Добавить сайт в Избранное
Заказ обратного звонка
Разделы

Лидер продаж

ЛД-07<br>Лазерный дозиметр
ЛД-07
Лазерный дозиметр


Новости

VI Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием «Защита от повышенного шума и вибрации»

Риск-ориентированный подход к безопасности и охране труда на БиОТ-2016


Популярные страницы
 

Выбор аппаратуры для испытательных лабораторий


Г.В.Федорович, д.ф.-м.н.
ООО «НТМ-Защита», Москва
Выбор аппаратуры для испытательных лабораторий
(ж-л Мир измерений № 9, 2009 г., с.32 – 40)

Лаборатория в своей работе должна использовать методы и процедуры, соответствующие области ее деятельности. Лаборатория должна располагать оборудованием всех видов для измерений, требуемым для правильного проведения испытаний, включая оценку неопределенностей измерений, а также статистические методы анализа данных испытаний.

Все средства измерений, используемые для испытаний, включая средства для контроля параметров окружающей среды, должны быть калиброваны (поверены) перед вводом в эксплуатацию. В лаборатории должны быть установлены программа и процедура для проведения калибровки (поверки) средств измерений.

При выборе приборов для оснащения исследовательских лабораторий прежде всего следует обращать внимание на критические характеристики приборов, определяющие решение типа «Да или Нет» (подходит прибор или не подходит). Таковыми являются статус прибора и его основные метрологические характеристики - динамическоий диапазон и погрешности измерений
Статус прибора определяется тем – внесен ли он в Государственный реестр средств измерений. Приборы, не внесенные в Госррестр, не могут использоваться как оборудование испытательной лаборатории. Это обусловлено не сомнениями в том, что они способны эффективно работать.

Причина в другом – только результаты, полученные с помощью зарегистрированных в Госреестре приборов могут служить основанием для процессуально обоснованных заключений о выполнении санитарных норм на обследуемых объектах.
Требования к динамическому диапазону приборов определяются в Государственных стандартах системы безопасности труда. В некоторых случаях такие требования явно не формулируются, однако их всегда можно установить, используя общие требования к аппаратурным средствам экологического мониторинга. Так например, требования к измерителям напряженности электрического и магнитного полей определяются в документе [1]. В разд. 4.2.2 сформулировано требование: «Максимальное значение измеряемого параметра должно быть не менее чем в 3 раза больше контролируемой нормы, а минимальное – не более 0,3 контролируемой нормы». На основании этого можно, например, определить необходимые пределы измерений для приборов контроля уровня электрического поля промышленной частоты (%) Гц) в бытовых условиях Норма – 500 В/м, соответственно минимальное регистрируемое поле должно быть не более 150 В/м, а максимальное – не менее 1500 В/м.

Здесь следует иметь в виду, что нормы существенно различаются для производственных условий и для населения. Обычно в основе нормирования используется «пороговый уровень воздействия», который может привести к возникновению неблагоприятных биологических эффектов. С учетом неопределенности научных данных этот наименьший пороговый уровень воздействия снижается в несколько раз, чтобы получить предельные уровни (ПДУ) воздействия на человека. В области воздействия ЭМП используется коэффициент запаса, равный 5 для установления пределов облучения рабочих в производственных условиях и равный 50 для населения. Таким образом, обычно нормы для населения в 10 раз жестче, чем для рабочих в производственных условий. Для электрического поля промышленной частоты в производственных условиях норма 5 кВ/м определяет возможность работы в течение всей смены [2]. Соответственно, для контроля этой нормы следует использовать прибор с верхним пределом измерения не менее 15 кВ/м.

В других случаях требования к динамическому диапазону контрольно-измерительной аппаратуры санитарно-гигиенического мониторинга формулируются явно, например – для измерителей параметров микроклимата необходимые диапазоны измерения приводятся в документах [3] и [4].

Те же замечания можно отнести и к другой метрологической характеристике приборов санитарно-гигиенического контроля – к погрешности измерений. В уже упомянутом документе [1] (разд. 4.2.7) определяются требования к погрешности измерения электромагнитных полей: «Пределы допускаемых значений основной погрешности измерителей не должны превышать значений, выбираемых из ряда: 10, 12, 20, 25, 30, 40 % (или, в децибелах : 0,8; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0 дБ) Отдельные составляющие основной погрешности не должны превосходить 6 – 25 % (или, в децибелах : 0,5 - 2,0 дБ).

Общие характеристики приборов, используемых в испытательных лабораториях.

