Метрология. Метрология, стандартизация и сертификация Общие вопросы основ метрологии и измерительной техники
 Скачать 406.5 Kb.
|
|
Измерение параметров электрических сигналов Измерение напряжения При данном виде измерений применяют схему с дополнительным резистором..  Осуществляется в диапазоне частот 0-109 Гц (при более высоких частотах напряжение перестает быть информативным параметром). Напряжение постоянного тока от долей милливольт до сотен вольт часто измеряют магнитоэлектрическими вольтметрами (класс точности до 0,05). Основной недостаток – низкое входное сопротивление, определяемое величиной добавочного сопротивления (десятки кОм). От этого недостатка свободны электронные аналоговые вольтметры. Их выходное сопротивление составляет десятки кОм. Ими можно измерять сопротивления от единиц мкВ до нескольких кВ. Основные источники погрешностей здесь: нестабильность элементов и собственные шумы электронных схем. Класс точности таких приборов – до 1,5. И магнитоэлектрическим и электронным вольтметрам присуща температурная погрешность, а также механические погрешности измерительного механизма и погрешности шкалы. Точные измерения напряжения постоянного тока производятся при помощи компенсаторов постоянного тока (см. тему "Метод замещения" в разделе "Методы измерений"). Точность измерения при этом достигает 0,0005 %. Среднеквадратическое (действующее) значение переменного тока измеряется электромагнитными (до 1-2 кГц), электродинамическими (до 2-3 кГц), ферродинамическими (до 1-2 кГц), электростатическими (до 10МГц) и термоэлектрическими (до 100 Мгц) приборами. Отличие формы измеряемого напряжения от синусоидальной иногда может приводить к большим погрешностям. Наиболее удобными в эксплуатации приборами являются цифровые вольтметры. Они могут измерять как постоянные, так и переменные напряжения. Класс точности – до 0,001, диапазон – от единиц микровольт до нескольких киловольт. Современные микропроцессорные ЦВ снабжены клавиатурой и часто позволяют производить измерения не только напряжения, но и тока, сопротивления и т. д., т. е. являются многофункциональными измерительными приборами – тестерами (мультиметрами или авометрами). Измерение тока При данном виде измерений применяют схему с шунтированием.  В остальном, все сказанное применительно к измерению напряжения, справедливо и для измерений тока. Измерение электрической мощности Осуществляется в цепях постоянного и переменного тока при помощи электродинамических и ферродинамических ваттметров. Изменение пределов достигается коммутацией секций токовой катушки и подключением различных добавочных резисторов. Частотный диапазон: от 0 до 2-3 кГц. Класс точности: 0,1-0,5 для электродинамических и 1,5– 2,5 для ферромагнитных. Мощность также может измеряться косвенно, при помощи амперметра и вольтметра с последующим перемножением результатов. На этом же принципе основано действие цифровых ваттметров. Существуют модификации ваттметров для измерения мощности в трехфазных цепях. Измерение электрической энергии Осуществляется в основном индукционными измерительными приборами. В последние годы широкое распространение получили цифровые счетчики энергии, основанные на принципе амперметра-вольтметра с последующим интегрированием результата перемножения по времени. Измерение параметров электрических цепей Измерительные мосты Одинарные мосты постоянного тока предназначены для измерения сопротивлений величиной от 10 Ом и более. Схема одинарного моста приведена на рисунке:  Диагональ, обозначенная на рисунке bd- называется диагональю питания. В нее включен источник питания (батарея) G. Диагональ ас называется измерительной диагональю. В нее включен указатель равновесия (гальванометр) Р. Условия равновесия моста:  . В качестве практического примера приведены параметры моста Р-369. Диапазон измеряемых сопротивлений: 10-4…1.11111*1010 Ом. Класс точности в диапазоне до 10-3 Ом- 1 и при измерении сопротивлений от1 до 103Ом класс точности - 0.005.Для точных измерений сопротивлений малой величины применяют двойные мосты постоянного тока. Схема двойного моста представлена на рисунке:  В процессе измерения измеряемое сопротивление Rx сравнивается с образцовым сопротивлением R0. Сопротивление неизвестного резистора в случае равновесия моста можно выразить следующим образом:  ;Двойные мосты позволяют измерять сопротивления в диапазоне 10-8…1.11111*1010 Ом. Мосты переменного тока применяются для измерения, как активных, так и реактивных сопротивлений (емкостных и индуктивных). В качестве элементов моста в этом случае могут использоваться реактивные элементы – емкости и индуктивности. Уравнения равновесия записываются по аналогии с мостами постоянного тока. В последние годы для измерений параметров электрических цепей часто применяют автоматические мосты и компенсаторы, в которых процесс уравновешивания моста происходит автоматически (при помощи реверсивного двигателя или электронной схемы). Особенно актуально применение автоматических мостов в высокоточных цифровых измерительных устройствах Измерение сопротивлений