Метрология, стандартизация и сертификация Доцент кафедры АТП Кандидат технических наук Кравченко Евгений Владимирович. - презентация

1 Метрология, стандартизация и сертификация Доцент кафедры АТП Кандидат технических наук Кравченко Евгений Владимирович

2 ЧАСТЬ 1 МЕТРОЛОГИЯ Основная литература Метрология, стандартизация и сертификация: учебное пособие / Е.В. Кравченко, Ю.К. Кривогузова, И.П. Озерова Страницы 6-58

3 МЕТРОЛОГИЯ Содержание раздела 1.1 Основные понятия 1.2. Виды и методы измерений 1.3. Погрешности измерений 1.4. Статистическая обработка экспериментальных данных 1.5. Средства измерений –1.5.1 Метрологические характеристики средств измерений –1.5.3 Электрические измерения и приборы 1.6. Метрологическое обеспечение

4 МЕТРОЛОГИЯ Основные понятия Метрология – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. Метрология включает в себя три раздела: 1.теоретическая метрология; 2.законодательная метрология; 3.прикладная (практическая) метрология.

5 МЕТРОЛОГИЯ Основные понятия 1.Основные физические величины 2.Производные единицы системы 3.Внесистемные единицы –допускаемые наравне с единицами СИ; –допускаемые к применению в специальных областях; –временно допускаемые; –устаревшие (недопускаемые).

6 МЕТРОЛОГИЯ Основные понятия

7 Эталон – это техническое средство, обеспечивающее воспроизведение и (или) хранение единицы с целью передачи информации о ее размере средствам измерений, выполненное по особой спецификации и официально утвержденное в установленном порядке в качестве эталона. Первичные; Специальные.

8 МЕТРОЛОГИЯ Основные понятия Шкала физической величины Размер физической величины Значение физической величины: Истинное; Действительное. Вспомогательная физическая величина Средство измерений

9 МЕТРОЛОГИЯ Виды и методы измерений измерение – это нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств. Основные характеристики измерений: принцип измерения, метод измерения, погрешность, точность, достоверность измерений.

10 МЕТРОЛОГИЯ Виды и методы измерений

11

12 МЕТРОЛОГИЯ Погрешности измерений Погрешность измерения – это отклонение результата измерения от действительного значения измеряемой величины

13 МЕТРОЛОГИЯ Виды и методы измерений

14

15 МЕТРОЛОГИЯ Погрешности измерений Абсолютная погрешность представляет собой разность измеренного и действительного значений измеряемой величины: Хп-измеренное значение физической величины, Хд- действительное значение физической величины. Абсолютная погрешность измеряется в единицах измерения измеряемой физической величины.

16 МЕТРОЛОГИЯ Погрешности измерений относительная погрешность выражается в относительных единицах или процентах.

17 МЕТРОЛОГИЯ Погрешности измерений Приведенная относительная погрешность

18 МЕТРОЛОГИЯ Погрешности измерений В зависимости от изменения значения измеряемой величины погрешности разделяют: аддитивную, мультипликативную, гистерезисную

19 МЕТРОЛОГИЯ Статистическая обработка экспериментальных данных

20 МЕТРОЛОГИЯ Статистическая обработка экспериментальных данных По количеству, измерения разделяются на: Однократные (Р ГСИ. Измерения прямые однократные. Оценивание погрешностей и неопределенности результата измерений) Неоднократные (ГОСТ Р ИЗМЕРЕНИЯ ПРЯМЫЕ МНОГОКРАТНЫЕ. Методы обработки результатов измерений )

21 МЕТРОЛОГИЯ Статистическая обработка экспериментальных данных Однократные измерения. Термины границы неисключенной систематической погрешности измерений: Границы интервала, внутри которого находится неисключенная систематическая погрешность измерений. однократное измерение: Измерение, выполненное один раз. неопределенность (измерений): Параметр, связанный с результатом измерений и характеризующий рассеяние значений, которые могли бы быть обоснованно приписаны измеряемой величине (по РМГ 43).