Простейший способ выбора аппаратуры для оснащения испытательной лаборатории состоит в отборе приборов, удовлетворяющих критическим требованиям к статусу и метрологическим характеристикам (к динамическому диапазону и погрешности измерений), а затем из оставшихся выбрать приборы по какому-либо одному важному для покупателя критерию, например - по цене. Выбрать наиболее дешевый и купить его.

Можно, однако, найти более эффективный метод аппаратурного оснащения испытательной лаборатории. Руководителям, принимающим решения, касающиеся политики организации, стоит акцентировать внимание не только на экономических вопросах приобретения аппаратуры, но и на разработке и внедрении единой информационно-аналитической системы в лаборатории. Эта работа заключается, в частности, в формализации информации о ситуации на рынке аппаратуры и оптимальном согласовании ее с целями и задачами лаборатории для обеспечения правильности выбора.

Главное – это проблема неопределенности и выбора. Разнообразие на современном рынке контрольно-измерительной аппаратуры огромно. Десятки фирм в технически развитых странах предлагают сотни типов приборов для измерения как отдельных параметров среды, так их комплексов. Номенклатура приборов обновляется за несколько лет. В этих условиях нелегко сделать правильный выбор из альтернативных вариантов.
Существование разнородных аспектов оценки альтернатив ставит перед руководителем трудные проблемы их сопоставления. Прежде всего, такое сопоставление всегда субъективно и поэтому может быть подвергнуто критике. Крайне трудно, например, найти меру снижения эффективности аппаратурного комплекса, эквивалентную определенному уменьшению затрат на его формирование. Проблемы усугубляются тем, что здесь вполне равноценны разные методы сопоставления разнородных качеств. Это - наиболее ответственная задача для руководителя, принимающего решения.
Можно предложить вполне разумные и достаточно очевидные методы формализации процесса выбора приборов, максимально исключающие субъективизм оценки их качества.

Рассмотрим некоторые ключевые принципы формализации качества выбора.

  • (1) Некоторые сложные и любые простые свойства оцениваемого объекта могут быть измерены с помощью абсолютного показателя свойства Qi, (i = 1,2… I) объекта). Полученные в результате этого значения показатели Qi выражаются в специфических для каждого свойства единицах (вес в граммах, цена в рублях и т.д.). Возможно также использование величин Q = 1 или Q = 0 для определения наличия или отсутствия какой-либо функции у прибора (например – возможности запоминания данных, либо наличия или отсутствия встроенного таймера).
  • (2) Для сопоставления различных свойств, измеряемых в разных по размаху и размерности шкалах, используется относительный безразмерный показатель Ki, отражающий степень приближения абсолютного показателя свойства Qi , к среднему <Qi>, характеризующему некий средний для рассматриваемой группы приборов уровень i-того качества. Чтобы сделать показатель Ki безразмерным, разницу Qi-<Qi> следует разделить на масштаб Qmas:

Ki = (Qi-<Qi>)/ Qmas

  • (3) Дополнительное требование – одинаковый диапазон изменения коэффициента Ki для всех учитываемых свойств (например – от -1 до +1) – определяет значения <Qi> и Qmas :

<Oi> = (max{Qi} + min{Qi})/2
Qmas = (max{Qi} – min{Qi})/2

здесь  max{Qi} и  min{Qi} – максимальное и минимальное значение числового показателя Qi для рассматриваемой группы приборов. При таком определении параметров <Qi> и Qmas прибор с наименьшим значением параметра Qi (Qi = min{Qi}) характеризуется безразмерным показателем Ki = -1, а с наибольшим Qi (Qi = max{Qi}) – показателем Ki = +1. Безразмерные показатели i-того свойства других приборов лежат в диапазоне от -1 до +1.

  • (4) Для сопоставления по относительной важности всех свойств, определяющих суммарное качество прибора, необходимо задать весовые коэффициенты Gi , определяющие относительную «важность» i-того качества. Шкала коэффициентов может быть любой (например – пятибальная или двенадцатибальная или любая другая), важно чтобы она была одной и той же для всех свойств. В последующих оценках следует использовать нормированные весовые коэффициенты Hi = Gi/ΣGi . Нормированные коэффициенты меняются всегда в пределах от 0 (для совершенно неважных свойств) до 1 (для единственно важного свойства).
  • (5) Наконец, следует определить знак Si (положительный или отрицательный) вклада каждого из свойств в суммарное качество прибора. Например, погрешность имеет отрицательный знак – чем она больше, тем менее привлекателен (при прочих равных обстоятельствах) этот прибор. С другой стороны – диапазону возможных изменений величины измеряемой прибором следует присвоить положительный знак – чем больше этот диапазон, тем лучше прибор (опять же - при прочих равных обстоятельствах). Аналогично определяется знак такого качества, как длительность гарантиййного срока работы прибора. При конкретных расчетах следует определять величину Si либо +1, либо -1.
  • (6) При использовании показателей качества предпочтительно задание коэффициентов, меняющихся в диапазоне от 0 до 1. Такой коэффициент Li определяется через Ki простым арифметическим сдвигом:

