 |
Основные теоретические положения для освоения материала темы
|
|
|
|
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Юго-Западный государственный университет»
(ЮЗГУ)
Кафедра дизайна и технологии изделий легкой промышленности
| УТВЕРЖДАЮ Первый проректор – проректор по учебной работе ____________Е.А. Кудряшов «__»______________2011 г. |
МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ, СЕРТИФИКАЦИЯ
Методические указания по выполнению лабораторных работ
для студентов специальностей 260901.65 и 260902.65 и направлений 260800.62 и 262200
Курск 2011
УДК 65.5
Составитель С.А. Данилова
Рецензент:
Кандидат технических наук, доцент Леонтьева Т.И.
Метрология, стандартизация, сертификация: методические указания по выполнению лабораторных работ / Юго-Зап.. гос. ун-т; сост.: С.А. Данилова Курск, 2011. 91с.: ил. 11, табл. 14, прилож. 2. Библиогр.: с. 52.
Содержит методические рекомендации по выполнению лабораторных работ по темам, рассматриваемым при изучении дисциплины «Метрология, стандартизация, сертификация», теоретические положения, необходимые для закрепления материала тем и приобретения навыков решения практических задач по ним, блоки тестовых заданий и задачи по темам лабораторных работ.
Методические указания соответствуют требованиям программы, утвержденной учебно-методическим объединением по специальностям технологии швейных изделий (УМО АМ).
Предназначены для студентов специальностей 260901.65, 260902.65 заочной формы обучения и направлений 260800.62, 262200.
Текст печатается в авторской редакции
Подписано в печать. Формат 60х84 1/16.
Усл.печ.л. 0,6. Уч.-изд.л. 0,5. Тираж 50 экз. Заказ. Бесплатно.
|
|
|
Юго-Западный государственный университет.
305040, г. Курск, ул. 50 лет Октября, 94.
СОДЕРЖАНИЕ
| Стр. | |
| Введение | |
| Лабораторная работа №1: Метрологические характеристики средств измерений | |
| Лабораторная работа №2: Метрологическая надежность средств измерений | |
| Лабораторная работа №3: Обработка результатов измерений физических величин при проведении исследований | |
| Лабораторная работа №4: Оценка эффективности работ по стандартизации и унификации. Принцип предпочтительности, определяющий научно-техническую организацию работ по стандартизации | |
| Заключение | |
| Библиографический список | |
| Приложение 1«Варианты тестовых заданий для проверки знаний по дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация»» | |
| Тема №1 «Основные понятия и термины метрологии» | |
| Тема№2 «Оценка погрешности и точности измерений» | |
| Тема №3 «Оценка метрологической надежности средств измерения» | |
| Тема №4 «Обработка результатов испытаний» | |
| Тема №5 «Оценка эффективности работ по стандартизации» | |
| Тема №6 «Метрологическое обеспечение. Стандартизация. Сертификация» | |
| Приложение 2 «Задачи по курсу дисциплины «Метрология, стандартизация и сертификация» |
ВВЕДЕНИЕ
Метрология – наука об измерениях, а измерения - один из важнейших путей познания.
Наука, промышленность, экономика и коммуникации не могут существовать без измерений. Результаты измерительных операций используются для обеспечения качества и технического уровня выпускаемой продукции, безопасной и безаварийной работы различного оборудования и средств измерений в различных областях деятельности человека.
По статистике, примерно 15% затрат общественного труда расходуется на проведение измерений, от 3 до 9% валового национального продукта передовых индустриальных стран приходится на измерения и связанные с ними операции.
|
|
|
На современном этапе развития мирового сообщества, характеризующегося высокими темпами интенсификации производства, применением взаимосвязанных систем машин и приборов, использованием широкой номенклатуры веществ и материалов, значительно возросли требования к специалистам в области метрологии и стандартизации. В этих условиях роль стандартизации как важнейшего звена в системе управления техническим уровнем и качеством продукции и услуг на всех этапах научных разработок, проектирования, производства, эксплуатации и утилизации имеет первостепенное значение.
В связи со сказанным, становится очевидным тот факт, что при изучении курса дисциплины «Метрология, стандартизация и сертификация» будущие специалисты в области легкой промышленности должны усвоить тот оптимальный объем знаний, умений и навыков, который смогут использовать в своей профессиональной деятельности в рамках решения задач по оптимизации качества продукции, процессов и работ и метрологического обеспечения производства при выпуске безопасной и функционально эффективной продукции.
Данные методические указания разработаны с целью обеспечения высокого уровня знаний, умений и навыков студентов и содержат необходимый для этого теоретический материал, систему тестовых заданий по темам лабораторных работ и задачи для практического закрепления знаний по метрологии и стандартизации.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1
МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ
Цель работы: Изучение метрологических характеристик средств измерений и приобретение навыков их определения
Методы изучения:
1) практический – в лаборатории кафедры;
2) теоретический – по учебной литературе.
