Przedstawiono modus operandi w ocenie niepewności pomiaru dla krótkich serii pomiarowych. Metoda wykorzystuje dodatkową wiedzę metrologiczną do zwiększenia liczby stopni swobody rozkładu t-Studenta, uzyskiwanego w wyniku bayesowskiej analizy wyników pomiarów. W rezultacie możliwe jest oszacowanie niepewności standardowych dla najkrótszych serii pomiarowych, o długości 2 i 3.
EN
A modus operandi in the expression of uncertainty in measurement is presented. The method uses additional metrological knowledge for increasing the degrees of freedom of Student-t distribution, obtained as a result of bayesian analysis of small numer of observations. In consequence, type A uncertainty evaluation in the cases of 2 and 3 is possible. The method is useful for measurements of homogeneous objects. The constant measurement conditions are required.
Celem pracy jest wyjaśnienie powodu, dla którego Wspólny Komitet ds. Przewodników w Metrologii (JCGM) wprowadza zmianę sposobu obliczania standardowej niepewności pomiaru. Modyfikacja ma obowiązywać w nowej wersji przewodnika Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement (GUM). Rozważania w artykule są oparte na przykładzie oceny niepewności pomiaru metodą typu A, z zastosowaniem statystyki Bayesowskiej w formie eksperymentów numerycznych i w ujęciu analitycznym. Wyniki pracy będą wykorzystane w procesie dydaktycznym.
EN
The goal of this work is to explain the motivation for the changes of an approach for calculating the standard measurement uncertainty, proposed by the Joint Committee for Guides in Metrology (JCGM). The modification will be available in a revised version of the Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement (GUM). The paper is based on the example of the type A measurement uncertainty evaluation, by using the principles of Bayesian statistics in the form of numerical experiments and as an analytical approach.
In this paper precision of the system controlling delivery by a helicopter of a water capsule designed for extinguishing large scale fires is analysed. The analysis was performed using a numerical method of distribution propagation (the Monte Carlo method) supplemented with results of application of the uncertainty propagation method. In addition, the optimum conditions for the airdrop are determined to ensure achieving the maximum area covered by the water capsule with simultaneous preserving the precision level necessary for efficient fire extinguishing.
Artykuł powstał na bazie doświadczeń zdobytych podczas pracy dydaktycznej autora jako wykładowcy i nauczyciela akademickiego prowadzącego zajęcia w Laboratorium Podstaw Metrologii. Przytoczono przykłady nieprawidłowości w przedstawianiu wyników pomiarów i wartości wielkości fizycznych pochodzące z prac pisemnych studentów i skonfrontowano je z zaleceniami Międzynarodowego Układu Jednostek Miar (SI), oraz polskimi aktami prawnymi.
EN
The paper is based on the many years of author’s experience and observations taken during work as lecturer and academic teacher in the Laboratory of Basics of Metrology. Many examples of incorrectness in students’ reports are quoted and confronted with rules and style conventions of the International System of Units (SI). All examples of improperly presented results of measurements or expressed values of quantities are divided into nine categories: lack of distinction between an object and its attribute (measurand), errors in expressing the measurement uncertainty, too many digits in the results of measurement data processing, improper scale of a graph and style of labelling the axes, improper using of names and symbols of units, errors originated from the lack of a space or improper use of a space, clarity in writing values of quantities, improper stating values of dimensionless quantities, improper use of SI prefixes to form the names and symbols of the decimal multiples and submultiples of SI units.
Przedstawiono demonstrator testera wbudowanego, przeznaczony do pracy na stanowisku dydaktycznym w laboratorium z przedmiotu Zaawansowane Metody Pomiarowe i Diagnostyczne. Na stanowisku studenci zapoznają się z technologią BIST (ang. Built-In Self-Test), która jest przykładem wdrożenia strategii projektowania dla testowania.
