CC BY
33
5. Бунин С.Г., Войтер А.П. Вычислительные сети с пакетной радиосвязью. - К.: Тэхника, 1989. -223с.
6. Таненбаум Э. Компьютерные сети. 4-е изд. - СПб.: Питер, 2003. - 992с.: ил.
7. Литвиненко Р.С.,Идиятуллин Р.Г., Аухадеев А.Э. Анализ использования показательного распределения в теории надежности технических систем - Труды международного симпозиума «Надежность и качество». - 2016 - №1 с.35-3 8
8. Кукушкин А.М. Организация виртуальных каналов передачи данных в защищенных системах распределенной обработки информации. - Труды международного симпозиума «Надежность и качество». - 2 013 -№3 с. 289-292
9. Ковальков Д.А. Динамический анализ радиоканала случайного доступа системы связи с расширением спектра и ретрансляцией сигналов. Научно-технический и информационно-аналитический журнал «Инфо-коммуникационные технологии».- Самара.: - 2009 - №1 с.23-28
УДК 006.91
Черньшова Т.И., Каменская М.А., Курносов Р.Ю.
ФГБОУ ВО «Тамбовский государственный технический университет», Тамбов, Россия ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ОЦЕНКИ МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ НАДЕЖНОСТИ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ЭЛЕКТРОННЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СРЕДСТВ
Определены основные этапы функционирования информационно-аналитической системы (ИАС) оценки и прогнозирования метрологической надежности (МН) при проектировании электронных измерительных средств (ЭИС). Информационно-аналитическая система определяет адекватную математическую модель (ММ) изменения во времени исследуемых метрологических характеристик проектируемых ЭИС и, тем самым, дает решение задачи оценки метрологической надежности средств измерений на этапе предстоящей эксплуатации. Разработанная информационно-аналитическая система проводит выбор величины межповерочных интервалов (МПИ) с учетом условия постоянства накопления степени метрологической нестабильности, рассчитывает требуемое число измерений при проведении поверок электронных измерительных средств. Заключительным этапом функционирования ИАС является оценка с помощью заложенных в нее алгоритмов показателей качества проведенного прогнозирования, такие как эффективность и достоверность, которые позволяют определить степень соответствия полученных результатов прогноза реальным данным эксплуатации и целесообразность проведенного прогнозирования в целом. Информационно — аналитическая система дает возможность оперативного решения задач оценки состояния метрологических характеристик и метрологической надежности проектируемых электронных измерительных средств.
Ключевые слова:
информационно-аналитическая система, метрологическая надежность, межповерочный интервал, вероятность сохранения метрологической исправности, метрологический ресурс
Усложнение измерительной аппаратуры, повышенные требования к точности и все возрастающая роль средств измерений в производственном процессе выдвигают на первый план задачу обеспечения метрологической надежности. Метрологическая надежность - свойство электронных измерительных средств, сохранять во времени метрологические характеристики (МХ) в пределах установленных норм при заданных режимах эксплуатации, технического обслуживания, хранения и транспортирования. Для количественной оценки МН ЭИС, используются два показателя: вероятность сохранения метрологической исправности, определяемая при прямом прогнозировании, характеризующаяся соответствием МХ ЭИС допустимым значениям в произвольный момент времени Риспр) ; а также метрологический ресурс, который оценивается временем работы ЭИС без метрологических отказов и определяется при решении задач обратного прогнозирования метрологической надежности [2].
Существуют два основных подхода к решению задач оценки и прогнозирования МН ЭИС. Первый подход заключается в проведении длительных испытаний ЭИС на стабильность, причем срок проведения испытаний должен совпадать с длительностью эксплуатации данного ЭИС. Это обстоятельство приводит к тому, что стоимость испытаний возрастает и, кроме этого, сроки, отводимые на проектирование ЭИС, значительно меньше в сравнении с временем для проведения испытаний. В основе второго подхода лежит математическое моделирование нестационарных случайных процессов изменения во времени метрологических характеристик исследуемых ЭИС с использованием аппарата аналитико-ве-роятностного прогнозирования [1]. Применение такого подхода позволяет оценить и прогнозировать МН ЭИС как на этапе проектирования, так и эксплуатации без проведения длительных экспериментов по определению долговременной стабильности МХ ЭИС [3].
Разнообразие элементной базы электронных измерительных средств и соответствующих ей математических моделей приводит к необходимости создания информационно-аналитической системы, позволяющей провести выбор математической модели
изменения во времени метрологических характеристик электронных измерительных средств, оперативно определить состояние метрологических характеристик проектируемого ЭИС в различные моменты времени предстоящей эксплуатации исследуемого электронного измерительного средства, получить наглядную графическую интерпретацию результатов моделирования временных изменений МХ ЭИС, прогнозировать показатели МН ЭИС, а также количественно оценить показатели качества прогнозирования, структура информационно-аналитической системы, которая базируется на аппарате аналитико-вероятностного прогнозирования, представлена на рисунке 1.
