Метрологические исследования вычислительного компонента

При метрологических исследованиях интеллектуальных и микропроцессорных средств измерений, информационно-измерительных систем выделяют два компонента - измерительный канал и вычислительный компонент, реализующий числовое измерительное преобразование. По метрологическим характеристикам измерительного канала и моделям измеряемых величин получают модели исходных данных вычислительного компонента; числовое измерительное преобразование осуществляется в соответствии с выбранным (заданным) алгоритмом и реализуется соответствующей программой.
Алгоритм вычислительного компонента - последовательность действий, направленных на получение окончательного результата измерения на основании промежуточных результатов измерения (данных) на входе вычислительного компонента.
При метрологических исследованиях, аттестации различают аттестацию исходного алгоритма и аттестацию реализующей программы. Вычислительный компонент осуществляет получение окончательного результата измерения в соответствии с выбранным алгоритмом. Алгоритм реализуется с помощью определенной программы. Таким образом, корме аттестации алгоритма необходима аттестация программного обеспечения. Погрешности программы - это погрешности, вызванные ограниченностью разрядной сетки (округление при вычислениях, оцифровка констант), погрешности , вызванные свойствами программы ( например, при вычислении функций).

Рисунок 1. Варианты метрологической аттестации (МА) ИИС.

Поэтому, в самом общем случае, метрологическая аттестация ИИС включает (рис.1а):

• - аттестацию измерительного канала (ИК);
• - аттестацию алгоритма;
• - аттестацию программного обеспечения.

Если аттестация алгоритма и программного обеспечения объединяется, то метрологическая аттестация ИИС включает (рис.1б):

• - аттестацию измерительного канала;
• - аттестацию измерительного компонента (ВК).

Иногда аттестацию вычислительного компонента проводят совместно с АЦП измерительного канала. В этом случае аттестация ИИС включает (рис.1в):

• - аттестацию аналогового измерительного преобразователя ( канала);
• - аттестацию вычислительного компонента совместно с АЦП.

И, наконец, может быть проведена метрологическая аттестация всей ИИС (рис.1г). Это имеет место для специализированных ИК.
Исследования алгоритма могут решать одну из трех задач:

• исследовательской аттестации;
• оптимизации;
• метрологической аттестации (рис.2).

Рисунок 2. Варианты исследования алгоритма вычислительного компанента.

При общей или исследовательской аттестации проводят исследования различных алгоритмов при различных моделях исходных данных. При исследовательской аттестации определяют практически все показатели качества алгоритмов, ее результаты носят справочный характер и могут быть использованы при выборе алгоритма.
При оптимизации выделяют “наилучший” алгоритм для данного критерия качества алгоритма при фиксированной модели исходных данных.
Метрологическая аттестация алгоритма носит более конкретный характер и проводится, как правило, применительно к определенной методике выполнения измерений или измерительной системе. Она должна быть регламентирована нормативно-технической документацией и может быть использована при приемочных испытаниях.