Li = ( Si*Ki + 1) / 2

  • (7) Количественная оценка суммарного качества выражается с помощью показателей Li некоторой функцией, монотонно растущей с ростом своих аргументов L = F( Li) . Функция F(Li) может определяться различными полиномами, средними и т.д. Вполне приемлемо задание функции F(Li) суммой вида:

 

Величина L даёт вполне объективную комплексную оценку относительного качества прибора по отношению к другим приборам той же группы. Субъективность вносится лишь при определении весовых коэффициентов и перечня учитываемых качеств прибора (в конечном счете это одно и то же, так как качеству, которое не следует учитывать достаточно приписать нулевой вес). Здесь возможно коллективное принятие решений с привлечением либо сотрудников, которые в будущем предполагают использовать прибор, либо сторонних экспертов. Естественно, что руководитель заинтересован в получении по возможности беспристрастной информации. Лицо, принимающее решение, по своему положению в задаче принятия решений стремится найти компетентных экспертов, которые выступали бы в виде беспристрастных измерителей качеств альтернатив. Однако, часто от экспертов требуется весьма существенная по объему работа, в то же время лучшие специалисты, как правило, люди занятые, загруженные основной работой. Тем не менее, задача расстановки приоритетов гораздо проще и определеннее, чем расплывчатое требование указать «лучший прибор» из существующего предложения.

  • (8) При вынесении окончательных суждений о целесообразности приобретения того или иного прибора принимают во внимание, обычно не сами по себе показатели качества, а соотношение цена-качество. Есть приборы, которые подходят и по измеряемому диапазону и по погрешности измерения, но производитель требует за это с пользователей уж слишком большую плату. Как правило, это приборы зарубежных «солидных» фирм с устоявшейся репутацией в кругах специалистов. В качестве примера можно привести фирмы Larson&Davis (США), Bruel&Kjær (Дания), Wandel&Goltermann (Германия) и подобные им. Можно отметить, что самые дорогие приборы, стоящие иногда в десятки раз дороже отечественных аналогов, не всегда обеспечивают самый высокий уровень измерений и сервисных функций. Конечно, назвать их плохими – язык не поворачивается, но тем не менее – если не требовать чересчур многого, всегда можно подобрать отечественный аналог, обеспечивающий сопоставимое качество работы при существенно (в разы, - как минимум) меньшей цене.
    Чтобы придать этим рассуждениям количественную форму, введем в рассмотрение коэффициент (также безразмерный) цены

P = (Цена прибора)/(Средняя цена группы приборов)

Результирующий критерий Res представляет собой отношение коэффициента качества L к коэффициенту цены Р:

Res = L/P

Это (а не обратное) отношение выбирается из естественного желания присваивать лучшему прибору большее значение результирующего критерия.

  • (9) Чтобы сделать результат более привычным, можно выразить его в процентах от качества лучшего прибора в рассматриваемой группе. Преобразование очевидно:

Res(%) = 100*Res/max{Res}

На первый взгляд, предложенная методика сопоставления различных приборов с различными наборами свойств представляется несколько громоздкой, однако это вопрос привычки и, кроме того, возможный экономический выигрыш в десятки тысяч рублей вполне стоит затрат некоторых усилий на обоснование выбора.

Пример использования приведенных выше соотношений для сравнительной оценки некоторых групп приборов для измерения параметров окружающей среды дан ниже.

1. Примеры оценок приборов по результирующему критерию качества.

Рассмотрим несколько примеров, иллюстрирующих предлагаемую методику оценки качества приборов.

1.1. Наиболее прост случай однотипных приборов, различающихся только наличием или отсутствием какого-либо качества.

Таковы, например, приборы для измерения электромагнитного поля промышленной частоты, предназначенные для контроля уровней электрического и магнитного полей, создаваемых электросиловыми установками. Все они мало отличаются своими метрологическими и массогабаритными характеристиками, поэтому сравнение по этим параметрам не дает значимых критериев выбора. По своим функциональным возможностям, они, однако, различаются заметно. Эти данные для наиболее популярных измерителей ЭМП промышленной частоты, присутствующих на российском рынке, приведены в таблице 1.

