Лекция №10 [12.11.2012] Стандартизация
Класс точности средств измерения
Классификация погрешностей
Классификация средств измерения
Классификация средств измерения
Принцип действия – физическую величину можно измерить при помощи средств измерений. Отличающихся друг от друга принципом действия. Различия этих принципов связаны с использованием разных физических явлений.
Способ образования показаний. По способу образования показаний, измерительные приборы можно разделить на показывающие (в том числе и цифровые) и самопищущие.
Лекция №4 [01.10.2012]
· Принцип действия – физическую величину можно измерить при помощи средств измерений. Отличающихся друг от друга принципом действия. Различия этих принципов связаны с использованием разных физических явлений.
· Способ образования показаний - по способу образования показаний, измерительные приборы можно разделить на показывающие (в том числе и цифровые) и самопищущие.
· Способ получения числового значения измеряемой величины - здесь можно выделить приборы непосредственной оценки, и приборы сравнения.
· Точность средств измерения– определяется уровнем основных и дополнительных погрешностей (классы точности).
· Условия применения – температура, влажность, атмосферное давление, рабочее напряжение сети, диапазон частот и т.д.
· Нормальные условия– самые удобные для измерения.
· Рабочие условия- при которых средство является пригодным для измерений.
· Предельные условия– при которых средство не обязательно пригодно к измерению, но их кратковременное действие не выводит его из строя.
· Условия хранения– условия, которые обеспечивают сохранность средства измерения в течении длительного времени. Независимо от рабочих условий, они должны быть всегда более жесткими, чем предельные.
· Степень защищенности от влияния внешних магнитных и электрических полей (ГОСТ 1845-59).
· Прочность и устойчивость против механических воздействий и перегрузок– различают обыкновенные средства измерения, пылезащищенные, брызгозащищенные, водозащищенные, герметические, газозащищенные, взрывоопасные.
· Стабильность показаний средств измерений– это свойство сохранять неизменными погрешности длительное время.
· Чувствительность– под чувствительностью измерительного устройства принимают его способность реагировать на изменение измеряемой величины.
· Пределы и диапазоны измерения– определяют цель и пригодность, для которых предназначено устройство.
Шкала – система отметок, и соответствующих им последовательных числовых значений измеряемой величины.
Характеристики шкалы:
v Количество делений на шкале.
v Длина деления.
v Цена деления.
v Диапазон показаний.
v Диапазон измерений.
v Пределы измерений.
Деление шкалы – расстояние от одной отметки шкалы до соседней отметки.
Длина деления – это расстояние от одной осевой до следующей по воображаемой линии, которая проходит через центры самых маленьких отметок данной шкалы.
Цена деления шкалы – разность между значениями двух соседних значений на данной шкале.
Диапазон показаний шкалы – это область значений шкалы, нижней границей которой является начальное значение данной шкалы, а верхней – конечное значение данной шкалы.
Диапазон измерений – это область значений величины, в пределах которой установлена нормированная предельно допустимая погрешность.
Пределы измерений – минимальное и максимальное значения диапазона измерений.
(Практически) Равномерная шкала – это шкала, у которой цены делений разнятся не более чем на тринадцать процентов, и которая обладает фиксированной ценой деления.
Существенной неравномерная шкала – это шкала, у которой деления сужаются, и для делений которой значение выходного сигнала является половиной суммы пределов диапазона измерений.
Виды шкал:
· Односторонняя шкала -у которой ноль располагается в начале.
· Двусторонняя шкала – у которой ноль располагается не в начале шкалы.
· Симметричная шкала – у которой ноль располагается в центре.
· Безнулевая шкала – шкала у которой нет нуля.
Лекция №5 [08.10.2012]
Эталон – это средство измерения (или комплекс средств измерений), предназначенное для воспроизведения и/или хранения единицы и передачи её размера нижестоящим по поверочной схеме средств измерения и утвержденная в качестве эталона в установленном порядке.
ГОСТ 8.057-80 и ГОСТ 8.381 и СТ СЭВ 403-76 {почитать на досуге}
Перечень эталонов не повторяет перечень физических величин.
Метр – расстояние, пройденное светом в вакууме за секунды.
