CC BY
18
Kisvyantsev Sergey Anatolyevich, candidate of technical sciences, leading design engineer, mastersee2582@gmail.com, Russia, Tula, JSC «NPO «SPLAV» them. A.N. Ganichev»,
Komarova Tatyana Anatolyevna, leading design engineer, mas-tersee2582@gmail.com, Russia, Tula, Russia, Tula, JSC «NPO «SPLAV» thein. A.N. Gan-ichev»
УДК 621.398
ПАСПОРТИЗАЦИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СРЕДСТВ ПОЛИГОННОГО ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА
В.А. Мартынов, Л.В. Лаврентьева, О.В. Маслова
Рассмотрена необходимость проведения периодической паспортизации измерительных средств на примере результатов реальной метрологической аттестации кинотеодолита.
Ключевые слова: паспортизация, измерительные средства, оптические средства, кинотеодолит, погрешность.
При лётных испытаниях образцов современной военной техники для получения измерительной информации значительную роль играют средства траекторных измерений. Существует устойчивая тенденция к повышению требований по точности получаемых параметров траектории. Анализ работы средств траекторного комплекса показывает, что зачастую точность измерительных средств не соответствует паспортным данным, в особенности у тех, которые находятся в эксплуатации продолжительное время. Комплексными причинами снижения точности измерений являются: влияние на работу аппаратуры температуры и влажности окружающей среды, износ деталей.
Одной из важнейших задач, связанных с эксплуатацией полигонного измерительного комплекса (ПИК), является паспортизация (аттестация) измерительных средств. Паспортизации подвергаются только исправные, настроенные и проверенные на соответствие техническим условиям (ТУ) (по внутристанционным характеристикам) измерительные средства. При аттестации измерительных средств должен быть получен ответ на вопрос, соответствуют ли реальные характеристики точности измерений заданным (паспортным) требованиям.
Определение соответствия реально существующих точностей измерительного средства паспортным тактико-техническим требованиям проводится посредством автономной паспортизации в условиях близких к реальным условиям эксплуатации.
При проведении автономной паспортизации пользуются методом невязок «средневзвешенной траектории», по которому сравнивают результаты измерений, выполненные отдельными измерительными средствами с проверяемыми. Или используют в качестве эталона средства, хотя и имеющие инструментальную погрешность, соизмеримую с погрешностью паспортизируемых измерительных средств (ИС), однако расположенные по отношению к измеряемым участкам траектории в зоне, где параметры траектории определены с более высокой точностью.
Основными способами паспортизации ИС являются:
самолетные (вертолётные) облёты;
пуски ракет;
проведение экспонирования звездного неба; проведение экспонирования вех.
Для паспортизации оптических средств наиболее подходящим является метод проведения экспонирования звездного неба.
Данный метод основан на фотографировании оптическими измерительными станциями в ночное время звезд, угловые координаты, которых известны с точностью 0,5" - 1". Эталонные показания координат видимых положений звезд предоставляются по договору Институтом Прикладной Астрономии при Российской Академии наук. Достоинства использования звезд в качестве эталонных значений для измеряемых параметров оцениваемого прибора:
высочайшая точность расчетных значений углового положения звезд (для заданного места положения оптического средства на поверхности Земли и заданного момента времени экспонирования звезд погрешность расчетных значений угловых координат звезд составляет менее 1");
точечный характер изображения звезд на видеокадрах (позволяет свести к минимуму составляющую общей априорной ошибки измерений оптического средства, возникающую из-за ошибок съема картинных координат объекта испытаний, ввиду его протяженного и размытого изображения на кадре);
расположение звезд по всему участку неба (позволяет оценить измерения на всем диапазоне возможных измерений оптического средства: любых азимутах и углах места; исключением является угол места менее 10°, где невозможно достаточно точно рассчитать положения звезд из-за астрономической рефракции);
возможность экспонирования звезд в любом месте на видеокадре (позволяет оценить точность измерений оптического средства в зависимости от расположения объекта испытаний на кадре).
Недостатком использования звезд в качестве эталонных значений для измеряемых параметров оцениваемого прибора является то, что оценка погрешностей оптических измерений производится без сопровождения по азимуту и углу места. Также по звездам невозможно оценить точность привязки измерений к сигналам единого времени (СЕВ). Естественно для проведения данного вида паспортизации необходимы благоприятные метеоусловия.
Вторым подходящим для паспортизации оптических средств является метод проведения экспонирования вех.