Исходные данные для оценок качества приборов

Kачествo ЭП МП 3D ВОЛС Госр-тр ПО
Номер i качества 1 2 3 4 5 6
Наименование СИ Наличие i-того качества
 Измеритель "П3-70"  1  1  1  0  1  0
 Измеритель "П3-50"  1  1  0  0  1  0
 "ИНМП-50"  0  1  1  0  1  0
 "МПМ-2"  0  1  1  0  1  0
 Измеритель "ВЕ-50"  1 1 1 1 1 1
 Min{Qi}  0  0,9  0  0  0,9  0
 Max{Qi}  1 1,1   1  1  1,1  1

В первом столбце таблицы (в строках с 4-й по 8-ю) приведены торговые марки приборов. Во втором и третьем столбце отмечена возможность измерения электрической (ЭП) и магнитной (МП) составляющих электромагнитного поля (1- возможно, 0-нет). Приборы ИНМП-50 и МПМ-2 предназначены для измерения магнитного поля только, поэтому во втором столбце против них проставлены нули. В четвертом столбце (3D) дана характеристика антенн – трехдипольная, как например у прибора П3-70, с изотропной диаграммой направленности (отмечена единицей) или одномерная, как у прибора П3-50, с дипольной диаграммой направленности (отмечена нулем). В пятом столбце отмечено наличие гальванической развязки антенны от блока индикации с помощью оптоволоконной линии связи (ВОЛС). Такая развязка существует только у прибора ВЕ-50, поэтому только у него присутствует 1 в этом столбце. Важность изотропии диаграммы направленности антенны и использования оптоволоконной развязки между ней и блоком индикации отмечается в нормативных документах на ЭМП [3] и [4] , а также подробно обсуждается в статье [5] .
В шестом столбце отмечена Государственная регистрация прибора в Реестре средств измерений. Все они зарегистрированы, поэтому у всех них стоит 1 в этом столбце. Наконец, в последнем столбце отмечено наличие (1) или отсутствие (0) программной поддержки работы прибора.

Подробное описание соответствующей функции дано ниже в разд.4, здесь отметим, что из приведенных в табл.1 приборов только у ВЕ-50 существует возможность использовать полноценную программу поддержки измерений. Соответственно, только здесь проставлена единица в соответствующей строке.

При вычислении результирующего показателя качества L , для простоты предполагалось, что все качества входят в конечную сумму с одинаковыми относительными весами. Результат вычислений приведен в таблице 2. Видно, что измеритель электрического и магнитного полей промышленной частоты ВЕ-50 представляет собой наиболее качественный прибор. Это обусловлено тем, что этот прибор характеризуют все положительные признаки, отмеченные в табл.1 ( в соответствующей строчке единицы во всех столбцах).

Результирующие оценки

Наименование СИ L Цена P L/P
Измеритель ЭМП "П3-70" 0,526 60 1,395 0,377
Измеритель поля ПЧ "П3-50" 0,421 35 0,814 0,517
Измеритель МП ПЧ "ИНМП-50" 0,368 45 1,047 >0,352
Миллитесламетр "МПМ-2" 0,368 30 0,698 0,528
Измеритель МП и ЭП ПЧ "ВЕ-50" 0,737 45 1,047 0,704

В третьем столбце табл.2 приведена цена приборов (в тысячах рублей), а в четвертом – масштабированная цена (масштаб – средняя цена приборов этой группы). Отношение качества к цене также максимально для прибора ВЕ-50, так как его стоимость близка к средней по группе (масштабированная цена Р близка к единице).
Данные табл.2 дают возможность сделать вполне объективный обоснованный вывод как об относительном качестве приборов в рассмотренной группе, так и об оптимальном соотношении между качеством приборов и их ценой.

1.2. В качестве примера приборов, отличающихся по своим метрологическим характеристикам, рассмотрим измерители потоков электромагнитного излучения в СВЧ диапазоне.

Исходные данные по приборам взяты из книги [6]. Они приведены в таблице 3.
Здесь марки приборов даны в первом столбце в строках с третьей по шестую. В следующих столбцах приведены данные по максимальной регистрируемой прибором частоте, максимальному потоку и по погрешности измерений. Первые два свойства, очевидно, имеют положительный знак Si вклада в суммарное качество прибора, последнее – отрицательный. В последних двух строках таблицы 3 приведены относительные веса вкладов каждого из качеств (ненормированные Gi и нормированные Hi). Считаем, что главное – большой частотный диапазон измерений (вес 4), а амплитудный диапазон и погрешность измерений – менее значимы (веса 2).