22 МЕТРОЛОГИЯ Статистическая обработка экспериментальных данных Однократные измерения. Стандартную неопределенность, оцениваемую по типу А, вычисляют по формуле

23 МЕТРОЛОГИЯ Статистическая обработка экспериментальных данных Однократные измерения. Стандартную неопределенность, оцениваемую по типу В, вычисляют по формуле

24 МЕТРОЛОГИЯ Статистическая обработка экспериментальных данных Однократные измерения. Термины Расчет погрешности измерения напряжения показывающим прибором Однократное измерение напряжения на участке электрической цепи сопротивлением =4 Ом. Априорные данные об исследуемом объекте Участок электрической цепи представляет собой соединение нескольких резисторов, имеющих стабильное сопротивление. Ток в цепи - постоянный. Измерение выполняют в сухом отапливаемом помещении температурой до 30 °С при магнитном поле до 400 А/м. Предполагаемое падение напряжения на участке цепи, не превышающее 1,5 В, постоянно. Для измерения выбирают вольтметр класса точности 0,5 по ГОСТ 8711 (приведенная погрешность 0,5%) с верхним пределом диапазона измерений =1,5 В. Вольтметр имеет магнитный экран. Некоторый запас по точности средства измерений необходим из-за возможного наличия дополнительных погрешностей, погрешности метода и т.д.

25 МЕТРОЛОГИЯ Статистическая обработка экспериментальных данных Функции распределения случайной величины: нормальная, треугольная, трапециевидная, равномерная, антимодольная, Релея.

26 МЕТРОЛОГИЯ Статистическая обработка экспериментальных данных Математическое ожидание Дисперсия Среднеквадратическое отклонение

27 МЕТРОЛОГИЯ Статистическая обработка экспериментальных данных Исключение систематической погрешности Закон распределения Стьюдента Определение грубых погрешностей Правило трех сигм Метод доверительных интервалов

28 МЕТРОЛОГИЯ Средства измерений Средство измерений – техническое средство, используемое при измерениях и имеющее нормированные метрологические характеристики

29 МЕТРОЛОГИЯ Средства измерений

30 По принципу действия измерительные устройства разделяют на механические, электромеханические, электронные и т.д. По виду измеряемой величины или измерительного сигнала: аналоговые и цифровые. Различают автоматические и автоматизированные средства измерений. По положению в измерительной системе различают первичный и промежуточный измерительные преобразователи.

31 МЕТРОЛОГИЯ Средства измерений

32

33 МЕТРОЛОГИЯ Метрологические характеристики средств измерений Метрологической характеристикой средства измерения называется характеристика, влияющая на результат и на погрешность. нормируемые метрологические характеристики, действительные метрологические характеристики.

34 МЕТРОЛОГИЯ Метрологические характеристики средств измерений Перечень основных нормируемых метрологических характеристик: пределы измерений, предел шкалы; цена деления шкалы аналогового прибора или минимальная цена деления в случае неравномерной шкалы; выходной код, число разрядов кода, номинальная цена единицы наименьшего разряда для цифровых средств измерений;

35 МЕТРОЛОГИЯ Метрологические характеристики средств измерений номинальная статическая характеристика преобразования измерительного преобразователя; погрешность средства измерения; вариация показаний прибора или выходного сигнала преобразователя; динамические характеристики средства измерения; наибольшие допустимые изменения метрологических характеристик средств измерения в рабочих условиях применения.

36 МЕТРОЛОГИЯ Метрологические характеристики средств измерений номинальная статическая характеристика

37 МЕТРОЛОГИЯ Метрологические характеристики средств измерений Динамические характеристики средств измерений импульсная характеристика, являющаяся реакцией системы на дельта-функцию переходная характеристика – реакция системы на единичный ступенчатый сигнал

38 МЕТРОЛОГИЯ Метрологические характеристики средств измерений Класс точности - обобщенная характеристика данного типа средств измерений, отражающая уровень их точности, выражаемая пределами допускаемых основных и дополнительных погрешностей, а также другими характеристиками, влияющими на точность. Пределом допускаемой погрешности средства измерений называется наибольшее значение погрешности средства измерений, устанавливаемое нормативным документом для данного типа средств измерений, при котором оно еще признается годным к применению.