ЗАДАНИЕ
Лабораторное задание выполняется в лаборатории университета
1. Ознакомиться, пользуясь теоретическими положениями темы, с основными метрологическими характеристиками средств измерений.
2. Используя эталонные гири (разновес), определить основные метрологические характеристики предложенного средства измерения.
ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ
1. Оформить отчет в соответствии с заданием.
|
|
|
2. По учебной литературе и конспекту лекций изучить соответствующий раздел.
3. Решить тестовые задания по рассматриваемой теме (Приложение 1, тема №2), представленные в приложении данных методических указаний.
4. Ответить на контрольные вопросы:
4.1. Назовите виды погрешностей средств измерений.
4.2.Как определяется абсолютная погрешность средства измерения?
4.3. Как определяется допустимая предельная относительная погрешность?
4.4. Какие характеристики включает в себя класс точности средств измерения?
4.5. Понятия: класс точности и класс погрешности средства измерения, какова взаимосвязь между ними?
4.6. В чем заключается нормирование метрологических характеристик?
4.7. Дайте определения метрологических характеристик: предел измерения, чувствительность, вариация, диапазон измерений средства измерения.
4.8. Задача: восстановите ряд классов погрешностей, соответствующих классам точности средств измерений.
4.9. Задача: стрелка прибора (амперметра) показывает 4А. Чему равна измеряема сила тока I?(рис.1).
Отсчетное устройство прибора
Рис. 1.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Сергеев А.Г, Латышев М.В., Терегеря В.В. Метрология, стандартизация и сертификация. Учеб. пособие. – Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Логос, 2005. – с. 122 – 177.
2. Шустов Ю.С., Плеханова С.В. Основы метрологии и измерительные приборы в текстильной промышленности. Учеб. пособие. – М.: МГТУ им. Косыгина, 2005. – 141 с.
3. Бузов Б.А. Управление качеством продукции, техническое регулирование и технический регламент, стандартизация и сертификация. Учеб. пособие. – М.: ИИЦ МГУДТ, 2005. – с. 88 – 91.
ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДЛЯ ОСВОЕНИЯ МАТЕРИАЛА ТЕМЫ
Для оценки пригодности средств измерений (СИ) к изменениям в известном диапазоне с известной точностью вводят метрологические характеристики с целью: обеспечения возможности установления точности измерений; достижения взаимозаменяемости средств измерений, сравнения средств измерений между собой и выбора нужных средств измерения по точности и другим характеристикам; определения погрешностей измерительных систем и установок на основе метрологических характеристик входящих в них средств измерений; оценки технического состояния средств измерений при поверке.
|
|
|
По ГОСТ 8.009-84 устанавливают перечень метрологических характеристик, способы их нормирования и формы представления.
На практике наиболее распространены следующие метрологические характеристики средств измерений:
- диапазон измерений – область значений измеряемой величины, для которой нормированы допускаемые пределы погрешности средств измерений;
- предел измерения – наибольшее и наименьшее значение диапазона измерения; для мер – это номинальное значение воспроизводимой величины;
- цена деления шкалы – разность значений величин, соответствующих двум соседним отметкам шкалы;
- чувствительность – отношение изменения сигнала Δy на выходе средства измерения к вызвавшему это изменение изменению Δx сигнала на входе (1) или отношение линейного или углового перемещения Δn указателя к изменению ΔА измеряемой величины, вызвавшему это перемещение (2)
, (1)
, (2)
Если Δn выражено числом деления шкалы, а ΔА – в единицах измерения шкалы прибора, то величина (с), обратная чувствительности, равняется цене одного деления шкалы
, (3)
- порог чувствительности – наименьшее значение измеряемой величины, вызывающее заметное изменение показаний прибора;
- вариация (гистерезис) – разность между показаниями средства измерения в данной точке диапазона измерения при возрастании и убывании измерений величины и неизменных внешних условиях
, (4)
где ХВ, ХY – значение измерений образцовыми средствами измерений при возрастании и убывании величины Х.
- градуировочная характеристика – зависимость между выходным и входным сигналом средства измерения, полученная экспериментально, способная изменяться под воздействием внешних и внутренних причин (например, скорости изменения измеряемой величины при измерении или инерции прибора);
- погрешность средства измерения – есть разность между показаниями средства измерения и истинными (действительными) значениями физической величины; все погрешности средств измерений в зависимости от внешних условий делятся на основные и дополнительные;
- основная погрешность – это погрешность средства измерения при нормальных условиях эксплуатации;
- дополнительная погрешность средства измерения – это погрешность средства измерения в рабочих условиях, зачастую отличающихся от нормальных более широким диапазоном влияющих величин;
|
|
|
- предел допускаемой погрешности – наибольшая погрешность, вызываемая изменением влияющей величины, при которой средство измерения по технически требованиям может быть допущено к применению;
- суммарная абсолютная погрешность средства измерения при влияющих факторах
, (5)
где Δ0 – основная погрешность средства измерения; Δi – дополнительная погрешность, вызванная изменением i - го влияющего фактора.