Исходные данные для оценок качества приборов
для измерения плотности потока СВЧ-излучения

Наименование СИ Max частота, ГГц Max поток,мВт/см² Погрешн. (дБ)
Номер качества i 1 2 3
Наименование СИ Количественные характеристики i-того качества 
П3-24 178,4 30 2,5
П3-30 40 100 3,2
П3-31 40 100 3
П3-41 60 100 3
П3-33 4,5 0,25 3
П3-33М 18,5  100 2
Min{Qi} 4,5 0,25 2
Max{Qi} 178,4 100 3,2
Веса Gi 4 2 2
Нормир. веса Hi 0,50 0,25 0,25

Результаты вычисления показателя качества L и отношения качества к цене приведены в таблице 4.

Наименование СИ L Цена Р L/P
П3-24 0,87 247 1,79 0,48
П3-30 0,35 147 1,06 0,33
П3-31 0,44 125 0,91 0,48
П3-41 0,49 201 1,45 0,34
П3-33 0,08 50 0,36 0,23
П3-33М 0,79 60 0,43 1,84

Видно, что измеритель П3-24 представляет собой наиболее качественный прибор, в основном – из-за очень высокой граничной частоты регистрации, которой придан наибольший вес. Однако, по своим точностным параметрам этот измеритель отстает от других приборов. Если им придать больший вес, на первое место выходит прибор П3-33М, который при распределении весов как в табл.3 занимает второе место по качеству. В третьем столбце дана цена прибора (в тыс.руб.), а в четвертом – масштабированная цена. В последнем столбце, так же как и в табл.2, приведено отношение качества к цене. Видно, что измеритель П3-33М выходит на первое место, благодаря своей небольшой цене (вдвое меньше средней) при сопоставимом с наилучшим прибором качестве. Лидировавший по качеству прибор П3-24 отстает по соотношению качество/цена из-за непомерно большой стоимости (почти вдвое превосходящей среднюю по группе).

1.3. Оценку качества приборов можно проводить в несколько этапов, последовательно детализируя характеристики качества при переходе с одного этапа на другой.

Продемонстрируем соответствующую методику на примере приборов для комплексной оценки параметров микроклимата в жилых и производственных помещениях.

Согласно существующим санитарно-гигиеническим нормативам (см. [1] и [2]) показателями, характеризующими микроклимат, являются: • температура воздуха Т;

  • относительная влажность воздуха RH;
  • скорость движения воздуха V;
  • интенсивность теплового облучения IR,
  • индекс тепловой нагрузки среды ТНС.

Каждый из этих параметров может быть измерен с помощью разнообразных приборов, однако в практике работы испытательных лабораторий принято использовать приборы, обеспечивающие измерения комплекса параметров. В настоящее время на рынке аппаратуры предлагается несколько соответствующих приборов:

  • Метеометр электронный МЭС-200 производства ОАО "ЭЛЕТРОНСТАНДАРТ", г. Санкт-Петербург.
  • Приборы ТКА, производство НТП "ТКА", г. Санкт-Петербург. Следует отметить, что существуют различные модификации приборов, каждый из которых может измерять лишь часть из перечисленных выше метеопараметров. Например, с помощью прибора ТКА-Климат (модификация 60) можно измерять температуру, влажность и скорость движения воздуха. Для того, чтобы измерить ТНС-индекс следует добавить прибор ТКА-ТВ со сферой Вернона (шаровой термометр или «черный шар»).
  • Приборы «Testo», производство фирмы Testo AG, Германия. Здесь также существует достаточно большая номенклатура приборов и комплектующих к ним, позволяющих проводить измерения самых разных параметров (световые измерения, акустика, электромагнитные поля и т.д), ниже выбраны наиболее подходящие для измерения параметров микроклимата приборы Testo – 400, Testo – 435, Testo – 445, Testo – 454. Они отличаются как метрологическими характеристиками, так и дополнительными возможностями (связь с РС, встроенный принтер и т.п.).
  • Измеритель параметров микроклимата «Метеоскоп», производство ООО «НТМ-Защита», г.Москва.
    Основные параметры этих приборов сведены в таблице 5. В ней, также как и в табл.1 отмечаются только наличие (1) или отсутствие (0) возможности измерения того или иного параметра (их перечень – в первой строчке таблицы). Давление Р не входит в перечень нормируемых параметров микроклимата, однако его учет необходим при проведении измерений как этих, так и других, параметров окружающей среды. В последних строках таблицы приведены групповые характеристики приборов – минимальные и максимальные значения качественных характеристик, знаки Si (все +1, т.к. возможность измерения параметра характеризуется как положительное качество) и относительные веса (ненормированные Gi и нормированные Hi).