Данный метод основан на сравнении результатов измерений вех, зарегистрированных с помощью оптических средств измерений, с паспортными значениями угловых координат направлений на эти вехи, полученных по результатам геодезической привязки.
Недостатком данного метода является необходимость учета рефракции и для средств патрульного типа необходимость учета эффекта параллакса.
В процессе периодической аттестации определяются суммарные погрешности, влияющие на основные технические характеристики. Экспериментально определяются следующие метрологические характеристики:
тпр - среднее квадратическое отклонение случайной погрешности измерения вертикального (горизонтального) угла;
Р - ошибка неперпендикулярности горизонтальной оси к вертикальной оси кинотеодолита;
К - коллимационная ошибка;
ДРо - систематическая погрешность ориентирования горизонтального лимба (датчика);
Дбо - ошибка места нуля вертикального лимба (датчика) [систематическая погрешность ориентирования вертикального лимба];
а и в - параметры систематической погрешности горизонтирования кинотеодолита.
Наряду с указанными характеристиками, подлежат оценке и их средние квад-ратические отклонения (СКО): 5Х пр, 5к, бдро, 5дбо, 5а, във, Рбр.
Для оценки К и 5к используются результаты съемки ориентиров.
Результатом проведения периодической аттестации, распространяющимся на все последующие измерения кинотеодолита, являются оценки погрешностей тпр , Р.
По результатам дешифровки ориентиров, снятых полуприемами «круг лево» и «круг право», оцениваются: коллимационная ошибка (К), погрешность ориентирования горизонтального лимба (ДРо), ошибка места нуля (Део).
Коллимационная ошибка кинотеодолита вычисляется по формуле:
1 "
К = -Ж* "А* ±180°), (1)
и ее среднее квадратическое отклонение по формуле:
** =JЛi[°,5 А "Ап ±180°)"К]2 , (2)
\n "1 i_1
Вычисляется поправка на ориентирование горизонтального лимба по формуле:
АА =_i-iA Acni±180)_А], (3)
где A- эталонное значение азимута i-ого ориентира.
Вычисляется поправка на место нуля вертикального лимба по формуле:
__1 n , ч
А^0 = _~1 i ti + *„* _ 1800), (4)
Основным, используемым методом оценки точности измерительного средства, является оценка суммарной погрешности измерений по опорным ориентирам.
Оценка суммарной погрешности производится путем сравнения двух угловых величин, одна из которых является эталонной, а другая измеренной. За эталонную величину принимается угловая величина (значение азимута Апасп) паспортных ориентиров.
Для оценки погрешности измеряемых параметров (азимута А, коллимационной ошибки К0, ошибки места нуля М0) оцениваемого средства используются три показателя, количественно выражающих точность измерений:
СКО суммарной погрешности измерений (5);
оценка систематической погрешности (6);
оценка СКО случайной погрешности (7).
СКО погрешности измерений азимута, коллимационной ошибки, ошибки места нуля в r-той реализации:
sa =
1
n.
-iSan , sfir = ib
11=1 \nr _ 11=1
1 — (5)
Оценка систематических погрешностей азимута, коллимационной ошибки, ошибки места нуля в г-той реализации:
1 пг 1 пг
5аг = - £ 8ан , 8ЦГ = ± £ Ь , (6)
пг =1 пг г=1
Оценка СКО случайных погрешностей азимута, коллимационной ошибки, ошибки места нуля в г-той реализации [1]:
Sa =
1 nr 1 nr
-1- £ (Sari _ Sar )2 , SAr = -_- 2 (Sfin _ 8fir )2 , (7)
r _ 1t1 \nr _11=1
2
n
Рассмотрим данный метод, на примере реальной аттестации кинотеодолита «Висмутин» по опорным ориентирам. Обобщенные данные по сеансам обработки измерений представлены в табл. 1 (Мш - место нуля датчика угла места, dAi - сдвиг азимутальной шкалы, ^ - коллимационная ошибка, Ai - азимут места, и - угол места, Aпасп - азимут места паспортное значение, Uпасп - угол места паспортное значение, н.т. -неподвижная точка).
По данным сеансов обработки измерений рассчитываются статистические вероятностные характеристики погрешностей измерений (табл. 2).
Вероятностные характеристики погрешностей измерений по результатам обработки множества сеансов измерений представлены в табл. 3.
Суммарная погрешность измерений оцениваемого кинотеодолита «Висмутин» по опорным ориентирам представлена в табл. 4.