В основу информационно - аналитической системы положена база данных наиболее распространенных элементов и ряд математических моделей изменения во времени параметров элементов, составляющих электронное измерительное средство. Для расчета показателей метрологической надежности при проектировании ЭИС в базе данных ИАС предусмотрено наличие:
1) математических моделей изменения параметров элементной базы ЭИС во времени;
2) математической модели функционирования проектируемого ЭИС;
3) математической модели метрологической характеристики, как зависимости исследуемой МХ ЭИС от параметров элементной базы.
Интерфейс информационно - аналитической системы позволяет добавить в библиотеку новые данные, незаложенные ранее в нее разработчиком, которые содержат, как правило, номинальное значение параметров элементов, допустимые отклонение от номинала, а также характеристики, определяющие изменение параметра элемента во времени, в частности, коэффициент старения. Определение показателей метрологической надежности ЭИС проводится с учетом построенной математической модели изменения во времени исследуемой МХ. Для этого в ИАС дополнительно вводятся параметры моделирования: верхняя и нижняя границы исследуемой метрологической характеристики. Устанавливаются контрольные временные сечения, в которых реализуется процедура статистического моделирования значений МХ по значениям параметров элементов, заложенных в базе данных.
Рисунок 1 Структура информационно
аналитическом системы
ИАС проводит выбор адекватного математического описания процесса изменения во времени МХ, представленной функцией изменения во времени математического ожидания М8 (Г) и функциями, характеризующими изменение во времени границ отклонения возможных значений МХ от ее математического ожидания (Г) = М5(Г) + ст,.(Г) , где с -постоянный коэффициент, выбираемый в зависимости от заданного уровня доверительной вероятности Р и закона распределения МХ, т (Г)—изменение во времени среднеквадратического отклонения.
В соответствии с проведенными ранее исследованиями [4], для построения математических моделей изменения во времени МХ в ИАС используются: нелинейные математические модели процессов изменения во времени МХ:
- экспоненциальные 8(1) = а0ехр(а^);
- логарифмические 8(1) = 1п(а0 + а^);
р
- полиномиальные 8(1) = 2 а^р, где
1=0
а — коэффициенты математической модели; 1 — время эксплуатации;
Мх (Г) - среднее значение математического ожидания МХ, Мх (Г,-_[) - значение математического ожидания МХ в момент времени , М8(Г,-_2) - значение математического ожидания МХ в момент времени
Г
рациональные
2 ^
вЮ = -Е0т—
1+2 С1т
j=1
— коэффициенты математической модели; 1 = 0,1,...р ; п, т — степени полинома;
авторегрессионные
М3 (Г) + д\(М3 (Г—) — М3 (Г)) + ^(МХ (Г— —М3 (Г)) , где
I—2
Полученные с помощью математического моделирования результаты сохраняются на жесткий диск пользователя. На вкладке графики строится математическая модель процесса изменения МХ ЭИС, информация на данной вкладке наглядно отражает значение метрологического ресурса. ИАС позволяет проводить оценку погрешностей аппроксимации математической модели и реального объекта в заданных временных сечениях. Погрешности аппроксимации для каждой конкретной математической модели изменения во времени МХ ЭИС выводятся в таблицу. Исходя из расчетных значений погрешности может быть сделан вывод о том, какая из представленный математических моделей изменения во времени МХ ЭИС наиболее полно и точно описывает данный процесс.
В разработанной информационно - аналитической системе реализована возможность расчета рекомендаций по метрологическому обслуживанию ЭИС на этапе предстоящей эксплуатации. В ИАС заложены алгоритмы расчета величины межповерочных интервалов и необходимого числа измерений исследуемых характеристик при поверках. Одним из реализованных в ИАС алгоритмов расчета МПИ является определение момента времени очередной поверки, исходя из условия постоянства степени накопления метрологических отказов. Этот алгоритм подробно представленный в [1], использует для расчета времени очередной поверки принятый вид математической модели изменения во времени МХ. Расчет
где
необходимого числа измерений при поверках производится в ИАС графо-аналитическим методом, при этом дополнительно производится ввод в базу данных разрешающей способности используемого при поверках измерительного прибора. Результаты проведенных расчетов после этого выводятся в окно отображения практических рекомендаций по эксплуатации.
На заключительном этапе функционирования ИАС предусмотрен расчет показателей качества проведенного прогнозирования МН-эффективности и достоверности.
Критерий эффективности рассчитывается в соответствии с соотношением:
Кэ =
оТ2 (Б)
(2)
(Б)
где ВТ1 (5) = {/0,/1,...,1к,Б^о),Б(^),...,- исходное и
(5) ={ 1к+1,4 +2,.",4 +ш, Б((к+0, Б(1к+2),...,Б(1к+ш)} - полученное в результате прогнозирования множества данных, ),..., ) - величины исследуемой
МХ ИИС НК ТФС в различных временных сечениях
?0,?1,...,?к,1к+ш '
В ИАС для определения названного показателя качества прогнозирования заложены необходимые расчетные соотношения, позволяющие получать величину критерия эффективности с учетом принятого вида математической модели изменения во времени метрологической характеристики. Также в ИАС заложены расчетные алгоритмы, позволяющие определить критерий достоверности проведенного прогнозирования метрологической надежности, на основании разработанных ранее подходов к оценке этого показателя [5], который также определяется с учетом проведенной ранее процедуры математического моделирования метрологической характеристики.
