Презентация по дисциплине Метрология, стандартизация и сертификация

Краткий конспект лекциипо дисциплине:«МЕТРОЛОГИЯ, стандартизация и сертификация» Разработал: Червонцева М.А. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯМетрология – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.В переводе с греческого: «metro» - мера; «logos» - «учение» Измерение – совокупность операций, выполняемых с помощью специального технического средства, хранящего единицу величины и позволяющего сопоставить измеряемую величину с ее единицей и получить значение этой величины.Это значение называют – результатом измерения Величина – это свойство, которое может быть выделено среди других свойств и оценено тем или иным способом, в том числе количественно. Объект измерения – физическая величина (вес, длина пути, сила тока), нефизическая величина – связано с термином «измерение» в экономике, информатике, управлении качеством. Истинное значение физической величины – значение, которое идеальным образом отображало бы в качественном и количественном отношениях соответствующее свойство объекта.Действительное значение физической величины – значение, найденное экспериментальным путем и настолько приближающееся к истинному, что может быть использовано вместо него. Эталон единицы величины – средство измерения, предназначенное для воспроизведения и хранения единицы величины с целью передачи ее другим средствам измерений данной величины.Для характеристики качества измерений устанавливаются следующие свойства измерений: точность, сходимость измерений Точность измерений средствами измерений определяется их погрешностью.Точность – свойство измерений, отображающее близость их результатов к истинному значению измеряемой величины.Высокая точность измерений соответствует малым погрешностям СИ. Погрешность – это разность между показаними СИ и истиным (действительным) значением измеряемой физической величины.(Погрешности измерений приводятся в технической документации на СИ).Сходимость – свойство измерений, отражающее близость друг к другу результатов измерений, выполняемых в одинаковых условиях, одним и тем же оператором. Все приведенные выше понятия обобщают понятие – ЕДИНСТВО ИЗМЕРЕНИЙВ России, как и в большинстве стран мира, узаконенными единицами являются единицы величин Международной системы единиц, принятой Международной организацией метрологии. Классификация измеренийПрямые измерения - измерения, при которых искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных (измерение массы на весах).Равноточные измерения – ряд измерений некоторой величины, сделанных при помощи средств измерений (СИ), обладающих одинаковой точностью, в одинаковых исходных условиях. Статические измерения – это измерения постоянной, неизменной физической величины. (Примером такой постоянной во времени физической величины может служить длина земельного участка).Технические измерения – измерения, выполняемые техническими средствами измерений.Метрологические измерения – измерения, выполняемые с использованием эталонов. Измерительные шкалыФизические величины Измеряемые Оцениваемые(Нефизические величины могут быть только оценины) Шкала наименований – не содержит нуля и единиц измерений (атлас цветов). Процесс измерения заключается в визуальном сравнении . Шкала порядка – размеры измеряемых величин расположены в порядке возрастания или убывания (знания например измеряют неудв., удв. и т.д.)Так же точками шкалы порядка могут быть приняты цифры, называемые баллами. (интенсивность землетрясений измеряются по бальной шкале) Шкала интервалов – состоит из одинаковых интервалов, имеет единицу измерения и произвольно выбранное начало – нулевую точку. (температурные шкалы Цельсия и Фарингейта). 00С = 320F Шкала отношений – имеет естественное нулевое значение, а единица измерения устанавливается по согласованию. (Шкала веса, начинается от нуля, но может быть градуирована по-разному, в зависимости от требуемой точности – бытовые и аналитические весы). Средства измеренийСредство измерений (СИ) – это устройство, предназначенное для измерений, вырабатывающее сигнал (показание), несущий информацию о значении измеряемой величины.Измерительный прибор – средство измерений, вырабатывающее информационный сигнал в такой форме, которая была бы понятна для непосредственного восприятия наблюдателем. Измеритель параметров электрических сетейИзмеритель статического электричества Контрольно-измерительный прибор давленияЛинейки Показывающее устройство(индикатор часового типа)Шкала Указатель Промежуток между двумя соседними отметками шкалы называется делением шкалыЦена деления шкалы – это разность значений величины, соответствующих двум соседним отметкам шкалы средства измерения. Решение задач при работе с измерительными приборамиПример:Равномерная шкала милливольтметра имеет 100 интервалов (N=100). Нижний предел измерения Uн = -30мВ , верхний предел Uв = +35мВ. Определить цену деления и чувствительность милливольтметра. Решение задач при работе с измерительными приборамиПример:На индикаторе часового типа при измерении прогиба конструкции начальный отсчет – 252, конечный отсчет – 764. Цена деления на шкале индикатора – 0.01 мм. Определить значение измеренного прогиба. Каждое СИ характеризуется диапазоном показаний и диапазоном измеренийДиапазон показаний – область значения шкалы, ограниченная ее начальным и конечным делениями.Диапазон измерений – область значений физической величины, в пределах которой нормированы допустимые погрешности средства измерения. Измерительный преобразователь – также средство измерений, которое производит информационный измерительный сигнал в форме, удобной для хранения, просмотра и трансляции по каналам связи, но не доступной для непосредственного восприятия. Измерительный преобразователь переменного тока и напряженияВиброизмерительный преобразователь Принцип работы преобразователя Чувствительность измерительного прибора – отношение изменения сигнала на выходе СИ к вызывающему его изменению измеряемой величины.