Исходные данные для оценок качества приборов
для измерения параметров микроклимата

Вид измерения  P V TA RH THC IR
Номер качества i 1 2 3 4 5 6
Наименование СИ  Наличие i-того качества
Метеометр (базовый) 1 1 1 1 0 0
Метеометр (+сф.Вернона)  1 1 1 1 1 0
Метеоскоп (базовый) 1 1 1 1 0 0
Метеоскоп (+сф.Вернона)  1 1 1 1 1 1
Testo-400 1 1 1 1 0 0
Testo-435 1 1 1 1 0 0
Testo-445 1 1 1 1 0 0
Testo-454 1 1 1 1 0 1
ТКА-Климат(мод.60) 1 1 1 1 0 0
ТКА(20)+ТКА(60)+сф.Вернона 0 1 1 1 1 0
Min{Qi} 0 1 1 1 0 0
Max{Qi} 1 1 1 1 1 1
Знак Si +1 +1 +1 +1 +1 +1
Вес Gi 1 3 4 3 3 2
Нормированные веса Hi 0,0625 0,19 0,25 0,19 0,19 0,125

 В таблице 6 приведены суммарные качественные характеристики приборов и соотношение качество/цена, рассчитанные по данным таблицы 5. На первое место по качеству попадает «Метеоскоп», укомплектованный шаровым термометром (сфера Вернона) для оценки ТНС-индекса и потока тепловой радиации. Так как цена этого прибора меньше средней по группе, то он остается лидером и по отношению качество/цена.

Наименование СИ L Цена(т.р) P L/P
Метеометр (базовый) 0,375 30 0,755 0,497
Метеометр (+сф.Вернона) 0,563 40 1,006 0,559
Метеоскоп (базовый) 0,375 24 0,604 0,621
Метеоскоп (+сф.Вернона) 0,69 31,5 0,792 0,868
Testo-400 0,375 59 1,484 0,253
Testo-435 0,375 28 0,704 0,533
Testo-445 0,375 45 1,132 0,331
Testo-454 0,5 82 2,062 0,242
ТКА-Климат(мод.60) 0,31 23,8 0,599 0,522
ТКА(20)+ТКА(60)+сф.Вернона 0,5 34,3 0,863 0,579

 Полученные результаты можно уточнить, если вместо приписывания 1 или 0 величине свойства в зависимости от возможности проведения соответствующих параметров, дать более детальную оценку соответствующего свойства, используя данные о метрологических характеристиках прибора в соответствующем канале. Например, можно детализировать характеристику канала измерения температуры, наличествующего во всех приборах, но различающихся диапазоном и погрешностью измерений. Соответствующие данные приведены в таблице 7. Здесь знаки свойств для минимальной температуры и погрешности измерений взяты отрицательными, т.к чем больше эти параметры, тем, очевидно, хуже прибор.

Дополнительные данные для уточнения оценок качества приборов
измерения параметров микроклимата

Параметр канала  Min Ta Max Ta ΔTa
 Номер i качества 1 2 3
 Наименование СИ Количественные характеристики i-того качества 
Метеометр (базовый)  -20 85 0,2
 Метеометр (+сф.Вернона) -20 85 0,2
 Метеоскоп (базовый) -10 50 0,2
 Метеоскоп (+сф.Вернона) -10 50 0,2
 Testo-400 -40 160 0,1
 Testo-435 -40 150 0,3
 Testo-445 -50 150 0,1
 Testo-454 -40 150 0,2
ТКА-Климат(мод.60)  0 50 0,5
 ТКА(20)+ТКА(60)+сф.Вернона 0 50 0,5
 Min{Qi} -50 50 0,1
 Max{Qi} 0 160 0,5
 Знак Si -1 +1 -1
 Вес Gi 2 2 5
 Нормированные веса Hi 0,222 0,222 0,556

Результирующие показатели качества каналов измерения температуры для различных приборов приведены в таблице 8

Характеристики качества каналов измерения температуры

Наименование СИ E Hi*Li
Метеометр (базовый) 0,58
Метеометр (+сф.Вернона) 0,58
Метеоскоп (базовый) 0,46
Метеоскоп (+сф.Вернона) 0,46
Testo-400 0,96
Testo-435 0,66
Testo-445 1
Testo-454 0,8
ТКА-Климат(мод.60) 0
ТКА(20)+ТКА(60)+сф.Вернона 0

Если в 4-й столбец таблицы 5 вместо единиц подставить эти характеристики, то результирующие оценки качества приборов несколько изменятся по сравнению с табл.6. Получим таблицу 9.