У эталонов есть несколько неизменных свойств:
1. Неизменность – свойство эталона удерживать неизменным размер воспроизводимой им единицы в течении длительного интервала времени, при этом все измерения, зависящие от внешних условий, должны быть строго определены функциями величин, доступных точному измерению.
2. Воспроизводимость – возможность воспроизведения единицы физической величины на основе ее теоретического определения, с наименьшей погрешностью для существующего уровня развития измерительной техники.
3. Сличаемость – возможность обеспечения сличения с эталоном других средств измерения, нижестоящих по поверочной схеме, в первую очередь – вторичных эталоном, с наивысшей точностью для существующего уровня развития измерительной техники.
Различают следующие виды эталонов:
v Первичный – обеспечивает воспроизведение и хранение единицы с наивысшей в стране точностью.
v Специальный – обеспечивает воспроизведение единицы в особых условиях, в которых прямая передача размера единицы от первичного эталона с требуемой точностью не осуществима, и служит для этих условий первичным эталоном.
v Государственный – это первичный, или специальный эталон, официально утвержденный в качестве исходного для страны.
v Вторичные – хранит размер единицы, полученной путем сличения с первичным эталоном соответствующей физической величины. По своему метрологическому назначению, вторичные эталоны делятся:
o Эталон-копия – предназначен для передачи размера единицы рабочим эталонам.
o Эталон сравнения – применяется для сличения эталонов, которые по тем или иным причинам не могут быть непосредственно сличаемы друг с другом.
o Эталон-свидетель – предназначен для проверки сохранности и неизменяемости государственного эталона и замены его, в случае порчи или утраты.
Поверочные схемы средств измерения – представляют собой документ, который устанавливает соподчинение средств измерения участвующих в передаче размера единицы от эталона к рабочим средствам измерения, с указанием методов и погрешностей при передаче.
Различают государственные и локальныеповерочные схемы.
Поверка – это операция, заключающаяся в установлении пригодности средств измерения к применению на основании экспериментально определяемых метрологических характеристик и контроля их соответствия предъявляемым требованиям.
ПР 50.2.006-94
МИ 187-87
МИ 188-86
Схема 1. Системы передачи размера единицы величины.
Табл. 1. Эталоны, используемые в государственной поверочной схеме для средств измерений массы.
| Наименование средства измерения | Диапазон измерений | Погрешность |
| Государственный первичный эталон Национальные прототипы – копии, и международные – гири. | 1 кг | |
| Вторичный эталон –гири. | 1 кг | |
| Рабочий эталон нулевого разряда – гири. | От 1 до 500 г | |
| Рабочий эталон первого разряда – гири. | От 1 мг до 1 кг | |
| Рабочий эталон второго разряда – гири. | От 1 мг до 20 кг | |
| Рабочий эталон третьего разряда – гири. | От 1 мг до 20 кг | |
| Рабочий эталон четвертого разряда – гири. | От 5 мг до 2000 кг | |
| Рабочие средства измерения: Наборы гирь: Рабочие гири классов 1,2,3 Рабочие гири классов 4,5,6 | От 1 мг до 20 кг |
- средние квадратические отклонения результатов сличения (государственного первичного эталона с международным прототипом, эталона копии с государственным эталоном, рабочего эталона нулевого разряда с эталоном-копией).
Лекция №6 [15.10.2012]
Есть два способа воспроизведения единиц по признаку зависимости от технико-экономических требований:
1. Централизованный – с помощью единого для целой страны, или же группы стран, государственного эталона; Централизованно воспроизводятся все основные единицы и большая часть производных;
2. Децентрализованный– применим к производным единицам, сведения о размере которых не передаются непосредственным сравнением с эталоном.
Трансляция размера может производиться разными методами поверки.
Поверочные схемы бывают:
v Государственная поверочная схема – распространяется на все средства измерения данной физической величины, имеющиеся в стране. Она разрабатывается в виде государственного стандарта, состоящего из чертежа поверочной схемы, и текстовой части, содержащей пояснения к чертежу.
v Ведомственная поверочная схема– распространяется на средства измерения данной физической величины, подлежащие ведомственной поверке.
v Локальная поверочная схема – распространяется на средства измерения данной физической величины, подлежащие поверке в отдельном органе метрологической службы.