Сопротивление постоянному току измеряестся как приборами непосредственной оценки – омметрами, так и мостами. Омметры чаще всего выполняют на основе магнитоэлектрического механизма. Диапазон измерений омметров: от десятитысячных долей ома до сотен мегом. Погрешность измерения омметров обычно от 1 до нескольких процентов, но резко возрастает на краях шкалы. Широкое распространение в последнее время получили цифровые многопредельные омметры, чаще всего входящие в состав универсальных цифровых измерительных приборов. Наиболее точно сопротивление можно измерить при помощи мостов постоянного тока. Измерение емкости и индуктивности Производится в основном при помощи мостов переменного тока с частотами питания 100-1000 Гц. Чаще всего мосты для измерения сопротивления, емкости и индуктивности совмещаются в одном приборе – универсальном измерительном мосте. Такие приборы могут измерять индуктивность от долей микрогенри до тысяч генри, емкость – от сотых долей пикофарад до тысяч микрофарад. Погрешность универсальных мостов обычно не превышает сотых долей процента. Основы стандартизации Государственная система стандартизации Понятие стандартизация охватывает широкую область общественной деятельности, включающую в себя научные, технические, хозяйственные, экономические, юридические, эстетические, политические аспекты. Во всех странах развитие государственного хозяйства, повышение эффективности производства, улучшение качества продукции, рост жизненного уровня связаны с широким применением различных форм и методов стандартизации. Правильно поставленная стандартизация способствует развитию специализации и кооперирования производства. В России действует государственная система стандартизации (ГСС), объединяющая и упорядочивающая работы по стандартизации в масштабе всей страны, на всех уровнях производства и управления на основе комплекса государственных стандартов. Стандартизация – установление и применение правил с целью упорядочения деятельности при участии всех заинтересованных сторон. Стандартизация должна обеспечить возможно полное удовлетворение интересов производителя и потребителя, повышение производительности труда, экономное расходование материалов, энергии, рабочего времени и гарантировать безопасность при производстве и эксплуатации. Объектами стандартизации являются изделия, нормы, правила, требования, методы, термины, обозначения и т.п., имеющие перспективу многократного применения в науке, технике, промышленности, сельском хозяйстве, строительстве, на транспорте и в связи, в культуре, здравоохранении, а также в международной торговле. Различают государственную (национальную) стандартизацию и международную стандартизацию. Государственная стандартизация – форма развития и проведения стандартизации, осуществляемая под руководством государственных органов по единым государственным планам стандартизации. Международная стандартизация проводится специальными международными организациями или группой государств с целью облегчения взаимной торговли, научных, технических и культурных связей. Устанавливаемые при стандартизации нормы оформляются в виде нормативно-технической документации по стандартизации – стандартов и технических условий. Стандарт – нормативно-технический документ, устанавливающий комплекс норм, правил, требований к объекту стандартизации и утвержденный компетентным органом. Стандарт может быть разработан как на предметы (продукцию, сырье, образцы веществ), так и на нормы, правила, требования к объектам организационно-методического и общетехнического характера труда, порядок разработки документов, нормы безопасности, системы управления качеством и др. Технические условия (ТУ) – нормативно-технический документ по стандартизации, устанавливающий комплекс требований к конкретным типам, маркам, артикулам продукции. Технические условия являются неотъемлемой частью комплекта технической документации на продукцию, на которую они распространяются. Цели и задачи стандартизации Главная цель Государственной системы стандартизации (ГСС) - с помощью стандартов, устанавливающих показатели, нормы и требования, соответствующие передовому уровню отечественной и зарубежной науки, техники и производства, содействовать обеспечению пропорционального развития всех отраслей народного хозяйства страны. Другими целями и задачами стандартизации являются: 1. Установление требований к качеству готовой продукции на основе стандартизации ее качественных характеристик, а также характеристик сырья, материалов, полуфабрикатов и комплектующих изделий; 2. Разработка и установление единой системы показателей качества продукции, методов и средств контроля и испытаний, а также необходимого уровня надежности изделий с учетом их назначения и условий эксплуатации; 3. Установление норм, требований и методов в области проектирования и производства с целью обеспечения оптимального качества и исключения нерационального многообразия видов, марок и типоразмеров продукции; 4. Развитие унификации промышленной продукции, повышения уровня взаимозаменяемости, эффективности эксплуатации и ремонта изделий; 5. Обеспечение единства и достоверности измерений, создание государственных эталонов единиц физических величин; 6. Установление единых систем документации; 7. Установление систем стандартов в области обеспечения безопасности труда, охраны природы и улучшения использования природных ресурсов. Формы стандартизации В зависимости от метода решения основной задачи различают несколько форм стандартизации. Симплификация – форма стандартизации, заключающаяся в простом сокращении числа применяемых при разработке изделия или при его производстве марок полуфабрикатов, комплектующих изделий и т.