Таблица 1
Данные по сеансам обработки измерений
Мм Ко! Л! и! Лпасп ипасп
1 сеанс
533.9 -495.5 435.1 1715549.7 1641.5 1720404.0 819.0
538.5 н.т. 435.0 1435939.0 1129.6 н.т. н.т.
537.9 н.т. 432.5 1753548.3 1444.8 н.т. н.т.
543.8 н.т. 434.2 2020753.2 1145.3 н.т. н.т.
2 сеанс
537.2 -498.8 436.7 1715551.2 1651.4 1720404.0 819.0
536.1 н.т. 433.8 1753553.0 1443.7 н.т. н.т.
537.5 н.т. 438.3 1435843.3 1112.8 н.т. н.т.
3 сеанс
539.3 -486.2 431.7 1715556.5 1636.5 1720404.0 819.0
541.7 н.т. 434.0 1435943.4 1043.2 н.т. н.т.
535.2 н.т. 429.8 1753554.8 1422.0 н.т. н.т.
551.1 н.т. 424.0 2020800.9 1050.1 н.т. н.т.
4 сеанс
531.4 -484.3 434.2 1715558.7 1633.7 1720404.0 819.0
541.9 н.т. 435.8 2020755.5 1124.5 н.т. н.т.
539.2 н.т. 436.4 1753551.3 1431.9 н.т. н.т.
5 сеанс
541.7 н.т. н.т. 1435943.2 1043.0 н.т. н.т.
539.3 -486.2 431.7 1715642.7 1229.2 1720404.0 819.0
535.2 н.т. 429.8 1753554.8 1422.0 н.т. н.т.
551.1 н.т. 424.0 2020800.9 1050.1 н.т. н.т.
6 сеанс
533.1 -460.1 409.8 1715623.2 1620.4 1720404.0 819.0
533.0 н.т. 409.5 1753623.0 1355.6 н.т. н.т.
522.9 н.т. 426.5 2020826.8 731.1 н.т. н.т.
7 сеанс
534.5 -444.9 391.0 1440034.0 929.5 1440757.0 259.0
524.2 -449.6 400.7 1715632.7 1613.2 1720404.0 819.0
529.1 н.т. 399.6 1753626.4 1341.0 н.т. н.т.
533.4 н.т. 393.5 2020824.0 935.2 н.т. н.т.
8 сеанс
534.5 -444.9 391.0 1440034.0 929.5 1440757.0 259.0
524.2 -449.6 400.7 1715632.7 1613.2 1720404.0 819.0
529.1 н.т. 399.6 1753626.4 1340.8 н.т. н.т.
533.4 н.т. 393.5 2020824.0 935.2 н.т. н.т.
9 сеанс
515.3 -459.9 393.2 1440018.4 909.3 1440757.0 259.0
523.7 -447.1 389.8 1715638.9 1546.9 1720404.0 819.0
523.1 н.т. 392.0 1753639.6 1318.1 н.т. н.т.
519.3 н.т. 394.9 2020750.5 752.5 н.т. н.т.
Таблица 2
Статистические вероятностные характеристики погрешностей_
Коли- СКО суммарной Составляющие погрешностей
№ сеанса чество погрешности Систематическая Случайная
изме- измерении погрешность погрешность
рений азимут Кс М0 азимут К0 М0 азимут К0 М0
1 сеанс 4 9'16" 8 '44" 8'14" -7'34" 5'43" 4'44" 2" 8" 12"
2 сеанс 3 10'04" 7 '45" 6'22" -6 '45" 5'42" 6'03" 9" 7" 11 "
3 сеанс 4 8 '51" 7'59" 5'37" -6'28" 6'38" 4'50" 5" 6" 10"
4 сеанс 3 9 '44" 8 '21" 7'09" -6 '01" 6'34" 5'12" 12" 6" 8"
5 сеанс 4 9'48" 7 '53" 5'22" -6 '25" 5'34" 6 '18" 2" 4" 12"
6 сеанс 3 10'16" 8 '17" 6'34" -6 '15" 5'09" 5'54" 18" 3" 13"
7 сеанс 4 10 '45" 7 '49" 7'23" -7 '11" 6'17" 8'23" 10" 4" 15"
8 сеанс 4 9 '31" 7 '33" 7'46" -7 '25" 6'23" 8'21" 3" 9" 13"
9 сеанс 4 9 '38" 7 '32" 7'16" -5 '36" 6'24" 7'21" 3" 8" 9"
Таблица 3
Результаты обработки множества сеансов_
Количество сеансов Количество измерений СКО суммарной погрешности измерений Составляющие погрешностей
Систематическая погрешность Случайная погрешность
азимут К0 М0 азимут К0 М0 азимут К0 М0
9 33 49" 37" 2 '01" -7'12" 6'00" 8 '24" 51" 6" 11"
Таблица 4
Суммарная погрешность измерений_
Суммарная погрешность
Сдвиг азимутальной шкалы, ёЛ Коллимационная ошибка, К0 Место нуля датчика угла места, М0
6 '11" 6'38" 5 '48"
Метрологической характеристикой кинотеодолита «Висмутин» является средняя квадратическая инструментальная погрешность измерения направления на неподвижный объект, которая определяется случайными погрешностями и остаточным влиянием систематических погрешностей. Ошибка определения угловых координат (азимута и угла места) не должна превышать 10" [4].