Подчиненность средств измерения при осуществлении поверок соответствует следующей схеме.
Виды поверок:
1. Первичная поверка – проводится при выпуске средства измерения из производства, или после ремонта, а так же при ввозе средств измерения из-за границы партиями. Поверке подвергается каждый экземпляр.
2. Периодическая поверка– выполняется через установленные интервалы времени (межповерочные интервалы). Ей подвергаются средства измерения, находящиеся в эксплуатации или на хранении.
3. Внеочередная поверка средства измерения– проводится до наступления срока периодической поверки в случаях:
a. Повреждения знака поверительного клейма или утере свидетельства о поверке.
b. Ввода в эксплуатацию средства измерения после длительного хранения.
c. Проведения повторной настройки при ударном воздействии на средство измерения, или при неудовлетворительной его работе.
d. Отправке потребителю средств измерения. Не реализованных по истечению срока, равного половине межповерочного интервала.
4. Инспекционная поверка –проводится органами ГМС (Государственной Метрологической Службы) при осуществлении государственного надзора или ведомственного контроля за состоянием и применением средства измерения. Допускается проводить не в полном объеме, предусмотренном методике поверки.
Методы проведения поверок:
1. Сличением с более точной мерой – посредством компарирующего прибора.
2. Измерением эталонным средством измерения величины, воспроизводимой (градуировка).
3. Способом калибровки, когда с более точной мерой сличается лишь дна мера из набора, или одна из меток шкалы многозначной меры.
Аккредитация предусматривает следующие этапы:
1. Экспертиза документов.
2. Аттестация метрологической службы комиссией.
3. Принятие решения об аккредитации по результатам экспертизы.
4. Оформление регистрация и выдача ГосСтандартом аттестата на срок до пяти лет.
Относительная погрешность -отношение абсолютной погрешности к истинному значению измеряемой величины. , где предел допускаемой оценочной погрешности на заданном промежутке; xk – конечное значение диапазона измерения; c и d – положительные числа.
Приведенная погрешность - нормирующее значение, в тех же значениях что и ∆.
Нормирующее значение – это условно принятое в зависимости от типа измерительного прибора значение, которое принимается равным верхнему пределу измерений (в случае, если нижний пределе измерений – нулевое значение односторонней шкалы прибора).
Задача:найти значение абсолютной, относительной и приведенной погрешности вольтметра с верхним пределом измерений 150 В, если при действительном измеряемого напряжения 120,6 В показания вольтметра – 120 В.
ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ:
1. Погрешность измерения и принцип измерения Гейзенберга –
2. Погрешность косвенных воспроизводимых измерений –
3. Погрешность прямых измерений –
4. Погрешность косвенных невоспроизводимых –
5. Субъективные\операторные\личные погрешности –
6. Прогрессирующая (дрейфовая) погрешность –
7. Аддитивная погрешность –
8. Мультипликативная погрешность –
Лекция №7 [22.10.2012]
1. По источнику возникновения:
· Погрешность метода
· Погрешность инструмента
· Погрешность субъективности
2. По условию проведения измерений:
· Основная
· Дополнительная
3. По характеру проявления:
· Систематическая
· Случайная
· Грубая (промах)
4. От временного характера измеряемой величины:
· Статическая
· Динамическая
5. По способу выражения:
· Абсолютная
· Относительная
· Приведенная
Калибровка средства измерения – совокупность операций, выполняемых с целью определения и подтверждения действительных значений метрологических характеристик, и пригодности к применению средств измерения, не подлежащих государственному метрологическому контролю и государственному метрологическому надзору. Для этого разработана Российская Система Калибровки (РСК), направленная на обеспечение единства измерения в сферах, не подлежащих государственному метрологическому контролю и государственному метрологическому надзору.
Деятельность Российской Системы Калибровки:
1. Регистрация органов, осуществляющих аккредитацию метрологических служб юридических лиц на право проведения калибровочных работ.
2. Аккредитация метрологических служб юридических лиц на проведение калибровочных работ.
3. Калибровка средств измерения.
4. Установка основных принципов и правил Российской Системы Контроля.
5. Инспекционный контроль за соблюдением требований к проведению калибровочных работ.