п. до количества, технически и экономически целесообразного, достаточного для выпуска изделий с требуемыми показателями качества. Являясь простейшей формой и начальной стадией более сложных форм стандартизации, симплификация оказывается экономически выгодной, так как приводит к упрощению производства, облегчает материально-техническое снабжение, складирование, отчетность. Унификация – рациональное уменьшение числа типов, видов и размеров объектов одинакового функционального назначения. Объектами унификации наиболее часто являются отдельные изделия, их составные части, детали, комплектующие изделия, марки материалов и т. п. Проводится унификация на основе анализа и изучения конструктивных вариантов изделий, их применяемости путем сведения близких по назначению, конструкции и размерам изделий, их составных частей и деталей к единой типовой (унифицированной) конструкции. В настоящее время унификация является наиболее распространенной и эффективной формой стандартизации. Конструирование аппаратуры, машин и механизмов с применением унифицированных элементов позволяет не только сократить сроки разработки и уменьшить стоимость изделий, но и повысить их надежность, сократить сроки технологической подготовки и освоения производства. Типизация – это разновидность стандартизации, заключающаяся в разработке и установлении типовых решений (конструктивных, технологических, организационных и т. п.) на основе наиболее прогрессивных методов и режимов работы. Применительно к конструкциям типизация состоит в том, что некоторое конструктивное решение (существующее или специально разработанное) принимается за основное – базовое для нескольких одинаковых или близких по функциональному назначению изделий. Требуемая же номенклатура и варианты изделий строятся на основе базовой конструкции путем внесения в нее ряда второстепенных изменений и дополнений. Агрегатирование – метод создания новых машин, приборов и другого оборудования путем компоновки конечного изделия из ограниченного набора стандартных и унифицированных узлов и агрегатов, обладающих геометрической и функциональной взаимозаменяемостью. Категории и виды стандартов В зависимости от сферы действия различают: Международный стандарт Региональный стандарт Госстандарт Российской Федерации (ГОСТ Р) Межгосударственный стандарт (ГОСТ) Стандарт отрасли Стандарт предприятия Правила (ПР) - документ, устанавливающий обязательные для применения общетехнические положения, порядки, методы выполнения работ (ГОСТ Р 1.0). Рекомендации (Р) – документ, содержащий добровольные для применения общетехнические положения, порядки, методы выполнения работ. Норма – положение, устанавливающее количественные или качественные категории, которые должны быть удовлетворены (ИСО\МЭК2). Регламент – документ, содержащий обязательные правовые нормы и принятый органом власти. Технический регламент – регламент, который устанавливает характеристики продукции (услуги) или связанные с ней процессы и методы производства (ГОСТ 1.0). Единые государственные системы стандартов На основе комплексной стандартизации в РФ разработаны системы стандартов, каждая из которых охватывает определенную сферу деятельности, проводимой в общегосударственном масштабе или в определенных отраслях народного хозяйства. К подобным системам относятся Государственная система стандартизации (ГСС), Единая система конструкторской документации (ЕСКД), Единая система технологической подготовки производства (ЕСТПП), Единая система технологической документации (ЕСТД), Единая система классификации и кодирования технико-экономической информации, Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ), Государственная система стандартов безопасности труда (ГССБТ) и др. Рассмотрим некоторые из них. Государственная система стандартизации Российской Федерации (ГСС РФ) начала формироваться в 1992 году. Основой её является фонд законов, подзаконных актов, нормативных документов по стандартизации. Фонд представляет четырех - уровневую систему: Техническое законодательство – правовая основа ГСС. Государственные стандарты, общероссийские классификаторы технико-экономической информации. Стандарты отрасли и стандарты научно-технических и инженерных обществ. Стандарты предприятий и технические условия. Законодательная база ГСС находится в стадии становления. Единая система конструкторской документации (ЕСКД). Эта система устанавливает для всех организаций страны порядок организации