Иногда дополнительную погрешность нормируют в виде коэффициента, указывающего, «на сколько» или «во сколько» изменяется погрешность при отклонении номинального значения. (например, указание, что температурная погрешность вольтметра составляет ± 1% на 10 0С, означает, что при изменении среды на каждые 10 0С добавляется дополнительная погрешность 1%).
- систематическая погрешность – это составляющая общей погрешности, которая остается постоянной или закономерно изменяется при многократных измерениях одной и той же величины;
- случайная погрешность – это составляющаяобщей погрешности, изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же величины случайным образом;
- статическая погрешность – возникает при изменении постоянных величин после завершения переходных процессов в элементах средства измерения;
- динамическая погрешность – разность между погрешностями средства измерения в динамическом режиме и его статической погрешностью;
- абсолютная погрешность – разность между показанием (х) средства измерения и действительным значением (хД) измеряемой величины
, (6)
- относительная погрешность – отношение абсолютной погрешности к действительному хД значению, выраженное в процентах
, (7)
Эта формула показывает, что для одного и того же средства измерения δ уменьшается с ростом хД и приближается к ∞ при хД →0.
Указание только абсолютной погрешности не позволяет сравнивать между собой по точности средства измерения с разным пределом измерений, а указание относительной погрешности также ограничено из-за непостоянства величины δ. Поэтому получило большое распространение нормирование приведенной погрешности как отношение Δ к нормируемому значению хN (в %):
, (8)
Нормируемое значение выбирают в зависимости от вида и характера шкалы прибора.
Качество измерений принято оценивать величиной предельной относительной погрешности gm (таблица 1).
Таблица 1.
Характеристики качества измерений средств измерений
| Характеристика качества измерений | Предельная относительная погрешность, gm, % |
| очень хорошее | менее 1 |
| среднее | от 1 до 5 |
| низкое | более 5 |
- показатель точности средства измерения – величина, обратная предельной относительной погрешности gm, выраженной в процентах
, (9)
Для всех средств измерения можно установить единые классы точности, определяемые в зависимости от величины максимального показателя точности.
- класс точности средства измерения – это обобщенная метрологическая характеристика, определяющая различные свойства средства измерения; класс точности уже включает систематическую и случайную погрешности, может включать вариацию показаний и величину нестабильности (процентное изменение значения меры в течение года); класс точности не является непосредственной характеристикой точности измерений, выполняемых с помощью средства измерения, поскольку точность измерения зависит и от метода измерения, взаимодействия средства измерения с объектом, условий измерения и т.д.; определяя класс точности средства измерения нормируют, прежде всего, пределы допускаемой основной погрешности, пределы допускаемой дополнительной погрешности устанавливают в виде дольного (кратного) значения допускаемой основной погрешности; класс точности средства измерения присваивают при его разработке по результатам государственных приемочных испытаний (классы и показатели точности приборов приведены в таблице 2).
Таблица 2.
Показатели точности приборов различных классов
| Класс точности | Показатель точности, не менее | Класс точности | Показатель точности, не менее |
| 5а | 100000=1,0·105 | 2а | 100=1,0·102 |
| 5б | 50000=0,5·105 | 2б | 50=0,5·102 |
| 5в | 20000=0,2·105 | 2в | 20=0,2·102 |
| 4а | 10000=1,0·104 | 1а | 10=1,0·101 |
| 4б | 5000=0,5·104 | 1б | 5=0,5·101 |
| 4в | 2000=0,2·104 | 1в | 2=0,2·101 |
| 3а | 1000=0,1·103 | 0а | 1=1,0·100 |
| 3б | 500=0,5·103 | 0б | 0,5=0,5·100 |
| 3в | 200=0,2·103 | 0в | 0,2=0,2·100 |
*Примечание: 1. Чем выше числовое обозначение класса точности прибора, тем он точнее. 2. Буквенное обозначение (а,б,в) – соответствует множителям (1,0; 0,5; 0,2), на которые множится для определения точности величина, полученная после возведения десяти в степень, равную числовому обозначению класса точности прибора. 3. Для обозначения классов точности приборов применяют также числовое значение предельной относительной погрешности, выраженной в процентах. Такое обозначение называют классами погрешности приборов. 4. Зависимость между классами точности и классами погрешности приборов будет иметь вид:
| Класс точности | 2б | 2в | 1а | 1б | 1в | 0а | 0б |
| Класс погрешности | 0,02 | 0,05 | 0,1 | 0,2 | 0,5 | 1,0;1,5 | 2,5;4,0 |
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2
|
|
|
