Метрологічна перевірка програмного забезпечення засобів вимірювання

Abstract

Дисертація присвячена розробленню генератора зразкових цифрових послідовностей для метрологічної перевірки програмного забезпечення засобів вимірювання. Розвинуто класифікацію структур засобів вимірювання за критерієм можливості доступу до програмного забезпечення засобів вимірювання. Запропоновано метод багаторівневої метрологічної перевірки програмного забезпечення компонентів кібер-фізичних систем, що дозволяє покращити безпеку функціонування кібер-фізичних систем та полегшить процес метрологічної перевірки їх програмного забезпечення. Розроблено алгоритми метрологічної перевірки програмного забезпечення засобів вимірювання та кібер-фізичних систем. Запропоновано метод метрологічної перевірки програмного забезпечення засобів вимірювання на основі методу «чорної скриньки» та методу генерування «еталонних» даних із врахуванням параметрів аналогової частини засобів вимірювання, що дозволить спростити та розвинути процес метрологічної перевірки програмного забезпечення засобів вимірювання. Розроблено генератор зразкових цифрових послідовностей, який дозволяє уніфікувати процес метрологічної перевірки програмного забезпечення засобів вимірювання. Отримано залежності похибки та непевності результатів обчислення програмним забезпеченням від параметрів вимірювального сингалу та параметрів АЦП на прикладі функції перетворення Фур’є. Диссертация посвящена разработке генератора образцовых цифровых последовательностей для метрологической поверки программного обеспечения средств измерений. Развито классификацию структур средств измерений по критерию возможности доступа к программному обеспечению. Метрологическую поверку программного обеспечения средств измерений можно провести только в случае, когда есть доступ к программному обеспечению (прикладное программное обеспечение). Для средств измерений, которые используют интегрированное программное обеспечение, поверку программного обеспечения провести невозможно. Для реализации метрологической поверки программного обеспечения таких средств измерений необходимо обеспечить дополнительный цифровой вход, который позволит подавать цифровые тестовые сигналы непосредственно на программное обеспечение. Рассмотрены процедуры и методы поверки программного обеспечения средств измерений. Ни одна из рассмотренных процедур поверки программного обеспечения не в достаточной мере регламентирует методику метрологической поверки программного обеспечения средств измерений. Рассмотренные методы не обеспечивают унифицированного подхода к метрологической поверки программного обеспечения. Для реализации метрологической поверки программного обеспечения средств измерений предложено использование двух методов: «чѐрного ящика» и генерирования «эталонных» данных. Предложен метод многоуровневой метрологической поверки программного обеспечения кибер-физических систем. Разработаны алгоритмы метрологической поверки программного обеспечения средств измерений и кибер-физических систем. Разработан генератор образцовых цифровых последовательностей, который позволяет унифицировать процесс метрологической поверки программного обеспечения средств измерений. Генератор образцовых цифровых последовательностей позволяет формировать образцовые цифровые последовательности с учетом параметров измерительного сигнала и параметров аналоговой части средств измерений. Генератор образцовых цифровых последовательностей можно интегрировать в любой программный пакет современных средств измерений (типа MATLAB, LabVIEW и т.д.) как отдельный блок для метрологической поверки программного обеспечения, а также как средство отладки программного обеспечения при разработке средств измерений. Проведено метрологическую поверку функции преобразования Фурье программных пакетов MATLAB и Mathcad. Получены зависимости погрешности и неопределенности результатов вычисления программным обеспечением от параметров измерительного сигнала и параметров АЦП на примере функции преобразования Фурье. Проведенные исследования показали, что на погрешность программного обеспечения средств измерений существенно влияет дискретизация сигнала, а также погрешности аналоговой части средств измерения. The thesis is devoted to solve actual applied scientific task of development of digital standard sequences generator for metrological verification of software measuring instruments. Classification of structure for measuring instruments is developed. This classification describes access to software of measuring instruments. The method of multilevel metrological verification of software of cyber-physical systems is suggested. This method improves the security of cyber-physical systems and facilitate the process of metrological verification their software. Algorithms of metrological verification of software measuring instruments and cyber-physical systems are developed. The method of metrological verification of software measuring instruments on the basis of the "black box" and the method of generating "Standard" data with regard to the parameters of the analog part of measuring instrument is proposed. This method allows simplifying and developing process of software metrological verification of measuring instruments. Software Standard of Digital Signal is developed, what allows unifying the process of metrological verification software of measuring instruments. Dependence of measurement error and uncertainty of calculation results with software for parameters of measuring signal and of ADC for example Fourier transform is received.