Результаты расчётов, приведённые в табл. 4, показывают, что точностные характеристики оцениваемого кинотеодолита превышают допустимые нормы. Из-за неперпендикулярности оптической оси объектива кинотеодолита к горизонтальной оси его вращения коллимационная ошибка превышает 6 угловых минут.
Повышенные суммарные погрешности ёЛ, К0, М0 на теодолитах отрицательно сказываются на точностных характеристиках приборов.
Таким образом, при эксплуатации измерительных средств необходимо проводить периодическую автономную паспортизацию не менее 1 раз в год. Это позволит оценить точностные характеристики измерительных средств и определить соответствуют ли реальные характеристики точности измерений заданным (паспортным) требованиям.
Список литературы
1. ГОСТ 8.381-2009. Межгосударственный стандарт. Государственная система обеспечения единства измерений. Эталоны. Способы выражения точности. М.: Стан-дартинформ, 2020. 33 с.
2. ГОСТ 1.0-92. Межгосударственная система стандартизации. Основные положения. М., 1992. М.: ИПК Издательство стандартов, 2003. 9 с.
141
3. ГОСТ 1.2.-2009. Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, применения, обновления и отмены. М., 2009. М.: Стандартинформ, 2010. 42 с.
4. Изделие «Висмутин». Техническое описание. 1217.00.00.000 ТО. Часть I.
1982.
Мартынов Владимир Анатольевич, начальник научно-испытательного отдела, mva802010@yandex.ru, Россия, Знаменск, Научно-испытательный центр,
Лаврентьева Людмила Викторовна, научный сотрудник, lavrenteva66@mail.ru, Россия, Знаменск, Научно-испытательный центр,
Маслова Оксана Владимировна, научный сотрудник, vidjina89@yandex.ru, Россия, Знаменск, Научно-испытательный центр
CERTIFICA TION OF MEASURING INSTRUMENTS POLYGON MEASURING COMPLEX
V.A. Martynov, L. V. Lavrent'eva, O. V. Maslova
The necessity of periodic certification of measuring instruments is considered on the example of the results of real metrological certification of a kinoteodolite.
Key words: certification, measuring tools, optical tools, cinetheodolite, error.
Martynov Vladimir Anatol'evich, head of research and development department, mva802010@yandex.ru, Russia, Znamensk, Research and Testing Center,
Lavrent'eva Ludmila Viktorovna, senior researcher, lavrenteva66@mail.ru, Russia, Znamensk, Research and Testing Center,
Maslova Oksana Vladimirovna, senior researcher, vidjina89@yandex. ru, Russia, Znamensk, Research and Testing Center
УДК 005.6
РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ УРОВНЯ КАЧЕСТВА КОНСТРУКТОРСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ
А.Д. Шемелова, Н.Л. Клейменова, А.Н. Пегина, Л.И. Назина,
О.А. Орловцева
В данной статье раскрываются особенности оценки уровня качества конструкторской документации. Проведён квалиметрический анализ, выделены главные показатели качества исследуемого объекта. Приведены конкретные технологические показатели, используемые для оценки качества конструкторской документации. Описаны методы определения значений показателей качества конструкторской документации. Составлен подробный алгоритм оценки уровня качества конструкторской документации. В завершении приведены наиболее эффективные процедуры для улучшения уровня качества конструкторской документации.
Ключевые слова: конструкторская документация, качество, показатели качества.
В рамках квалиметрии проводятся исследования методической основы количественной оценки качества исследуемого объекта. Предметом исследования методов квалиметрии может быть и любое конструктивное и научно-техническое решение, в случае если его качество необходимо подвергнуть квалиметрическому анализу [1].
142