Коэффициент преобразования измерительного преобразователя – отношение сигнала на выходе измерительного преобразователя, отображающего измеряемую величину, к вызывающему его сигналу на входе преобразователя. Средства для измерения и контроля линейных размеров(измерительные линейки,штангенинструмент и микрометрический инструмент) Измерительные линейки – относятся к штриховым мерам и предназначены для измерения размеров изделий прямым методом. Поверку линеек, т.е. определение погрешности нанесения штрихов производят путем сравнения с об- разцовыми измерительными ли- нейками, которые называют штри- ховыми мерами. Погрешность сравнения не должна превышать 0,01 мм. Штангенинструмент предназначен для измерений абсолютных линейных размеров наружных и внутренних поверхностей. А также для воспроизведения размеров при разметке деталей.(штангенциркули, штангенглубиномеры, штангенрейсмасы) Штангенциркульа – для измерения наружных и внутренних размеров, а также глубин;б – слесарных;В – для измерения только наружных и внутренних диаметров. Штангенглубиномеры – принципиально не отличаются от штангенциркулей и применяются для измерения глубины отверстий и пазов.Штангенрейсмасы – являются основным инструментом при разметке деталей и определения их высоты.(Конструкция и принцип штангенрейсмаса принципиально не отличаются от конструкции и принципа действия штангенциркуля) Микрометрические инструменты – предназначены для абсолютных измерений наружных и внутренних размеров, высот уступов, глубин отверстий и пазов.Принцип действия основан на использовании винтовой пары («винт – гайка»). Приборы для статических испытаний Прогибомеры и индикаторы часового типа(предназначены для определения линейных перемещений отдельных точек конструкции);Клинометры (для измерения угловых перемещений (углов поворота));Тензометры и компораторы (для определения деформаций отдельных волокон на небольшом участке элемента конструкции);Сдвигомеры (фиксируют деформации смещения параллельных волокон на сдвиге) ПрогибомерВ прогибомерах с проволочной связью проволока прикрепляется к испытываемой конструкции, а на свободном конце подвешен груз (1-3 кг). Клинометры – приборы для определения углов поворота – измеряют тангенсы углов.Клинометры представляют собой устройства близкие к геодезическим. Тензометры – механические приборы для измерения деформации в волокнах – измеряют удлинение или укорочение волокон элементаМеханический тензометрЭлектронный тензометр Интерферометризмеряет длину волны света ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ Погрешность результата измерения – это отклонение результата измерения от истинного (или действительного) значения величины.Погрешность средства измерения – разность между показанием СИ и истинным (действительным) значением измеряемой физической величины. По характеру проявления погрешности делятся на: Случайные Систематические Грубые погрешности (промахи) Случайная погрешность – погрешность изменяющаяся случайным образом в серии повторных измерений одного и того же размера физической величины, проведенных с одинаковой тщательностью и в одинаковых условиях.В появлении таких погрешностей нет закономерностей(случайные погрешности неизбежны, неустранимы и всегда присутствуют в результате измерения) Систематическая погрешность – погрешность, остающаяся постоянной или закономерно меняющейся при повторных измеренияхТакая погрешность может быть предсказана. Обнаружена и благодаря этому устранена введением соответствующей поправки(зависит от технологических и конструктивных особенностей средств измерений и условий их применения) Грубая погрешность (промах) – погрешность отдельного измеренияИсточником грубых погрешностей могут быть ошибки допущенные оператором во время измерения – неправильный отсчет по шкале измерительного прибора, неправильная запись результата наблюдения и неисправности в аппаратуре(обычно исправляются путем повторных измерений) МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ На практике все результаты измерений являются величинами, значения которых поддаются счету.Обычно приходится иметь дело с количеством измерений ограниченного объема – два-три десятка измерений.Это связано с дороговизной и сложностью постановки каждого опыта.В среднем ошибка тем больше, чем меньше число опытов. Определение погрешности измеренийСреднее арифметическое значение:Среднее квадратичное отклонение измеряемой величины: Чтобы дать представление о точности и надежности оценки среднего арифметического показателя, пользуются доверительным интервалом и доверительной вероятностьюГраницы доверительного интервала вычисляют по формулеГде - наибольшая вероятная ошибка при оценке истинного значения (половина доверительного интервала). В этой формуле параметр зависящий от доверительной вероятности и количества независимых отсчетов при измеренияхСреднее квадратичное отклонение среднего арифметического Обработка измерений при малом числе отсчетовПример:При измерении физической величины было произведено 9 отсчетов. Определить окончательный результат измерения, его квадратичное отклонение и доверительный интервал отклонения результата измерений от наиболее вероятного значения с доверительной вероятностью 0,96.В результате измерений получен ряд значений:60,8; 61,6; 65,2; 64,2; 64,1; 63,4; 64,7; 63,4; 64,7; 64,4; 62,1 Определение границ доверительного интервала при заданной доверительной вероятностиПример:В результате проведенных измерений (количество измерений более 30) нашли наиболее вероятное содержание цемента в сухой смеси 21,9%. При этом доверительный интервал погрешности измерения для доверительной вероятности 0,683 составил ±0,5%. Определить границы доверительного интервала при доверительной вероятности 0,95, если известно, что закон распределения погрешностей нормальный. Обнаружение грубых ошибок при выполнении измеренийОбнаружить грубые ошибки можно используя «правило трех сигм».Если одно или несколько значений измеренных величин отличаются от выборочного среднего более чем на 3σ, то эти отсчеты следует считать ошибкой и исключить Пример:15 независимых числовых значений результата измерений прогиба балки в мм. Определить, не допущено ли грубых ошибок при выполнении измерений.20,80; 20,81; 20,78; 20,81; 20,80; 20,81; 20,77; 20,65; 20,78; 20,81; 20,80; 20,79; 20,77; 20,77; 20,78