EN
A demonstrator of Built-In Self-Tester (BIST) for testing and diagnosis of fully differential circuits is presented. The demonstrator works on the educational stand in the Laboratory of Advanced Measurement and Diagnostic Methods, where students are familiarized with BIST technology, which is an example of implementation of Design-for-Test strategy. In the BIST, a testing method is applied, which employs the excitation of the circuit under test by a common-mode signal. Fault location is performed with use of a fault dictionary. Laboratory tasks include: fault detection, analysis and validation of diagnostic method, fault dictionary construction, fault location and calculation of test quality metrics. Students evaluate test quality metrics using a probabilistic approach to the analysis of measurement process in accordance with guidance provided by the Joint Committee for Guides in Metrology (JCGM) in “Evaluation of measurement data – The role of measurement uncertainty in conformity assessment” JCGM 106: 2012.
Omówiono zastosowanie łożysk czteroklinowych w turbinach cieplnych, jako sposobu na stłumienie drgań samowzbudnych turbiny. Porównanie właściwości łożyska czteroklinowego z dotychczasowymi łożyskami wykazuje uzyskanie wyraźnej poprawy własności dynamicznych. Zastosowanie łożyska czteroklinowego umożliwia redukcję drgań wywołanych siłami aerodynamicznymi powstającymi w uszczelnieniach nadbandażowych i przesuwa granicę stabilności oraz umożliwia bezpieczną pracę w zakresie przemieszczeń wirnika. W wyniku zastosowania łożyska czteroklinowego można poprawić stan dynamiczny maszyny bez jej otwierania.
EN
Discussed is the use of four key-bearings in steam turbines as the method to damp the turbine self-excited vibrations. The comparison of four-key bearing characteristics with the previously used ones shows achieving of significant improvement of dynamic properties. Application of four-key bearings enables reduction of vibrations caused by aerodynamic forces arising in over-shroud seals, changes the stability limits and makes possible the safe work in the range of rotor shifting. As a result of the four-key bearing application, the dynamic condition of a machine can be improved without opening it.
Przeprowadzono krytyczną dyskusję stosowanych w literaturze definicji ryzyka błędnych decyzji wynikających z niepewności pomiarów. Dla znanych rozkładów prawdopodobieństwa charakteryzujących produkcję i aparaturę pomiarową dokonano analizy ryzyka na przykładzie testowania amplitudy napięcia. Pokazano, że tradycyjne definicje ryzyka producenta i ryzyka konsumenta są przypisywane prawdopodobieństwom zaniżonym. Porównano je z definicjami lepiej dostosowanymi do praktyki produkcyjnej.
EN
In the paper a critical discussion of the definitions of producer's and consumer's risks associated with measurement uncertainty is presented. The considerations are illustrated by an example of amplitude testing, for which risks are evaluated using known from literature and proposed formulae. It is shown that when the consumer's risk is discussed in literature it is by definition lower than probability referenced to the consumer's perspective. The reason for this is that the appropriate action, usually taken in the case of parameter being outside the acceptance interval, is not considered. The similar remark refers to the definition of the producer's risk because production yield is usually not 100 %. The proposed definitions of risk are better adjusted to the industrial practice. The paper concludes that suitable precautions must be taken using the definitions of consumer's and producer's risk which are published in journals. This discussion deals also with draft of the important document "Evaluation of measurement data - The role of measurement uncertainty in conformity assessment", JCGM 106, which is under preparation by Joint Committee for Guides in Metrology.
8
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono emulator uszkodzeń analogowych bazujący na programowalnym mikrosystemie jednoukładowym. Użycie struktur programowalnych znacznie ułatwia wprowadzanie uszkodzeń parametrycznych pojedynczych i wielokrotnych w szerokim zakresie zmian wartości parametrów. Urządzenie służy do wspomagania badań w zakresie testowania zorientowanego na uszkodzenia. Mechanizm dynamicznej rekonfiguracji układu obniża koszty i przyspiesza eksperymentalną weryfikację nowych metod testowania.
EN
In the paper, an experimental test bench, based on Programmable System on Chip mixed-signal array, is presented. The use of programmable analog devices facilitates significantly the fault injection capabilities. They allow injecting a wide range of single and multiple parametric faults in the test bench, making possible the research in the area of defect oriented analog test. The dynamical reconfiguration capabilities of the circuit simplifies in cost and time the experimental validation of new test methods.