39 МЕТРОЛОГИЯ Метрологические характеристики средств измерений

40 Класс точности - обобщенная характеристика данного типа средств измерений, отражающая уровень их точности, выражаемая пределами допускаемых основных и дополнительных погрешностей, а также другими характеристиками, влияющими на точность. Пределом допускаемой погрешности средства измерений называется наибольшее значение погрешности средства измерений, устанавливаемое нормативным документом для данного типа средств измерений, при котором оно еще признается годным к применению.

41 МЕТРОЛОГИЯ Метрологические характеристики средств измерений Процедура подтверждения соответствия метрологических характеристик средств измерений Поверка СИ Калибровка СИ

42 МЕТРОЛОГИЯ Электрические измерения и приборы Задачей электрических измерений является нахождение значений физических величин опытным путем с помощью специальных электротехнических средств и выражение этих значений в принятых единицах

43 МЕТРОЛОГИЯ Электрические измерения и приборы Электроизмерительные приборы классифицируют по ряду признаков: по точности (технические средства измерения, эталоны), по назначению: амперметры, вольтметры, ваттметры, омметры и другие.

44 МЕТРОЛОГИЯ Электрические измерения и приборы Определение момента (М) электромеханических СИ M = F(x, α) По способу создания вращающего момента: »магнитоэлектрические, »электромагнитные, »электродинамические, »электростатические, »индукционные

45 МЕТРОЛОГИЯ Электрические измерения и приборы Масштабные измерительные преобразователи: шунты, делители напряжения, измерительные трансформаторы тока и напряжения, измерительные усилители.

46 МЕТРОЛОГИЯ Теплотехнические измерения и приборы

47 Конструкция ТЭП

48 МЕТРОЛОГИЯ Теплотехнические измерения и приборы Условные обозначения НСХ и характеристики ТЭП Тип ТП: Буквенное обозначение НСХ: - платинородий-платиновые ТПП 13 R - платинородий-платиновые ТПП 10 S - платинородий-платинородиевые ТПР В - железо-константановые ТЖК (железо-медьникелевые) J - медь-константановые ТМКн (медь-медьникелевые) Т - нихросил-нисиловые ТНН (никельхромникель-никелькремниевые) N - хромель-алюмелевые ТХА (никельхром-никельалюминиевые) К - хромель-константановые ТХКн (никельхром-медьникелевые) Е - хромель-копелевые ТХК L - медь-копелевые ТМК М - сильх-силиновые ТСС I - вольфрамрений-вольфрамрениевые ТВРА-1, А-2, А-3

49 МЕТРОЛОГИЯ Теплотехнические измерения и приборы Тип ТПС Номинальное Сопротивление R 0Н при 0 °С, Ом Условные обозначения НСХ ТПС Диапазон измеряемых температур, ° С ТСП П (Pt1) 10П (Pt10) 50П (Pt50) 100П (Pt100) 500П (Pt500) –260 ÷ +850 ТСМ М (Cu10) 50М (Cu50) 100М (Cu100) –200 ÷ +200 ТСН100100Н (Ni100)–60 ÷ +180 Условные обозначения НСХ и технические характеристики ТПС

50 МЕТРОЛОГИЯ Теплотехнические измерения и приборы Классификация средств измерения расхода

51 МЕТРОЛОГИЯ Теплотехнические измерения и приборы Измерение расхода методом переменного перепада давления

52 МЕТРОЛОГИЯ Метрологическое обеспечение Метрологическое обеспечение - деятельность, направленная на установление и применение научных и организационных основ, технических средств, правил и норм, необходимых для достижения требуемых единства и точности измерений

53 МЕТРОЛОГИЯ Метрологическое обеспечение Допускается применение терминов «метрологическое обеспечение измерений», «метрологическое обеспечение производства», «метрологическое обеспечение системы качества»

54 МЕТРОЛОГИЯ Метрологическое обеспечение Основные задачи установление рациональной номенклатуры измеряемых параметров и оптимальных норм точности измерений при контроле качества продукции и управлении процессами; технико-экономическое обоснование и выбор СИ, испытаний и контроля и установление их рациональной номенклатуры; стандартизация, унификация и агрегатирование исполь­зуемой контрольно-измерительной техники; разработка, внедрение и аттестация современных методик выполнения измерения, испытаний и контроля (МВИ); поверка, метрологическая аттестация и калибровка контрольно- измерительного и испытательного оборудования (КИО), применяемого на предприятии;