Организация, выполняющая калибровочные работы должна иметь:
1. Поверенные средства калибровки (эталоны и другие установки).
2. Документы, регламентирующие организацию и проведение калибровочных работ.
3. Профессионально подготовленный и квалифицированный персонал.
4. Помещения, удовлетворяющие нормативным требования.
Класс точности средства измерения – это обобщенная характеристика данного средства измерения, определяемая пределами основной и дополнительной погрешностей, а так же другими характеристиками средств измерения. Влияющими на точность, значения которых устанавливаются в стандартах, или в другой технической документации.
Основная погрешность – это погрешность средства измерения, соответствующая нормальным условиям применения средства измерения.
Дополнительная погрешность – составляющая погрешности средства измерения, возникающая вследствие отклонения какой либо из влияющих величин от нормального её значения, или вследствие ее выхода за пределы установленные для нормальных условий.
Табл. 7.1 Обозначение классов точности в документации и на средствах измерения.
| Формула для определения пределов допускаемой основной погрешности | Пределы допускаемой основной погрешности | Обозначение классов точности | |
| В документации | На средстве измерения | ||
| Абсолютная | При измерении постоянного тока | Класс точности: М | М |
| При линейном измерении изменяющегося напряжения , мВ | Класс точности: С | С | |
| Приведенная | Класс точности: 1,5 Класс точности: 0,5 | 1,5 0,5 | |
| Относительная | Класс точности: 0,5 | ü Или 0,5 | |
| Класс точности: 0,02 /0,01 | 0,02 / 0,01 |
∆ - Пределы допускаемой основной погрешности, выраженной в единицах измеряемой величины на входе (выходе) или условно в делениях шкалы.
X – значения измеряемой величины на входе\выходе измеряемой величины, или число делений, отсчитанных по шкале.
a, b – положительные числа. Не зависящие от X.
Если нормирующее значение выражено в единицах измерения на входе\выходе средства измерения.
Если нормирующее значение Х определяется нормирующей ее частью.
Xk – больший по модулю из пределов измерения.
Лекция №8 [29.10.2012]
Задача 8.1: указатель отсчетного устройства вольтметра класса точности 0.5, шкала которого приведена на рисунке 8.1 показывает 124 В. Чему равно измеряемое напряжение?
| Рисунок 8.1 |
И результат будет представлен в виде,
Задача 8.2:замерено давление в 100 кПа двумя манометрами 0,2 и 1,0 с пределами измерения 600 и 100 кПа соответственно. Какой манометр показывает давление более точно?
Решение:
Следовательно, второй прибор показывает точнее.
Прочитать закон об обеспечении единства измерений.
Лекция №9 [05.10.2012]
Государственный метрологический контроль и надзор (ГМК и Н), осуществляемые с целью проверки соблюдения метрологических правил и норм, распространяются па следующие сферы деятельности:
- здравоохранение, ветеринарию, охрану окружающей среды, обеспечение без-опасности труда;
- торговые операции и взаимные расчеты между покупателем и продавцом, в том числе на операции с применением игровых автоматов и устройств;
- государственные учетные операции;
- обеспечение обороны государства;
- геодезические и гидрометеорологические работы;
- банковские, налоговые, таможенные и почтовые операции;
- производство продукции, поставляемой по контрактам для государственных нужд в соответствии с законодательством Российской Федерации;
- испытания и контроль качества продукции в целях определения соответствия обязательным требованиям государственных стандартов Российской Федерации;
- обязательная сертификация продукции и услуг;
- измерения, проводимые по поручению органов суда, прокуратуры, арбитражного суда, государственных органов управления Российской Федерации;
- регистрация национальных и международных спортивных рекордов.
Основные направления сферы распространения закона «Об обеспечении единства измерений»:
1) установление правовых основ обеспечения единства измерений в Российской Федерации;
2) защита прав и законных интересов граждан, общества и государства от отрицательных последствий недостоверных результатов измерений;
3) обеспечение потребности граждан, общества и государства в получении объективных, достоверных и сопоставимых результатов измерений, используемых в целях защиты жизни и здоровья граждан, охраны окружающей среды, животного и растительного мира, обеспечения обороны и безопасности государства, в том числе экономической безопасности;
4) содействие развитию экономики Российской Федерации и научно-техническому прогрессу.