Zaproponowano szybką analityczną metodę wyznaczania miar jakości testu na etapie jego projektowania. Metoda bazuje na dwóch modelach probabilistycznych - modelu pomiaru oraz modelu odpowiedzi układu testowanego na pobudzenie sygnałem testującym. Podano przykład wyznaczenia straty uzysku spowodowanej niepewnością progu komparatora w układzie testującym wyrób elektroniczny.
EN
In the paper a rapid model-based method of estimating indicators of test quality at the test design stage is considered. The test metrics such as yield coverage (1), yield loss (2), defect level (3) etc. are calculated with a precision of ppm (parts per million). The novelty of the approach is use for calculations a probabilistic model of the test (9), adapted from a general probabilistic model of the measurement process proposed by Rossi [2], together with a probabilistic model of the circuit under test (CUT) performances (10). It is assumed that the CUT performances follow a generalized Rayleigh distribution (Fig. 1), derived by the author [3]. An example is included to illustrate the calculation of yield loss as a function of the comparator threshold (Fig. 2) in the tester of the electronic CUT. The results are positively verified by the Monte Carlo method. A large population of instances is rapidly generated (Tab. 1) from the probabilistic model of the CUT. These data are used to compute test metrics.
10
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
This paper presents a Built-In Test (BIT) scheme intended for detection of nonlinearities, classification of the form of nonlinearity and evaluation of the total harmonic distortion (THD) of the signal under test, without using expensive automatic test equipment (ATE). The tester is based on a sigma-delta modulator located on a board and artificial neural networks implemented in an attached personal computer. The proposition is verified by simulation in a Matlab/Simulink environment for three classes of nonlinearities - clipping effect, crossover distortion and rate limiting. The model of the Van der Pol oscillator is used as a programmable reference source of nonlinear oscillation.
Rozrzuty tolerancyjne silnie wpływają na proces decyzyjny, oparty na testowaniu w pełni różnicowych układów elektronicznych metodą zorientowaną na uszkodzenia. Skutkiem tolerancji są napięcia rezidualne w nieuszkodzonym układzie testowanym, oraz niepewność progu komparacji w układzie testującym. W rezultacie pojawia się ryzyko błędnej diagnozy. W artykule dokonano syntezy probabilistycznego modelu odpowiedzi układu testowanego i zastosowano go, w połączeniu z uogólnionym modelem pomiaru, do oceny ryzyka błędnej decyzji diagnostycznej z punktu widzenia użytkownika i producenta układu testowanego.
EN
Tolerance deviations strongly affect the test-based decisional process. In the fault-oriented testing of fully differential electronic circuits tolerances cause the residual voltages in the fault-free circuit under test and uncertainty of the threshold in the testing circuit. As the result, risk of taking the wrong decision appears. In the paper, a probabilistic model for responses of circuit under test is developed and applied together with a general probabilistic model of the measurement process for the consumer's and producer's risks assessment.
Zaproponowano tester wbudowany realizujący nowe podejście do testowania układów w pełni różnicowych, polegające na pobudzaniu układu sygnałem wspólnym i pomiarze wyjściowego napięcia różnicowego. Tester wykrywa uszkodzenia parametryczne i strukturalne, które powodują zaburzenie symetrii układu i w rezultacie wzrost wartości napięcia różnicowego. Przeprowadzono analizę właściwości diagnostycznych funkcji układowej, na której bazuje metoda. Zwrócono uwagę na jej relewantne cechy diagnostyczne, które umożliwiają zgrubną lokalizację uszkodzeń na podstawie nachylenia zboczy charakterystyk amplitudowo-częstotliwościowych.
