лишь критическую составляющую, ГОСТ [15] вводит понятие о рекомендуемом максимальном межкалибровочном интервале, за пределами которого значим риск возрастания за границы допуска неконтролируемых составляющих погрешности.
Их рост приводит к изменению диагностической зависимости, т.е. к увеличению погрешности самоконтроля.
Поэтому со временем целесообразно периодически осуществлять проверку соответствия диагностической зависимости одноименной опорной. Такая процедура предполагает сравнение пар значений "измеряемая величина-диагностический параметр" в нескольких точках рабочего диапазон, что лишь незначительно увеличивает потребность в вычислительной мощности СИ с МДСК [18].
Как показал анализ, применение СИ с метрологическим самоконтролем экономически эффективно: себестоимость таких СИ при серийном выпуске обычно превышает себестоимость аналогов без этой функции не более чем на 30- 40% [11], а затраты на метрологическое обслуживание сокращаются в несколько раз. При серийном производстве может быть обеспечена быстрая окупаемость интеллектуальных СИ [19]. К тому же экономический эффект возрастает за счет исключения затрат, связанных с последствиями аварий, предотвратить которые оказывается возможным при использовании СИ с МСК.
Судя по динамике роста количества соответствующих публикаций [20], активный интерес в мире к СИ с МСК стал заметно нарастать, примерно, с 2003 г.
Особый интерес вызывают созданные в Великобритании (в Оксфорде) самоконтролируемые расходомеры, которые нашли применение, в том числе, в системах продажи топлива: погрешность расходомера непосредственно связана с расчетами покупателя и продавца. Известны разработки интеллектуальных расходомеров в Германии, датчиков давления с самоконтролем в Китае, датчиков температуры - в США и Германии.
В ряде организаций России (в Челябинске, Уфе, Омске и других городах) ведутся разработки различных типов интеллектуальных СИ [21-24].
Но для всех организаций и предприятий, разрабатывающих упомянутые выше СИ, характерна ориентировка только на один-два вида измерений, для которых ведется поиск решений в области МСК.
ВНИИМ как Государственный научный центр ведет исследования в области метрологического самоконтроля для широкого спектра видов измерений, что дает основу для разработки и развития общей теории и методологии разработки интеллектуальных СИ, для поиска путей повышения их эффективности при эксплуатации.
Во ВНИИМ был разработан интеллектуальный Измерительный комплекс, предназначенный для определения положения (в диапазоне до 3,5 метров) органа регулирования в энергетических реакторах типа ВВЭР-1000. Три экземпляра комплекса успешно прошли опытно-промышленную эксплуатацию на протяжении 9 лет в первом контуре реактора Калининской атомной станции.
Комплекс обладает функциями МСК, самокоррекции, а также самовосстановления при возникновении дефекта в любом из чувствительных элементов [25].
Разработанный во ВНИИМ метод самоконтроля датчика давления на основе трубки Бурдона [26] опирается на контроль отношения между значениями выходных сигналов, определяемых в разных точках трубки. Математическое моделирование позволило оптимизировать местоположение одной или двух дополнительных точек измерения перемещения. Метод обеспечил не только МДСК датчика, но и возможность осуществления его самокоррекции, а также прогнозирования интервала времени до момента калибровки.
Во ВНИИМ накоплен также опыт разработки интеллектуальных СИ малых перемещений, силы, температуры, расхода, уровня, удельной проводимости жидкости и ряда других величин [27, 28].
ВНИИМ признан в мире как ведущий метрологический центр в области метрологического самоконтроля.
Заключение
Возможность метрологического самоконтроля возникла в конце прошлого века на основе достижений микроэлектроники и компьютерных технологий.
Сложилось так, что именно в России, усилиями ведущего метрологического института - ВНИИМ им.Д.И. Менделеева - метрологический самоконтроль был узаконен в национальных нормативных документах и рекомендован как эффективная и универсальная автоматическая процедура метрологического обеспечения.
Метрологический самоконтроль качественно меняет представление о методах и средствах метрологического обслуживания средств измерений в процессе их эксплуатации. Он существенно увеличивает достоверность измерительной информации, способствует сокращению эксплуатационных затрат, резко снижает опасность аварий и производственного брака, связанного с поступлением в АСУ недостоверной измерительной информации.