Примерами средств измерений, являющимися объектами ГМКиН, могут быть:
• здравоохранение - СИ кровяного давления, медицинские термометры, аналитические весы, шприцы, камеры и приборы счёта клеток и т.д.;
• в области охраны ОС - дозиметры для контроля уровня радиации, шумомеры, шинные манометры для авто, приборы для измерения СО в выхлопных газах;
• в сфере торговых операций - СИ для контроля количества товара, в частности длины (метры, микрометры, штангенциркули), площади, объёма (бутылки и бочки с указанием минимального объёма, мерники, градуированные пробирки), массы (гири и весы различных типов).
Утверждение типа средства измерений – решение, выносимое органом государственной метрологической службы, свидетельствующее о соответствии средств измерений установленным требованиям и о пригодности его применения в сферах распространения государственного метрологического контроля и надзора.
Утверждение типа СИ является видом государственного метрологического контроля и проводится в целях обеспечения единства измерений в стране. Решение об утверждении типа принимается Росстандартом России по результатам обязательных испытаний средств измерений для целей утверждения их типа.
Поверительные клейма представляют собой знак, нанесенный на средство измерений, дополнительные устройства и/или техническую документацию и удостоверяющий, что поверка средства измерений проведена с удовлетворительными результатами, а также для защиты, при необходимости, средств измерений от любого несанкционированного доступа, включая регулировочные (юстировочные) устройства.
Поверительные клейма используют органы Государственной метрологической службы, Государственные научные метрологические центры Госстандарта России, а также метрологические службы юридических лиц, аккредитованные на право поверки средств измерений.
Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (стран СНГ) установлены следующие виды поверки:
1. Первичная поверка — поверка, выполняемая при выпуске средства измерений из производства или после ремонта, а также при ввозе средства измерений из-за границы партиями, при продаже.
2. Периодическая поверка — поверка средств измерений, находящихся в эксплуатации или на хранении, выполняемая через установленные межповерочные интервалы времени.
3. Внеочередная поверка — Поверка средства измерений, проводимая до наступления срока его очередной периодической поверки.
4. Инспекционная поверка — поверка, проводимая органом государственной метрологической службы при проведении государственного надзора за состоянием и применением средств измерений.
5. Комплектная поверка — поверка, при которой определяют метрологические характеристики средства измерений, присущие ему как единому целому.
6. Поэлементная поверка — поверка, при которой значения метрологических характеристик средств измерений устанавливаются по метрологическим характеристикам его элементов или частей.
7. Выборочная поверка — поверка группы средств измерений, отобранных из партии случайным образом, по результатам которой судят о пригодности всей партии.
8. Экспертная поверка — проводится при возникновении разногласий по вопросам, относящимся к метрологическим характеристикам, исправности средств измерений и пригодности их к применению.
Деятельность по надзору базируется на следующих принципах:
1. компетентность, честность, беспристрастность государственного инспектора;
2. административная и финансовая независимость органов государственного надзора от контролируемого субъекта;
3. соблюдение законности при проведении проверок;
4. гласность проводимых проверок и их результатов с сохранением коммерческой тайны предприятия.
Проверки проводят должностные лица Госстандарта России - государственный инспектор.
Основные задачи проверок:
1. определение соответствия выпускаемых СИ утверждённому типу;
2. определение состояния и правильности применения СИ, в том числе эталонов, применяемых для проверки СИ;
3. определение наличия и правильности применения аттестованных методик выполнения измерений;
4. контроль соблюдения метрологических правил и норм в соответствии с законом РФ « Об обеспечении единства измерений».
В соответствии со статьёй 20 закона инспекторы вправе беспрепятственно при предъявлении служебного удостоверения:
1. посещать объекты, где эксплуатируются, производятся, ремонтируются, продаются или хранятся СИ, применяемые в сферах распространения государственного метрологического надзора независимо от форм собственности объекта;
2. поверять СИ, проверять их состояние и условия применения, а также соответствие утверждённому типу;
3. проверять применение аттестованных методик выполнения измерения, состояние эталона;
4. использовать технические средства и привлекать персонал предприятия.