EN
A novel approach to fault-oriented testing and diagnosis of fully differential circuits is proposed. It consists of excitation of the circuit under test by commonmode voltage using an extra input pin and measurement of output differential voltage. It is shown that network function, used as a vehicle in testing, is well suited for fault detection and have also some diagnostic property. The observation was made that the slopes of its magnitude responses are the diagnostically relevant features. The method was verified on the example of testing the 6-th order band-pass filter.
Przedstawiono teoretyczne i praktyczne aspekty zastosowania modulatora sigma - delta w testerze wbudowanym BIST, przeznaczonym do diagnostyki mieszanych sygnałowo pakietów elektronicznych. Omówiono podstawowe parametry modulatorów. Przeprowadzono dyskusję możliwych wariantów wyboru rodzaju, parametrów, architektury oraz technologii wykonania modulatora [eta]-[delta]. Opracowano behawioralny model modulatora drugiego rzędu o właściwościach zbliżonych do dostępnego na rynku układu scalonego ADS120l firmy Burr-Brown. Model przeznaczony jest do badań symulacyjnych [eta]-[delta]-BISTu w środowisku MATLAB SIMULINK.
EN
In this paper, the theoretical and practical considerations to apply the [eta]-[delta] modulator-based BIST scheme for mixed-signal boards are presented. The paper describes fundamental parameters of [eta]-[delta] modulators. The modulator types, architectures and technology of fabrication are also under consideration. A model of second-order modulator has been designed, which parameters resemble specifications of the commercial integrated circuit ADS1201 offered by Burr-Brown. The model is intended to perform time-domain behavioural simulations of [eta]-[delta]-BIST in the MATLAB SIMULINK environment.
Zaproponowano oszczędne i nieinwazyjne rozwiązanie testera wbudowanego BIST dla w pełni różnicowej części analogowej układu mieszanego sygnałowo. Wymienione cechy testera osiągnięto wykorzystując właściwości nowo opracowanych wzmacniaczy operacyjnych z wewnętrznym sprzężeniem zwrotnym dla sygnału wspólnego oraz modyfikując dotychczas stosowaną metodę testowania.
EN
The economical and nonintrusive solution of BIST for mixed-signal circuits, whose analog parts are fully differential, is proposed. Mentioned advantages have been obtained owing to features of the novel operational amplifiers with internal common-mode feedback and by modification of the previous testing method for fully differential circuits.
15
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The paper considers the architecture and the main steps of development of a neural network based system for diagnosis of soft faults in analog electronic circuits. The definition of faults of interest, selection of an optimal set of measurements, feature extraction, the construction of the artificial neural network, training and testing the network, are considered. A fault dictionary method was implemented in the system. Experimental results are presented on an example of diagnosis of a 6-th order bandpass filter. The measuring part of the system performs input-output measurements in the frequency domain with the aid of a HP 4192 Transmitance Analyzer.
PL
W artykule przedstawiono system do diagnostyki uszkodzeń parametrycznych w układach elektronicznych. W systemie zaimplementowano słownikową metodę lokalizacji uszkodzeń, bazującą na pomiarach w dziedzinie częstotliwości przeprowadzanych za pomocą analizatora transmitancji HP4192A. Rozważono główne etapy projektowania systemu: definiowanie modelu uszkodzeń, wybór optymaInych częstotliwości pomiarowych, ekstrakcję cech diagnostycznych, konstrukcje sieci neuronowej oraz trening i testowanie sieci. Główną cechą prezentowanego podejścia jest zastosowanie słownikowej metody lokalizacji uszkodzeń do uszkodzeń parametrycznych. Rozpatrywane są pojedyncze uszkodzenia parametryczne elementów dyskretnych. Przedstawiono metodę optymalizacji częstotliwości pomiarowych na podstawie analizy wrażliwościowej charakterystyki amplitudowej względem wartości parametrów elementów. Selekcja częstotliwości bazuje na ocenie ekstremaInych wartości charakterystyk wrażliwościowych. Przestrzeń danych pomiarowych zredukowano do czterech wymiarów za pomocą analizy składowych głównych (PCA). Przekształcenie PCA ortogonalizuje elementy oryginaInych wektorów danych, porządkuje według wielkości ich wariancji i eliminuje składowe, które mają najmniejszy wkład w wyjaśnienie zmienności danych. Dane transformowane do przestrzeni o zredukowanej liczbie wymiarów służą jako dane wejściowe dla klasyfikatora. Do klasyfikacji sygnatur zastosowano sieć neuronową typu GRNN z radialnymi funkcjami bazowymi w warstwie ukrytej. Klasteryzację danych przeprowadzono za pomocą algorytmu Fuzzy C-Mean. Centra radiaInych funkcji bazowych warstwy ukrytej nałożono na centroidy poszczególnych klastrów. Zadaniem warstwy wyjściowej jest przyporządkowanie neuronów radiaInych do poszczegóInych klas uszkodzeń. Sieć dokonuje klasyfikacji sygnatury uszkodzenia otrzymywanej z pomiarów poprzez wskazanie najbardziej prawdopodobnego uszkodzenia. Zastosowany typ sieci wytwarza znormalizowane odpowiedzi umożliwiające wyznaczenie poziomu niepewności wyniku diagnozy.