Метрологический самоконтроль значительно сокращает объем средств, которые предприятия тратят на метрологическое обслуживание СИ, встроенных в оборудование. Именно поэтому метрологический самоконтроль в некоторых случаях вызывает неоднозначное отношение со стороны специалистов и организаций, которым упомянутые средства выплачивают.
Тем не менее, представление об эффективности метрологического самоконтроля завоевывает все больше сторонников во всем мире. Действенной альтернативы ему нет.
ВНИИМ готов к сотрудничеству с организациями и предприятиями, заинтересованными в создании и промышленном выпуске интеллектуальных средств измерений нового поколения и их применении в АСУ различного назначения.
Литература
1. Генкина Р.И., Лукашов Ю.Е., Маликова Х.О., Осока И.В., Сковородников В.А. Говорим ВНИИМС, подразумеваем - законодательная метрология! // Законодательная и прикладная метрология.- 2010. - № 5. - С. 8-15.
2. РМГ 29- 2013. ГСИ. Метрология. Основные термины и определения.
3. РМГ 74-2004. ГСИ. Методы определения межповерочных и межкалибровочных интервалов средств измерений.
4. OIML D 10. Guidelines for the Determination of Recalibration Intervals of Measuring Equipment Used in Testing Laboratories.
5. Тайманов Р.Е., Сапожникова К.В. Метрологическое обеспечение средств измерений - взгляд в ближайшее будущее // Главный метролог. - 2011. - № 5. - С.4- 13.
6. Тайманов Р.Е., Сапожникова К.В, Кочугуров В.В. О метрологическом обеспечении комплексно автоматизированных агрегатов // Измерительная техника. - 1989. - № 2. - C. 60-61.
7. Тарбеев Ю.В., Кузин А.Ю., Тайманов Р.Е., Лукашев А.П. Новый этап в развитии метрологического обеспечения датчиков // Измерительная техника. - 2007. - № 3. - С. 69-72.
8. Харкевич А.А. Избранные труды. Т .III. М.: Наука. 1973, 305 с.
9. Taymanov R., Sapozhnikova K. Intelligent measuring instruments. Maximum reliability of measuring information, minimum metrological maintenance, Proceedings of the XVII IMEKO World Congress, 2003, Dubrovnik, Croatia. - Pp. 1094-1097.
10. Тайманов Р.Е., Сапожникова К.В. Проблемы создания нового поколения интеллектуальных датчиков // Датчики и системы. - 2004. - № 11. - C. 50-58.
11. Пронин А.Н., Сапожникова К.В., Тайманов Р.Е. Контроль достоверности информации, поступающей от датчиков // Датчики и системы. 2008. - № 8. - C. 58-63.
12. Taymanov R., Sapozhnikova K. Metrological self-check and evolution of metrology // Measurement. - 2010. - Vol.43. - № 7. - Рр. 869-877.
13. Петров Б.Н., Викторов В.А., Лункин Б.В., Совлуков А.С. Принцип инвариантности в измерительной технике. - М.: Наука, 1976. - 243 с.
14. Бромберг Э.М., Куликовский К.Л. Тестовые методы повышения точности измерений. - М.: Энергия, 1978. - 176 с.
15. ГОСТ Р 8.734-2011. ГСИ. Датчики интеллектуальные и системы измерительные интеллектуальные. Методы метрологического самоконтроля.
16. ГОСТ Р 8.673-2009. ГСИ. Датчики интеллектуальные и системы измерительные интеллектуальные. Основные термины и определения.
17. Froehlich T., Augustin S., Mammen H., Blumroeder G., Schalles M., Hilbrunner F. Long Term Stability of Miniature Fixed-Point Cells Used in Self-Calibrating Thermometers // Proceedings of the "SENSOR+TEST Conferences 201 1", Nurnberg, Germany, 07-09 June, 2011. - Pp. 732-737.
18. Baksheeva Y., Sapozhnikova K., Taymanov R. Improvement of the reliability of information received from sensors with metrological self-check // Proceedings of the 11th ISMTII "Metrology -Master Global Challenges", Aachen & Braunschweig, Germany -July 1st - July 5th, 2013, 6 p.