Наименование СИ L Цена P (L/P)нов (L/P)стр
Метеометр (базовый) 0,397 30 0,755 0,526 0,497
Метеометр (+сф.Вернона) 0,585 40 1,006 0,581 0,559
Метеоскоп (базовый) 0,368 24 0,604 0,609 0,621
Метеоскоп (+сф.Вернона) 0,680 31,5 0,792 0,859 0,868
Testo-400 0,494 59 1,484 0,333 0,253
Testo-435 0,418 28 0,704 0,593 0,533
Testo-445 0,500 45 1,132 0,442 0,331
Testo-454 0,578 82 2,062 0,280 0,242
ТКА-Климат(мод.60) 0,188 23,8  0,599 0,313 0,522
 ТКА(20)+ТКА(60)+сф.Вернона 0,375 34,3 0,863 0,435 0,579

Итоговое соотношение качество/цена дано в предпоследнем столбце таблицы. Для сравнения в последнем столбце приведены оценки, полученные без детализации качества канала измерения температуры. Видно, что изменения в оценках вполне заметны. Однако, взаимное расположение приборов по параметру «соотношение качество/цена» остается неизменным.
Очевидно, что если будет принято другое распределение относительных весов различных качеств, результат может оказаться другим. Кроме того, в базовый набор качеств возможно включение иных свойств (например – надежность, характеризуемая продолжительностью гарантийного срока, стабильность, характеризуемая длительностью межповерочного интервала и пр.). В этом случае также возможна другая итоговая сравнительная оценка приборов.

Компьютерные программы поддержки мониторинга.

Многие современные измерительные приборы снабжаются системой программной поддержки сбора данных, их анализа и принятия решений. Так как это сравнительно новые качества, присущие современным процессорным средствам измерений, опишем кратко их возможности.
Речь идет об экспертных системах (ЭС) - программах, использующих представленные в некотором формальном виде знания и определенную логику работы решений в плохо формализуемых задачах. ЭС способны в сложной ситуации (при недостатке времени, информации или опыта) дать квалифицированную консультацию (совет, подсказку), помогающую специалисту принять обоснованное решение. Основная идея этих систем состоит в том, что знания и опыт, накопленные одними специалистов высокой квалификации в данной предметной области, используются другими специалистами (возможно – не столь высокой квалификации) в той же предметной области при решении возникающих перед ними проблем.
Компьютерные программы поддержки должны обеспечивать пользователю следующие возможности:

  • (а) Помощь в планировании инструментальных измерений.
    Требования к методам проведения инструментальных измерений содержатся в различных документах (ГОСТ, СанПиН, МУ, ГН, Руководства и пр.). Эти требования, как правило, трудно совмещаются в одном плане измерений. Кроме того, измерения различных физфакторов окружающей среды на одном предприятии следует проводить в различных местах. Например, параметры микроклимата – вблизи источников тепла, влаги, инфракрасного излучения, оконных и дверных проемов, в то время как параметры электромагнитных полей – вблизи силовых электроустановок, антенно-фидерных систем и пр. Существенную помощь здесь могут оказать компьютерные программы поддержки планирования инструментальных измерений. Это программы с элементами искуственного интеллекта (ИИ) предназначенные для автоматического составления плана инструментального контроля в строгом соответствии с нормативными документами, хранящимися в базе данных программы. Входом программы является пояснительная записка к плану производственного помещения с описанием рабочих мест, выходом – перечень контролируемых зон с указаниями количества и положения точек измерения.
  • (б) Поддержка выполнения инструментального контроля.
    Для полноценного использования возможностей, которые предоставляются современными програмными комплексами, целесообразно использовать специализированные приборы, сопрягаемые с компьютерными программами поддержки инструментальных измерений. Это процессорные приборы, в которые можно загружать алгоритм проведения измерений, предварительно составленный специальной компьютерной программой планирования контроля (см. выше). После этого прибор в процессе выполнения работы предлагает оперативную подсказку по местам и количеству точек измерений для исполнителя измерений.
    Использование таких аппаратно-программных комплексов становится необходимым в том случае, когда планирование измерений и их выполнение производится различными сотрудниками лаборатории. Помимо прочего, при этом обеспечивается единообразие измерений – однажды составленный план измерений может быть использован неоднократно, при этом возможно корректное сопоставление результатов различных серий измерений.
  • (в) Осуществление обмена данными между СИ и ПК.
    Многие современные приборы имеют стандартный RS 232 интерфейс, что позволяет передавать результаты измерений в ПК в режиме реального времени. Преимущества, связанные с использованием такой измерительной системы:
    • более точные результаты при повторяющихся измерениях – работа системы не зависит от уровня квалификации и внимания персонала;
    • более высокая производительность - автоматическая система измерений может работать с более высокими скоростями:
    • более полное испытание – обеспечивается измерение большого количества параметров за сколь угодно длительный временной интервал;
    • результаты измерений выражаются в виде, необходимом для их обработки в ПК, при этом обработка может вестись с использованием самых современных методов анализа результатов;
    • высокий уровень точности – ошибки системы могут измеряться автоматически, храниться в памяти компьютера и обрабатываться до получения конечных результатов;
    • результаты измерений можно распечатывать или сохранять в памяти компьютера для последующего использования.

