1. Постановка измерительной задачи и ее решение спектрометрическим методом

Текущий этап развития техники требует широкой автоматизации процесса определения значений характеристик измеряемого объекта при высокой экспрессности и необходимой точности измерения. Эти требования определяют основные тенденции развития современной спектрометрической аппаратуры (далее для краткости – спектрометры), применяемой в различных отраслях науки и техники.

Из-за высокой информативности получаемых результатов спектрометры практически повсеместно используются в настоящее время в аналитическом и технологическом контроле производства наряду с традиционным применением в научных исследованиях. В связи с улучшением параметров детекторов ионизирующих излучений, внедрением прогрессивных схемотехнических решений, использованием новых электронных компонентов и средств вычислительной техники появляются реальные возможности создания более современной и высокопроизводительной аппаратуры для спектрометрии ионизирующих излучений. Универсальность и широкое внедрение в практику спектрометрического метода и спектрометров привели к появлению в последние годы многих международных нормативных документов непосредственно относящихся к этому направлению ядерного приборостроения.

В нынешней практике измерений ионизирующих излучений довольно часто бывают случаи, когда, с одной стороны возможности спектрометрического метода недооценивают или отвергают (в основном из-за сложности аппаратурной или методической части), а с другой – напротив, переоценивают. Анализ формирования таких полярных оценок показывает, что в большинстве случаев они связаны с методологической ориентацией пользователей и разработчиков аппаратуры, которая формировалась в результате приверженности либо радиометрическому, либо спектрометрическому методу.

При разработке измерительной аппаратуры любого вида (включая создание методик измерения и спектрометров конкретного назначения) необходимо полно и адекватно представлять решаемую измерительную задачу.

Информационное поле, характеризующее поставленную задачу, в основном определяется ответами на следующие вопросы, обычно отражаемые в техническом предложении или техническом задании на разработку:

- что собой представляет объект измерения (предмет, образец, проба, физическое состояние объекта измерения, его размеры и т.п.);

- какие требования выдвигаются к точности, статистической неопределенности и к погрешности измерения;

- имеются ли интерферирующие процессы, влияющие на измерения;

- в каких условиях необходимо проводить измерение;

- какие специфические требования выдвигаются к конструктивно-технологическому оформлению и конструктивно-механической совместимости создаваемого устройства (вес, габариты, тип конструктива и т.п.);

- имеются ли особенности электромагнитной совместимости создаваемого устройства и среды измерения (электрическое питание, уровни внешних и, возможно, создаваемых электромагнитных помех, контурные токи, особенности трансляции аналоговых и цифровых сигналов и т.п.);

- какой алгоритм должен использоваться для обработки измерительной информации;

- в какой форме должны быть представлены результаты измерений (для информационно-измерительных систем);

- какие необходимо принимать решения или генерировать сигналы после завершения измерения и обработки первичной измерительной информации (для информационно-управляющих систем).

При формулировании измерительной задачи и определении особенностей аппаратуры, предназначенной для ее решения, приходится также учитывать дополнительные факторы, среди которых можно отметить наиболее характерные и значимые:

- существующие традиции в организации и проведении измерений;

- наиболее предпочтительный метод;

- технико-экономические и социальные факторы, определяющие целесообразность разработки;

- техническая и технологическая оснащенность производства для изготовления аппаратуры;

- требования к технике безопасности;

- удобство работы, обслуживания и ремонта;

- ограничения по стоимости создаваемого устройства;

- конкурентоспособность.

Таким образом, ответы на поставленные вопросы с учетом отмеченных дополнений позволяют определить основные требования к измерительной системе, способной решать поставленную задачу.

Конкретная техническая реализация измерительного устройства базируется на различных видах обеспечения качества измерения и разработки, к основным видам которого относятся метрологическое, техническое, организационно-правовое.

Методическое обеспечение определяет порядок подготовки к измерению, саму процедуру измерений, а также алгоритм обработки измерительной информации и интерпретацию результатов измерений. Метрологическое обеспечение определяет достоверность, как результатов измерений, так и конечных информационных данных. В принципе, адекватность результатов измерений достигается за счет именно этих видов обеспечения.

К техническим видам обеспечения разработки можно отнести аппаратурное, математическое, программное, информационное, производственное, технологическое, документационное и другие. К организационно-правовым можно отнести финансовое, юридическое, кадровое, патентно-лицензионное и собственно организационное обеспечение (менеджмент). На стыке технического и организационного обеспечения находится материально-техническое обеспечение разработки. Особенности методики могут потребовать использования иных видов обеспечения, не упомянутых здесь (например, алгоритмическое, статистическое, медико-биологическое).

Естественно, что предложенное группирование отдельных видов обеспечения является в какой-то мере условным. Однако, оно, тем не менее, показывает их сложную взаимосвязь, которую приходится учитывать при разработке новых видов измерительной техники.