19. Бакшеева Ю.В., Дружинин И.И., Сапожникова К.В., Тайма-нов Р.Е. Экономическая эффективность интеллектуальных датчиков и измерительных систем // Труды 11-й сессии международной научной школы "Фундаментальные и прикладные проблемы надежности и диагностики машин и механизмов" (ВПБ-13), 22-25 октября 2013 г., Санкт-Петербург. 2013. CD-ROM, 8 с.
20. Taymanov R., Sapozhnikova K. Chapter 1, What Makes Sensor Devices and Microsystems 'Intelligent' or 'Smart'? in: Smart Sensors and MEMS for Industrial Applications, Edited by: S. Nihtianov and A.L. Estepa, Woodhead Publishing Limited. 2013. - Pp.3-26.
21. Белевцев А.В., Каржавин А.В., Каржавин В.А., Шевченко А.И. Бездемонтажный способ оценки достоверности показаний термоэлектрического преобразователя // Мир измерений. - 2005. -№ 3. - С. 12-14.
22. Мельничук О.В., Фетисов В.С. Турбидиметры с переменной измерительной базой // Приборы и системы. Управление. Контроль. Диагностика. - 2010. - № 9. - С.37-42.
23. Семенов А.С., Шестаков А.Л. Метод самодиагностики первичных преобразователей, использующий нелинейные свойства функции преобразования // Сборник доклади XXIII Нацио-анлен Научен Симпозиум с международно участие "Метрология и метрологично осигуряване", 9-13 Септемвру 2013. - Созопол, Болгария. - C. 170-174.
24. Ионов А.Б., Чернышева Н.С., Ионов Б.П., Плоткин Е.В. Интеллектуализация прибора как способ минимизации человеческого фактора при бесконтактных температурных измерениях // Приборы. - 2014. - № 6 (168). - С.1-10.
25. Taymanov R., Sapozhnikova K., Druzhinin I. Measuring Control Rod Position // Nuclear Plant Journal. - 2007. - Vol. 25. - № 2. - Pp. 45-47.
26. Baksheeva Y., Sapozhnikova K., Taymanov R. Metrological Self^heck of Pressure Sensors // Proceedings of the Seventh International Conference on Condition Monitoring and Machinery Failure Prevention Technologies. June 22-24, 2010. - Stratford-upon-Avon, England. - 12 p.
27. Sapozhnikova K., Taymanov R. Sensor Devices with High Metrological Reliability. In: Nuclear Power - Control, Reliability and Human Factors, Pavel Tsvetkov (Ed.). - InTech. - 2011. -Pp. 1-26. Available from: http://www.intechopen.com/articles/ show/title/sensor-devices-with-high-metrological-reliability.
28. Gavrilenkova M., Kalinin V., Sapozhnikova K., Taymanov R. Intelligent Force Measurement System // Proceedings of the 11th ISMTII "Metrology - Master Global Challenges", Aachen & Braunschweig, Germany - July 1st - July 5th, 2013, 2 p.
T-Comm Том 9. #3-2015
T
METROLOGY
RELIABILITY OF MEASUREMENT INFORMATION IN CONTROL SYSTEMS.
PROBLEMS AND THEIR SOLUTION
Anton Pronin 1, deputy director, A.N.Pronin@vniim.ru, Kseniia Sapozhnikova, deputy head of laboratory, k.v.s@vniim.ru,
Roald Taymanov, head of laboratory, taymanov@vniim.ru, D.I.Mendeleyev Institute for Metrology, St.Petersburg, Russia
Abstract: A problem of reliability of measurement information used in automatic control system (ACS) is aggravated every year due to an increase in the number of objects under control and in metrological assurance costs. A significant share of failures in ACSs is caused by the use of measurement results which are characterized by an error exceeding permissible limits. Conventional methods of the metrological assurance do not enable the risk of wrong decisions in ACSs to be minimized. On the basis of the analogy between measuring instrument and communication system, an opportunity is shown to apply communication theory achievements in metrology. In communication systems, redundancy of transmitted information allows noise influences to be decreased. Application of redundant measurement information enables a metrological self-check (MSC) to be realized in sensor devices and measuring systems included in ACSs. MSC is an automatic check of "metrological health" of a sensor device or measuring system in the process of their operation. In a number of cases it is possible to perform an automatic error correction. Methods of metrological self-check on the basis of a structural, temporary and/or functional redundancy are explained. Practical performability of measuring instruments with the metrological self-check is proved on the basis of development of various sensor devices. An experience testifies that if a batch production is organized, such devices are cost-beneficial. The growth of interest in development of measuring instruments with metrological self-check (self-validation) is noted. Basing on the results obtained by the authors of this paper, a number of national documentary standards have been issued in Russia. They state the terminology in this field as well as special requirements with regard to sensor devices and measuring systems with the metrological self-check, systematize methods of the metrological self-check and give an opportunity to substantiate an interval of many years between metrological maintenance procedures for such measuring instruments. In whole, application of the proposed approach to ACS development enhances significantly reliability of the ACS and decreases maintenance costs.