Возможно объединение однотипных приборов в многоточечную измерительную систему для скоррелированного мониторинга условий в точках измерений. Возможно, также, объединение различных приборов при создании тестовых и измерительных систем для комплексного обследования одного места по различным физфакторам. Разумеется, можно комбинировать эти измерительные схемы.
Технические преимущества использования автоматических систем измерений вместо обыкновенных («вручную») методов, как правило, вполне оправдывают некоторый рост затрат.

  • (г) Проведение анализа результатов инструментальных измерений.
    Использовать компьютерные программы поддержки целесообразно также и для анализа результатов инструментальных исследований. Это экспертные системы (ЭС), предназначенные для автоматической трансформации результатов совокупности замеров в заключение об условиях труда на обследуемом рабочем месте. Вполне самостоятельная многофакторная задача составления экспертного заключения в строгом соответствии с соответствующими методическими указаниями.

В качестве входной информации ЭС получает результаты измерений физфакторов в контролируемых зонах и описание структуры рабочих мест (перечень контролируемых зон с указанием времени работы в каждой из них). Применяя правила отношений к символическому представлению знаний о нормируемых уровнях физфакторов, ЭС выносит суждения о классе условий труда. Программа может полностью взять на себя функции, выполнение которых обычно требует привлечения опыта человека-специалиста, или играть роль ассистента для специалиста, принимающего решение. Другими словами, в ситуации, где требуется принятие решения, оно может быть получено непосредственно от ЭС или через промежуточное звено — человека, который общается с программой. Тот, кто принимает решение, может быть специалистом со своими собственными взглядами, и в этом случае ЭС может "оправдать" свое существование, повышая эффективность его работы. Альтернативный вариант — человек, работающий в сотрудничестве с такой ЭС, может добиться с ее помощью результатов более высокого качества. Правильное распределение функций между человеком и машиной является одним из ключевых условий высокой эффективности внедрения ЭС.

Результатом работы ЭС является проект протокола инструментальных измерений параметров физфакторов на обследованных рабочих местах. Протокол можно просмотреть, отредактировать, записать в архив (на любой носитель), распечатать.
Нет сомнений, что по мере развития процессорных средств измерений наличие компьютерных программ поддержки станет столь же рутинным свойством СИ, как сегодня память для результатов измерений, функции самотестирования и подобные «интеллектуальные» качества. Целесообразно поэтому, включать такие свойства приборов в квалиметрические таблицы. Вполне возможна, однако, ситуация, когда торгующие фирмы (как правило, именно на основе их каталогов принимается решение о покупке оборудования), плохо представляя важность компьютерных программ поддержки, не сообщают об их наличии и их возможностях. Как правило, информация о приборах ограничивается минимальными сведениями о метрологических характеристиках и общих параметрах (массо-габаритных) прибора. В таком случае не остается ничего иного, как обращаться за дополнительной информацией непосредственно к производителю.

Литература.

  1. ГОСТ Р 51070-97 «Измерители напряженности электрического и магнитного полей» Госстандарт М., 1997 г.
  2. СанПиН 2.2.4.1191-03 Электромагнитные поля в производственных условиях. Минздрав, М., 2005 г.
  3. ГОСТ 12.1.005-88* ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны, Издательство стандартов, М., 1988
  4. СанПиН 2.2.4.548-96 Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений. Минздрав России, М., 1997
  5. Федорович Г.В. Инструментальные исследования при проведении производственного контроля ЭМП промышленной частоты. Анри, № с. г.
  6. Крутиков В.Н., Рубцова Н.Б. и др. Воздействие на организм человека опасных и вредных производственных факторов. Энциклопедия, т.1 и 2, Издательство стандартов, М., 2004.
 
Copyright© 2003 ООО "НТМ - Защита". Все права защищены.
Карта сайтаОбратная связь