ЖУРНАЛ «СТА» №2/2008

ровые измерительные каналы (ЦИК), а все остальные технические средства за пределами ЦИК рассматривать как спе циализированные (например, контрол леры) или универсальные (например, компьютеры) неизмерительные компо ненты. Соответственно нельзя, если строго следовать понятию измерения, рассматривать как СИ и ИС в целом: средствами измерений в ИС являются только ЦИК и измерительные компо ненты, входящие в их состав. Необходи мо, наконец, преодолеть давно сущест вующую подмену метрологических по нятий и назвать вещи своими именами: измерение – измерением, а вычисле ние – вычислением. Возникает вопрос: так как конечный результат на выходе цифровой ИС фор мируется в двух различных, но взаимо связанных процессах (процесс измере ний в ЦИК, который имеет нормируе мые метрологические характеристики, и процесс вычислений в неизмеритель ных компонентах, который, по всей ви димости, не должен иметь таких харак теристик), то каким же образом будет обеспечена точность (достоверность) конечного результата? Ведь неизмери тельные компоненты могут, вообще го воря, ухудшить в процессе своих циф ровых преобразований (цифровой об работки) точность конечных результа тов измерений. Очевидно, что для уст ранения этой опасности необходимо к неизмерительным компонентам ИС предъявить определённые требования по точности выполнения ими опера ций – точностные требования (не мет рологические!), связанные с преобра зованием результатов измерений как чисел известной значности в процессах их хранения, передачи, обработки, ото бражения и документирования. Точ ность этих операций должна быть тако ва, чтобы вклад погрешностей допол нительных цифровых преобразований в понижение точности результатов из мерений, полученных в цифровом виде на выходе ЦИК (вклад в суммарную погрешность от ЦИК и неизмеритель ных компонентов), не выходил за уста новленные пределы. В частности, если точность этих преобразований в 3 5 раз выше точности измерений, то допол нительными погрешностями цифровых преобразований можно пренебречь (при условии отсутствия накоплений погрешностей в длинных последова тельных цепочках таких преобразова ний). Заметим, что в отдельных случаях неизмерительные компоненты могут не только не ухудшить, но даже улучшить точность результатов измерений (на пример, при статистической цифровой обработке случайных результатов мно гократных измерений). Казалось бы, заменяя метрологиче ские требования к неизмерительным компонентам точностными требова ниями, мы ничего нового не получаем. Однако различия вытекают из особен ностей процессов измерений и вычис лений: первые представляют собой сложные процессы аналогового срав нения измеряемой величины с едини цей измерения, а вторые – элементар ные арифметические действия над ра циональными числами. Например, в цифровых АСКУЭ электронные элек тросчётчики выполняют с заданной точностью пофазные измерения мгно венных значений переменного тока и напряжения, формируя из них ус реднённые значения электроэнергии и мощности, которые накапливаются в цифровых базах данных счётчиков и через их цифровые интерфейсы выда ются для последующих цифровых пре образований на верхние уровни АСКУЭ в устройства сбора и обработки данных (УСПД) или компьютеры (эти устройства осуществляют только пре образования над цифровыми результа тами измерений счетчиков). Для повы шения точности аналоговых операций необходимы серьёзные технологиче ские достижения (не просто сделать электронный счётчик высокого класса точности!), а для повышения точности цифровых операций достаточно всего лишь увеличить разрядность чисел (это элементарно делается в УСПД и ком пьютере!). Поэтому требования к точ ности измерений и вычислений и спо собы их обеспечения принципиально различны. Если имеется возможность разделить эти требования (а такая воз можность появляется вследствие раз деления измерительных и неизмери тельных компонентов), то это надо сделать в целях упорядочения и упро щения процесса аттестации ИС. Проиллюстрируем сказанное приме ром. Для двоичных чисел, в случае представления их в формате с плаваю щей запятой, дополнительный байт мантиссы даёт возможность увеличить точность представления числа в 256 (2 8 ) раз. Такое существенное и при этом легко реализуемое повышение точности невозможно при аналоговых измерениях. Если относительная по грешность аналоговых измерений со ставляет 0,1% (очень высокая точ ность, например при измерении коли чества электроэнергии в АСКУЭ или АИИС КУЭ), то для вычислителя, на вход которого поступают числа такой точности, без особых проблем можно обеспечить точность их промежуточ ного представления и обработки в 100 раз больше (для этого потребуется всего лишь двухбайтовая мантисса). На выходе вычислителя, округлив резуль тат до точности исходных чисел как ре зультатов измерений, мы можем быть уверены, что «подпортили» их точ С ТАНДА Р Т ИЗАЦИЯ И С Е Р Т ИФИКАЦИЯ 81 СТА 2/2008 www.cta.ru Реклама