Keywords: reliability of measurement information, metrological self-check, metrological health of sensor, redundancy, intelligent measuring instrument. References
1. Genkina R.I., Lukashov Yu.E., Malikova H.O., Osoka I.V., & Skovorodnikov V.A., 'Govorim VNIIMS, podrazumevaem - zakonodatelnaya metrologiya!', Zakonodatelnaya i prikladnaya metrologiya, no.5, 2010, pp. 8-15. (in Russian).
2. RMG 29- 2013. GSI. Metrologiya. Osnovnyie terminyi i opredeleniya. (in Russian).
3. RMG 74-2004. GSI. Metodyi opredeleniya mezhpoverochnyih i mezhkalibrovochnyih intervalov sredstv izmereniy. (in Russian).
4. OIML D 10. Guidelines for the Determination of recalibration intervals of measuring equipment used in testing laboratories.
5. Taymanov R.E. & Sapozhnikova K.V. Metrologicheskoe obespechenie sredstv izmereniy - vzglyad v blizhayshee buduschee, Glavnyiy metrolog, no.5, 2011, pp.4-13. (in Russian).
6. Taymanov R.E., Sapozhnikova K.V., & Kochugurov V.V. O metrologicheskom obespechenii kompleksno avtomatizirovannyih agregatov, Izmeritelnaya tehnika, no. 2, 1989, pp. 60-61. (in Russian).
7. Tarbeev Yu.V., Kuzin A.Yu., Taymanov R.E., & Lukashev A.P. Novyiy etap v razvitii metrologicheskogo obespecheniya datchikov, Izmeritelnaya tehnika, no. 3, 2007, pp. 69-72. (in Russian).
8. Harkevich A.A., Izbrannyie trudyi, t__III. Moscow, Nauka, 1973, 305 p. (in Russian).
9. Taymanov R. & Sapozhnikova K. Intelligent measuring instruments. Maximum reliability of measuring information, minimum metrological maintenance, Proceedings of the XVII IMEKO World Congress, 2003, Dubrovnik, Croatia, pp. 1094-1097.
10. Taymanov R.E. & Sapozhnikova K.V. Problemyi sozdaniya novogo pokoleniya intellektualnyih datchikov, Datchiki i sistemyi, no. 11, 2004, pp. 50-58. (in Russian).
11. Pronin A.N., Sapozhnikova K.V., &Taymanov R.E. Kontrol dostovernosti informatsii, postupayuschey ot datchikov, Datchiki i sistemyi, 2008, 8, pp.58-63. (in Russian).
12. Taymanov R. & Sapozhnikova K. Metrological Self-check and Evolution of Metrology, Measurement, 2010, vol.43, no. 7, pp. 869-877.
13. Petrov B.N., Viktorov V.A., Lunkin B.V., Sovlukov A.S. Printsip invariantnosti v izmeritelnoy tehnike, Moscow, Nauka, 1976, 243 p. (in Russian).
14. Bromberg E.M., Kulikovskiy K.L. Testovyie metodyi povyisheniya tochnosti izmereniy, Moskva, Energiya, 1978, 176 p. (in Russian).
15. GOST R 8.734-2011. GSI. Datchiki intellektualnyie i sistemyi izmeritelnyie intellektualnyie. Metodyi metrologicheskogo samokontrolya. Moscow, Standartinform, 2012, 19 p. (in Russian).