Метрологическая аттестация — это признание средства измерений (испытаний) узаконенным для применения (с указанием его метрологического назначения и МХ) на основании тщательных исследований метрологических свойств этого средства, проводится в соответствии с ГОСТ 8.326—89.
Метрологическая экспертиза – часть комплекса работ по метрологическому обеспечению и может быть частью технической экспертизы нормативной, конструкторской, технологической и проектной документации.
1925 – первый центральный орган по стандартизации «Комитет по Стандартизации при Совете Труда и Обороны» (Куйбышев).
1928 – Межгосударственный Совет по Стандартизации, Метрологии и Сертификации.
1993 – Закон «О стандартизации».
Д\З: Функции стандартизации: минимум 3. Задачи стандартизации: минимум 4.
Фактическая стандартизация – исторически сложившиеся правила и нормы государства (письменность, счет, архитектурный стиль, летоисчисление, календари, традиции и т.п.)
Официальная стандартизация – целенаправленная деятельность общества по созданию норм и правил, оформленных в виде стандартов и нормативных документов.
Нормативный документ – документ, устанавливающий правила, общие принципы или характеристики, касающиеся различных видов деятельности или их результатов.
Стандарт – нормативный документ по стандартизации, разработанный на основе консенсуса, принятый признанным (компетентным) органом, рекомендованный для всеобщего и многократного применения в отношении реально существующих, или потенциальных задач.
Стандарт – результат конкретной деятельности по стандартизации, выполненный на основе достижений науки, техники, практического опыта и принятой компетентной организации. Он может содержать:
· Ряд требований, подлежащих выполнению.
· Основную единицу (например, шкала Кельвина).
· Какой либо предмет для физического сравнения, например, эталон метра, килограмма и т.п., который является объектом стандартизации.
Объект стандартизации – продукция, работа, процесс и услуга, подлежащие или подвергшиеся стандартизации.
Цели стандартизации связаны с обеспечением:
1. Безопасность продукции и услуг для людей и окружающей среды.
2. Совместимость и взаимозаменяемость изделий.
3. Качество продукции, работ и услуг.
4. Единство измерений.
5. Экономия всех видов ресурсов.
6. Безопасность хозяйственных объектов.
7. Обороноспособности страны.
8. Уровни стандартизации:
a. Региональный
b. Национальный
Нормативными документами, согласно международной организации ИСО, МЭК являются:
1. Международные и региональные стандарты, ГОСТ РФ.
2. Документы технических условий.
3. Свод правил (рекомендательный характер).
4. Регламент (обязательный характер).
5. Общероссийские классификаторы техники и экономической информации.
6. Стандарты отраслей, предприятий, научно технических, инженерных обществ и других общественных объединений.
Виды стандартов:
1. Основополагающие.
2. Стандарты на продукцию и услуги.
3. Стандарты на работы и процессы.
4. Стандарты на методы контроля и испытаний.
Органы и службы по стандартизации:
1. Госстандарт.
2. Технические комитеты по стандартизации.
Основные работы, выполняемые при стандартизации:
1. Систематизация объектов явлений или понятий.
2. Кодирование и классификация технико-экономической информации.
3. Унификация сборочных деталей, узлов, агрегатов, машин, приборов.
4. Типизация конструкций, изделий и технологических процессов.
5. Агрегатирование машин и других изделий.
Принципы, определяющие научно-техническую организацию работ по стандартизации:
1. Принцип системности – совокупность взаимосвязанных элементов, функционирование которых приводит к выполнению поставленной цели с максимальной эффективностью и наименьшими затратами.
2. Обеспечение функциональной взаимозаменяемости стандартизированных изделий.
3. Научно-исследовательский принцип разработки стандартов - проведение специальных теоретических экспериментальных и опытно-конструкторских работ.
4. Принцип предпочтительности – для повышения уровня взаимозаменяемости, и уменьшения номенклатуры изделий и типа размеров заготовок.
5. Принцип прогрессивности и оптимизации стандартов – показатели, нормы, характеристики и требования должны соответствовать мировому уровню науки, техники и производства, и учитывать тенденцию развития.
6. Взаимоувязка стандартов.
7. Принцип минимального удельного расхода материалов.
Лекция №11 [19.11.2012]