Пользователь проводит ввод экспертных оценок доверия к ММ временного изменения МХ исследуемого ЭИС. Далее пользователем вводятся меры доверия к модели изменения во времени МХ ЭИС. ИАС проводит расчет показателей достоверности по следующей формуле (3):
I
1,2
. • Я
я = -
1 - I Д1,2 •... • яп
х п у=0
где Я - мера доверия к рассматриваемой математической модели изменения во времени МХ в конечной п-ой точке контроля области эксплуатации.
Таким образом, разработанная ИАС позволяет решить комплекс задач, возникающих при оценке метрологической надежности проектируемого ЭИС, включая построение адекватного математического описания исследуемой метрологической характеристики, расчет требуемых показателей метрологической надежности, определение рекомендаций по метрологическому обслуживанию ЭИС и оценку качества проведенного проектирования прогнозирования метрологической надежности проектируемого ЭИС.
Проверка функционирования разработанной ИАС была проведена при проектировании информационно-измерительной системы неразрушающего контроля теплофизических свойств строительных материалов в научной лаборатории кафедры «Конструирование радиоэлектронных и микропроцессорных систем» Тамбовского государственного технического университета. Такие информационно-измерительные системы отличаются алгоритмической и структурной сложностью, ответственностью выполняемых функций, что делает актуальным решение задачи оценки их метрологической надежности.
Полученные с применением информационно-аналитической системы результаты показали, что основные теоретические положения, реализованные в информационно-аналитической системе пригоны для оперативного принятия решений по оценке метрологической надежности в сравнении с традиционными методами прогнозирования ее показателей, позволяет повысить оперативность оперативность принятия решений более чем в 20 раз, что определяет эффективность применения такого подхода к оценке метрологической надежности электронных измерительных средств.
ЛИТЕРАТУРА
1. Мищенко С.В Метрологическая надежность измерительных средств/ Мищенко С.В., Цветков Э.И., Чернышова Т.И.,- М.: Машиностроение-1, 2001.96 с.
2. Герасимов О.Н.Методика оценки качества демпферирования проектируемой системы пассивной амортизации бортовых электронных средств / Герасимов О.Н., Лысенко А.В., Юрков Н.К.// Труды международного симпозиума надежность и качество. - Изд-во Пензенский государственный университет 2016г. С 91-93
3. Григорьев А.В. Структура методики анализа следа вибрационного размытия изображения круглой метки// Григорьев А.В., Юрков Н.К., Трусов В.А, Баннов В.Я. .// Труды международного симпозиума надежность и качество. - Изд-во Пензенский государственный университет 2016г. С 28-31
4. Чернышова, Т.И. Математическое моделирование электронных измерительных средств при оценке их метрологической надежности/ Т.И. Чернышова, М.А. Каменская // Вестник ТГТУ, № 4, 2010. С. 770-775.
5. Чернышова, Т.И. Оценка достоверности прогнозирования метрологической надежности электронных измерительных средств/ Т.И. Чернышова, М.А. Каменская // Вестник ТГТУ. 2012. Т. 18. № 3. С. 532537.
УДК 616.71-001.5-089.84:004.04
Шайко-Шайковский1 А.Г., Дудко2 А.Г., Билык2 Г.А., Бурсук3 Ю.Е., Кваснюк2 И.Д.
1Черновицкий национальный университет им. Юрия Федьковича, Черновцы, Украина 2Буковинский государственный медицинский университет, Черновцы, Украина 3Областная клиническая больница Черновицкой обл., Черновцы, Украина
МЕТОДИКА МОДЕЛИРОВАНИЯ И ПУТИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРЯЖЁННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ОБРАЗЦОВ БЕДРЕННЫХ КОСТЕЙ
Рассмотрены пути и возможности их реализации для биомеханического исследования напряжённо-деформированного состояния моделей бедренной кости, изготовленных из древесины. Предложены, переводные коэффициенты, использование которых даёт возможность на основании полученных результатов при испытании деревянных образцов переходить к достоверным значениям, полученным ранее на натурных препаратах. Предложенная методика моделирования даёт возможность получать экспериментальные результаты напряжённо-деформированного состояния для всех простых и сложных видов деформаций Ключевые слова:
моделирование, напряжённо-деформированное состояние, препараты длинных костей
Введение. Исследования натурных препаратов костей в наше время затруднено в силу целого ряда юридических ограничений и условий, которые трудно преодолимы в сжатые сроки, что делает
практичски невозможной работу с натурными препаратами. Вследствие этого - испытания костных препаратов, синтезированных новыми, усовершенствованными фиксирующими системами становится