16. GOST R 8.673-2009. GSI. Datchiki intellektualnyie i sistemyi izmeritelnyie intellektualnyie. Osnovnyie terminyi i opredeleniya, Moskva, Standartinform, 2010, 8 p. (in Russian).
17. Froehlich T, Augustin S., Mammen H., Blumroeder G., Schalles M. & Hilbrunner F. Long term stability of miniature fixed-point cells used in self-calibrating thermometers, Proceedings of the "SENSOR+TEST Conferences 2011", Nurnberg, Germany, 07-09 June, 2011, pp. 732-737.
18. Baksheeva Y, Sapozhnikova K, Taymanov R. Improvement of the reliability of information received from sensors with metrological self-check, Proceedings of the 11th ISMTII "Metrology -Master Global Challenges", Aachen & Braunschweig, Germany - July 1st - July 5th, 2013, 6 p.
19. Baksheeva Yu.V., Druzhinin I.I., Sapozhnikova K.V., Taymanov R.E. 'Ekonomicheskaya effektivnost intellektualnyih datchikov i izmeritelnyih system', Trudyi 11 sessii mezhdunarodnoy nauchnoy shkolyi "Fundamentalnyie i prikladnyie problemyi nadezhnosti i diagnostiki mashin i mehanizmov" (VPB-13), 22-25 oktyabrya 2013, Sankt-Peterburg. 2013, CD-ROM, 8 p. (in Russian).
20. Taymanov R., Sapozhnikova K. Chapter 1. What makes sensor devices and microsystems 'intelligent' or 'smart'?, Smart sensors and MEMS for industrial applications, ed. S Nihtianov & AL Estepa, Woodhead Publishing Limited. 2013, pp. 3-26.
21. Belevtsev A.V., Karzhavin A.V., Karzhavin V.A., & Shevchenko A.I. Bezdemontazhnyiy sposob otsenki dostovernosti pokazaniy termoelektricheskogo preobra-zovatelya, Mir izmereniy, no.3, 2005, pp. 12-14. (in Russian).
22. Melnichuk O.V. & Fetisov V.S. Turbidimetryi s peremennoy izmeritelnoy bazoy, Priboryi i sistemyi. Upravlenie. Kontrol. Diagnostika, no. 9, 2010, pp. 37-42. (in Russian).
23. Semenov A.S., Shestakov A.L. Metod samodiagnostiki pervichnyih preobrazovateley, ispolzuyuschiy nelineynyie svoystva funktsii preobrazovaniya, Sbornik dokladi XXIII Natsioanlen Nauchen Simpozium s mezhdunarodno uchastie "Metrologiya i metrologichno osiguryavane", 9-13 Septemvru 2013, Sozopol, Bolgariya, pp. 170-174. (in Russian).
24. Ionov A.B., Chernyisheva N.S., Ionov B.P., & Plotkin E.V. Intellektualizatsiya pribora kak sposob minimizatsii chelovecheskogo faktora pri beskontaktnyih temperaturnyih izmereniyah, Priboryi., no. 6 (168), 2014, pp. 1-10. (in Russian).
25. Taymanov R., Sapozhnikova K. & Druzhinin I. Measuring control rod position, Nuclear Plant Journal, no. 2, 2007, vol.25, pp. 45-47.
26. Baksheeva Y., Sapozhnikova K. & Taymanov R. Metrological self-check of pressure sensors, Proceedings of the Seventh International Conference on Condition Monitoring and Machinery Failure Prevention Technologies, June 22-24, 2010, Stratford-upon-Avon, England, 12 p.
27. Sapozhnikova K. & Taymanov R. Sensor devices with high metrological reliability, Nuclear power - control, reliability and human factors, ed. P Tsvetkov, InTech, 2011, pp. 1-26. Available from: http://www.intechopen.com/articles/show/title/sensor-devices-with-high-metrological-reliability.
28. Gavrilenkova M, Kalinin V., Sapozhnikova K., & Taymanov R. Intelligent force measurement system', Proceedings of the 11th ISMTII "Metrology - Master Global Challenges", Aachen & Braunschweig, Germany, July 1st - July 5th, 2013, 2 p.