16
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
An analog fault signature for oscillation-based built-in self-test (OBIST) scheme is proposed. The sigma-delta modulation properties are used to obtain a digital code of the oscillator time domain response. Fault signature in the digital form can be easily interpreted by a purely digital circuit. The signature synthesiser consists of a peak detector, a sigma-delta modulator and an up/down counter. In the paper, features of sigma-delta signature based on impulse response are compared with one derived from the step response. Simulation results, on the example of the Meacham oscillator, reveal the superior diagnostic relevance of the impulse response signature. Concurrent use of signatures from both responses in order to increase the diagnostic sensitivity of the oscillation-test method is also possible.
PL
W artykule dokonano przeglądu prac z zakresu testowania układów elektronicznych metodą oscylacyjną. Wskazując na niedostatki aktualnie stosowanej techniki testowania oscylacyjnego zaproponowano nową sygnaturę uszkodzeń dla układów analogowych. Proponowany parametr diagnostyczny jest wydobywany z odpowiedzi czasowej oscylatora testującego, w układzie złożonym z detektora szczytowego, modulatora sigma-delta oraz licznika rewersyjnego. Porównano właściwości sygnatury uzyskiwanej z odpowiedzi impulsowej oscylatora z sygnaturą bazującą na odpowiedzi skokowej. Wyniki badań symulacyjnych, przeprowadzonych w środowisku Matlab-Simulink na przykładzie generatora Meachama, wskazują na większą wrażliwość diagnostyczną sygnatury impulsowej. Łączne stosowanie sygnatury z innymi parametrami diagnostycznymi zwiększa współczynnik pokrycia uszkodzeń oraz umożliwia lokalizację uszkodzenia. Do realizacji testu wystarczające są proste środki techniczne, co sprzyja zastosowaniu proponowanej metody w układach samotestujących się.
17
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In the paper, an approach in categorisation of faults is proposed. A prediction of the fault-induced instability of analog electronic circuits under test (CUT) is used as the tool for distinction between soft and hard faults. The linear fractional transformation (LFT) and structured singular value (SSV), the analysis methods from robust control theory, are employed to investigate which parameter could lead to instability of a CUT, and to quantify the deviation in component parameter value that causes instability. The sixth-order bandpass multiple-loop filter is studied as CUT. The SSV based analysis procedure is applied to a Simulink model, which is realized as LFT representation of faulty circuit. Numerical results are verified by the root locus method.
