РОЗДІЛ 2
2. ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ ІМІТАНСНИХ ВИМІРЮВАНЬ
В КВАЛІМЕТРІЇ
2.1. Вимірювання показників якості за параметрами імітансу
Вимоги споживача щодо якості будь-якого виду продукції невпинно зростають, що потребує впровадження заходів, спрямованих на її покращення [81]. За методологією доктора Генічі Тагучі, радника Японської асоціації стандартів та виконавчого директора Американського інституту постачальників "не може бути покрашено те, що не може бути виміряне і подане у математичних виразах" [193]. Концепція імітансного контролю якості продукції неелектричної природи якраз ґрунтується на вимірюваннях параметрів моделі, якою подається об'єкт в колі змінного струму, а також на умовах та методиках, прийнятих в кваліметрії, дотримання яких дозволить реалізувати всі переваги електричного методу оцінювання якості [178].
Оскільки імітанс двополюсника, яким подається об'єкт контролю, характеризується кількома параметрами, то такий контроль є багатовимірним або багатопараметричним. Перше вимірювальне перетворення імітансного контролю якості здійснюється первинним перетворювачем (сенсором), інформативним параметром якого є пасивна величина. Для її перетворення в активну необхідно здійснити дію тестового сигналу на об'єкт контролю, у зв'язку з чим такий контроль можна вважати активним. При цьому є можливість активно впливати на одиничні показники якості в процесі виробництва продукту. Загальна структура вимірювального засобу для здійснення імітансного контролю показників якості продукції неелектричної природи різного виду має вигляд зображений на рис. 2.1. Вона містить об'єкт контролю ОК і первинний перетворювача ПП, що утворюють імітансний сенсор ІС, лінію зв'язку ІС з засобом вимірювальної техніки ЗВТ, вихідним
Рис.2.1. Структура вимірювального засобу імітансу
сигналом якого є числовий код, який опрацьовується блоком опрацювання результатів та керування БОРК.
Вірогідність контролю якості в значній мірі залежить від базового зразка порівняння. Особливо це стосується об'єктів неелектричної природи. Базовим зразком в даному випадку є стандартний зразок, який відрізняється від "класичних" мір з метрології. Основна відмінність полягає в тому, що для неелектричних величин базові зразки це не пристрої вимірювання, а частина (порція) речовини, матеріалу, продукту, виробу аналогічного об'єктові контролю. Якщо в метрології при вимірюванні електричних величин базовим є параметр прийнятої міри, як пристрою порівняння, то в кваліметрії, за аналогією, - це значення показника міри відомого рівня якості. Найскладнішими проблемами вимірювань неелектричних величин в кваліметрії є те, що вплив неінформативних параметрів (навколишнє середовище та тестовий сигнал) на базовий зразок (міру) значно більший, ніж при вимірюванні електричних. Це суттєво ускладнює процес вимірювання, розроблення нормативно-технічної документації, методики тощо. Вимірювальна процедура при цьому містить багатократне вимірювання багатовимірних об'єктів.
Результат вимірювання багатовимірних об'єктів визначається за результатами прямих вимірювань інформативного параметра об'єкта, що зв'язує інформативну величину з параметрами, що її визначають. Функціональна залежність інформативної величини з такими параметрами (компоненти моделі об'єкта вимірювання) може бути лінійною , нелінійною або змішаного типу , де - постійний коефіцієнт і-того параметра; - інформативний параметр; деякі функції;
Вид зв'язків між Y та Xi визначає методику розрахунку похибок вимірювань.
Суть імітансного контролю полягає в тому, що виміряні параметри електричної моделі (схеми заміщення) речовини чи матеріалу (параметри імітансного сенсора) необхідно порівнювати з відповідними параметрами такої ж моделі базового зразка. Електричні величини відображають відповідні одиничні показники об'єктів неелектричної природи (домішки, концентрацію, вологість, жирність, октанове число тощо) та зв'язані з ними певною залежністю. Виходячи з цього, кожний вид продукції повинен мати свій базовий зразок у вигляді комплексного двополюсника, що подається стандартною схемою заміщення. Значення електричних параметрів такої схеми повинні відповідати встановленому рівню якості того чи іншого продукту і повинні доповнювати технічні вимоги щодо його одиничних показників нормативно-технічної документації. Однак, в нормативно-технічній документації на такі види продукції на сьогоднішній день таке подання базових зразків відсутнє. Базовий зразок переважно характеризують одиничними показниками якості неелектричної природи різного характеру, визначення яких здійснюється за різними методиками та різноманітними технічними засобами. Разом з тим, впродовж останніх років все ширше залучаються до вимірювання одиничних показників якості електричні методи, зокрема частотно-дисперсійний метод. Такий метод аналізу речовин та матеріалів [53] передбачає описування базового зразка у вигляді амплітудно-частотних та фазо-частотних характеристик. Для визначення відхилень зазначених характеристик об'єктів порівняння для оцінювання якості необхідно здійснювати реєстрацію всієї характеристики у широкому діапазоні тестового сигналу, визначення екстремальних значень ординат та розрахунок нерівномірності за наведеними формулами. Практична реалізація такого методу зводиться, в основному, до вимірювання одиничного показника продукції на частоті, на якій його електричні параметри проявляються найбільше.
Якщо в метрології методика використання технічних засобів розроблена добре для вимірювання електричних та деяких неелектричних величин, то в кваліметрії є багато видів продукції для вимірювання одиничних показників якої немає ні методик, ні зразків, ні технічних засобів.
Тому розвиток принципів побудови технічних засобів та методичних документів в цьому напрямку дасть змогу перемістити вимірювання показників, які традиційно були об'єктами експертів або хімічних чи розрахункових методів, у сферу експериментального (вимірювального) методу, як найоб'є