проектирования, единые правила выполнения и оформления чертежей и ведения чертежного хозяйства, что упрощает проектно-конструкторские работы, способствует повышению качества и уровня взаимозаменяемости изделий и облегчает чтение и понимание чертежей в разных организациях. ЕСКД включает в себя более 200 стандартов. Единая система технологической документации (ЕСТД) представляет собой комплекс государственных стандартов, устанавливающих: формы документации общего назначения (маршрутная карта технологического процесса, сводная спецификация, карта эскизов, схем и наладок и др.); правила оформления технологических процессов и формы документации для процессов литья, раскроя и нарезания заготовок, механической и термической обработки, сварочных работ, процессов, специфичных для отраслей радиотехники, электроники и др. Существует тесная связь между ЕСТД и ЕСКД. Эти системы играют большую роль в улучшении управления производством, повышении его эффективности, во внедрении автоматизированных систем управления и т. д. Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ) устанавливает общие правила и нормы метрологического обеспечения. Основными объектами стандартизации ГСИ являются: единицы физических величин; государственные эталоны и общесоюзные поверочные схемы; методы и средства поверки средств измерений; номенклатура нормируемых метрологических характеристик средств измерений; нормы точности измерений; способы выражения и формы представления результатов измерений и показателей точности измерений; методика выполнения измерений; методика оценки достоверности и формы представления данных о свойствах веществ и материалов; требования к стандартным образцам состава и свойств веществ и материалов; организация и порядок проведения государственных испытаний, поверки и метрологической аттестации средств измерений, метрологической экспертизы нормативно-технической, проектной, конструкторской и технологической документации, экспертизы и аттестации данных о свойствах веществ и материалов; термины и определения в области метрологии. Международная стандартизация. Cтандарты серий ISO 9000 и ISO 14000 Наиболее авторитетной организацией, занимающейся разработкой международных стандартов, является ISO (International Standart Organization). Стандарты серии ISO 9000 и ISO 14000 – это пакет документов по обеспечению качества и управлению окружающей средой. Стандарты серии ISO 9000 способствуют обеспечению качества при проектировании, разработке, производстве, монтаже и обслуживании продукции, а ISO 14000 – охране окружающей среды и предотвращению загрязнений наряду с обеспечением социально-экономических потребностей самого предприятия. Общность и универсальность стандартов ISO 9000 заключается в том, что модели Обеспечения Качества не были разработаны для какой-либо специфической области - они предназначены для применения во всех областях промышленности и для всех стран. Разработка единой системы менеджмента качества, как в регулируемой, так и в нерегулируемой государственным законодательством областях производства продукции, способствует тому, чтобы сократить общее количество (и весьма значительное) различных стандартов, предписаний, положений и других документов, часто противоречивых, которые производитель должен выполнять и которые, в силу их количества и противоречивости, он часто не в состоянии выполнить. Органы и службы стандартизации РФ Государственное управление деятельности по стандартизации осуществляет Государственный Комитет РФ по стандартизации и метрологии (Госстандарт России). Работы по стандартизации в области строительства организует Государственный Комитет по строительной, архитектурной и жилищной политике России (Госстрой России).  Государственный метрологический контроль и надзор Функции Госстандарта: Выполнение роли заказчика государственных стандартов, устанавливающих основополагающие и общетехнические требования Рассмотрение и принятие государственных стандартов, а также других нормативных документов межотраслевого значения Организация работ по прямому использованию международных, региональных и национальных стандартов зарубежных стран в качестве Государственных стандартов Обеспечение единства и достоверности измерений в стране, крепление и развитие государственной метрологической службы Осуществление государственного надзора за внедрением и соблюдением обязательных требований государственных стандартов за состоянием и применением измерительной техники Руководство работами по совершенствованию систем стандартизации, метрологии и сертификации Участие в работах по международному сотрудничеству в области стандартизации Издание и распространение государственных стандартов и другой нормативной документации Осуществляет свои функции Госстандарт через созданные им органы. К территориальным органам относятся центры стандартизации и метрологии (ЦСМ); на территории РФ их более 100. Предприятия создают при необходимости службы стандартизации (отдел, лабораторию, бюро), которые выполняют научно-исследовательские и другие работы по стандартизации. |