PL
W artykule przedstawiono nowy sposób kategoryzacji uszkodzeń w analogowych układach elektronicznych. Zaproponowano kryterium oparte na predykcji niestabilności indukowanej przez uszkodzenie w testowanym układzie. Przyjęto, że granicą pomiędzy uszkodzeniem miękkim i katastroficznym jest najmniejsza odchyłka parametru elementu, która sprowadza układ testowany do granicy stabilności. Wzrost wartości odchyłki poza wyznaczony margines powoduje niestabilność układu uniemożliwiającą jego poprawne funkcjonowanie, co oznacza, że uszkodzenie miękkie przechodzi w uszkodzenie katastroficzne. Przykładową kategoryzację uszkodzeń przeprowadzono dla filtru pasmowoprzepustowego 6. rzędu, z wielopętlowym sprzężeniem zwrotnym typu leapfrog. Do modelowania układu testowanego, zaburzonego przez uszkodzenie, zastosowano liniową transformację frakcyjną (LFT). Model układu, zrealizowany w środowisku Simulink, poddano analizie metodą strukturalnej wartości szczególnej (SSV), w wyniku której otrzymano wartości odchyłek parametrów uszkodzonych elementów od wartości nominalnych, równe marginesom stabilności. Poprawność wyników zweryfikowano metodą linii pierwiastkowych.
18
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The paper considers the problem of using the mixed signal test bus IEEE Std 1149.4 infrastructure for the diagnosis of analog PCB interconnects. Three types of interconnects between ICs are investigated: simple type T or [pi] structures, multi-element circuits and multistage circuits. Three diagnostic methods are proposed: a computer-aided analytical method based on Tellegen's theorem, a bilinear transformation method and oscillation-based method. The Matsushita Analog Boundary Test LSI MNABST-1 circuit equipped with the IEEE 1149.4 test bus was used in this research. The methodology of tests and some results of fault identification are presented.
PL
W artykule przedstawiono wybrane metody testowania i diagnostyki analogowych układów elektronicznych zamontowanych na pakiecie pomiędzy układami scalonymi wyposażonymi w magistralę IEEE 1149.4. Prezentowane metody dobrano pod kątem stopnia skomplikowania układów testowanych oraz specyficznych właściwości metrologicznych magistrali, które ograniczają możliwości pomiarowe i aplikacyjność metod. Rozważono trzy typy układów testowanych: proste struktury typu [pi] lub T, układy wieloelementowe oraz układy wielostopniowe, dla których zastosowano, odpowiednio, metodę wykorzystującą twierdzenie Tellegena, metodę transformacji biliniowej oraz metodę przekształcania w układy oscylujące. Wykorzystując twierdzenie Tellegena dokonano identyfikacji struktur typu [pi] i T bazując na niepełnych danych pomiarowych uzupełniając je wynikami symulacji komputerowej. Przedstawiono wyniki wdrożenia metody transformacji biliniowej z użyciem ubogiej dwuprzewodowej struktury szyny analogowej magistrali. Wykazano przydatność metody oscylacyjnej do testowania za pomocą magistrali, układów o strukturze wielostopniowej bez potrzeby stosowania źródła sygnału pomiarowego. Infrastruktura magistrali umożliwiła separację poszczególnych stopni układu, dostęp do ich wejść i wyjść oraz zamknięcie pętli sprzężenia zwrotnego. Omówione metody wdrożono wykorzystując wyposażony w magistralę układ testowy MNABST-1 firmy Matsushita. Przeprowadzone eksperymenty potwierdziły możliwość wykorzystania magistrali do realizacji funkcji komutacyjnych i organizacyjnych: dołączania zewnętrznego oprzyrządowania testu, zmiany warunków pracy układu na czas testowania, transformacji funkcjonalnej testowanego układu oraz zwiększenia obserwowalności układu wielostopniowego.
W pracy dokonano przeglądu technik realizacji testerów wbudowanych (BISTów) dla układów analogowych i mieszanych sygnałowo. Omówiono koncepcję źródeł sygnałów testujących opartą na modulacji Σ∆, testowanie za pomocą technik CPS, histogramową metodę analizy odpowiedzi przetwornika A/C, wykorzystanie sumy kontrolnej w macierzach równania stanu i oscylacyjne metody testowania.
EN
The paper presents a survey of recent works focused on techniques that have been proposed for making analog and mixed-signal circuits self-testable. Several Techniques for implementing Built-In Self-Test schemes: Σ∆ based signal generation, DSP - based testing, histogram testing of A/Ds, continous checksum method and oscillation test methods are described.