55 МЕТРОЛОГИЯ Метрологическое обеспечение Основные задачи контроль за производством, состоянием, применением и ремонтом КИО, а также за соблюдением метрологических правил и норм на предприятии; участие в разработке и внедрении стандартов пред­приятия; внедрение международных, государственных и отрас­левых стандартов, а также иных нормативных документов Ростехрегулирования; проведение метрологической экспертизы проектов нор­мативной, конструкторской и технологической документа­ции; проведение анализа состояния измерений, разработка на его основе и осуществление мероприятий по совершен­ствованию МО; подготовка работников соответствующих служб и под­разделений предприятия к выполнению контрольно-изме­рительных операций; информационное обеспечение специалистов по вопросам МО.

56 МЕТРОЛОГИЯ Метрологическое обеспечение

57 Нормативные документы: ГОСТ Р МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

58 МЕТРОЛОГИЯ Метрологическое обеспечение Область применения ГОСТ Р : выпускаемые изготовителем как законченные укомплектованные изделия, для установки которых на месте эксплуатации достаточно указаний, приведенных в эксплуатационной документации, в которой нормированы метрологические характеристики измерительных каналов системы

59 МЕТРОЛОГИЯ Метрологическое обеспечение Область применения ГОСТ Р : проектируемые для конкретных объектов (группы типовых объектов) из компонентов ИС, выпускаемых, как правило, различными изготовителями, и принимаемые как законченные изделия непосредственно на объекте эксплуатации. Установку таких ИС на месте эксплуатации осуществляют в соответствии с проектной документацией на ИС и эксплуатационной документацией на ее компоненты, в которой нормированы метрологические характеристики, соответственно, измерительных каналов ИС и ее компонентов

60 МЕТРОЛОГИЯ Метрологическое обеспечение Метрологическое обеспечение (ГОСТ Р ) измерительных систем включает в себя следующие виды деятельности: нормирование, расчет метрологических характеристик измерительных каналов измерительных систем; метрологическая экспертиза технической документации на измерительные системы; испытания измерительных систем; сертификация измерительных систем; поверка и калибровка измерительных систем; метрологический надзор за выпуском, монтажом, наладкой, состоянием и применением измерительных систем

61 МЕТРОЛОГИЯ Метрологическое обеспечение Нормативные документы: РМГ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕЖПОВЕРОЧНЫХ И МЕЖКАЛИБРОВОЧНЫХ ИНТЕРВАЛОВ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ

62 МЕТРОЛОГИЯ Метрологическое обеспечение РМГ Методы определения межповерочных и межкалибровочных интервалов средств измерений. Терминыы межповерочный (межкалибровочный) интервал: Промежуток времени или наработка между двумя последовательными поверками (калибровками) СИ. метрологическая исправность СИ: Состояние СИ, при котором все нормируемые метрологические характеристики (далее - MX) соответствуют установленным требованиям. метрологическая надежность СИ: Надежность СИ в части сохранения его метрологической исправности. метрологический отказ СИ: Выход MX СИ за установленные пределы. стабильность СИ: Качественная характеристика СИ, отражающая неизменность во времени его MX. нестабильность MX СИ: Изменение MX СИ за установленный интервал времени.

63 МЕТРОЛОГИЯ Метрологическое обеспечение МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕЖПОВЕРОЧНЫХ И МЕЖКАЛИБРОВОЧНЫХ ИНТЕРВАЛОВ СИ Плотность обобщенного нормального распределения случайной величины имеет вид

64 МЕТРОЛОГИЯ Метрологическое обеспечение Нормативные документы: ГОСТ Р МЭК МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ТОКА ПРИКОСНОВЕНИЯ И ТОКА ЗАЩИТНОГО ПРОВОДНИКАГОСТ Р МЭК ГОСТ ТРАНСФОРМАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ЛАБОРАТОРНЫЕГОСТ