национальный исследовательский томский политехнический универсистет
 Скачать 496.69 Kb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИСТЕТ» ___________________________________________________________ Ю.К. Атрошенко, Е.В. Кравченко МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ Сборник практических работ Издательство Томского политехнического университета 2014 2 УДК 006 (076.5) ББК 30.10я.73 А 927 Атрошенко Ю.К. Метрология, стандартизация и сертификация. Методические указа- ния к выполнению практических работ / Ю.К. Атрошенко, Е.В. Кра- вченко; Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во Том- ского политехнического университета, 2014. – 12 с. Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по направле- ниям 140400 (13.03.02) «Электроэнергетика и электротехника». УДК 006 (076.5) ББК 30.10я.73 Рецензенты Доктор технических наук, профессор ТГАСУ Мамонтов Г.Я. Доцент ФГОУ ДПО «Академия стандартизации, метрологии и сертифи- кации (учебная)» Волошенко А.В. © ФГБОУ ВПО НИ ТПУ, 2014 © Атрошенко Ю.К., Кравченко Е.В. © Обложка. Издательство Томского политехнического университета, 2014 3 1. Практическая работа № 1 Определение метрологических характеристик средств измерений Цель работы: развитие способности владеть основными приемами получения, обработки и представления данных измерений, испытаний и контроля; организовывать метрологическое обеспечение производства. Теоретические сведения об основных метрологических характеристиках средств измерений Погрешность является главным показателем точности измерения. В зависимости от формы представления погрешности разделяют на абсо- лютные, относительные и приведенные. Абсолютной погрешностью называют разность между показанием прибора X И и действительным значением измеряемой величины X Д : Д И X X (1) Относительная погрешность представляет собой отношение абсо- лютной погрешности ± к действительному (показанию прибора Х И ) значению измеряемой величины Х Д и выражается в процентах: %. 100 Д X (2) Приведенная погрешность – отношение абсолютной погрешности ± к диапазону измерения прибора, выражается в процентах: %. 100 N X (3) По характеру возникновения погрешности средств измерения подразделяются на основные и дополнительные. Основная погрешность – погрешность, которая наблюдается при нормальных условиях эксплуатации средства измерения. Дополнительная погрешность – изменение погрешности средства измерения, вызванное отклонением одной из влияющих физических величин от нормального значения или выходомее за пределы области нормальных значений. Чувствительностью средства измерения определяется отношением изменения выходного сигнала средства измерений ΔY к вызывающему его изменению измеряемой физической величины ΔX: X Y S (4) Чувствительность средства измерения может быть определена так- же как величина, обратная цене деления шкалы СИ. 4 Под ценой деления шкалы средства измерения понимают разность между значениями, соответствующих двум соседним отметкам шкалы. Цену деления шкалы ΔN средства измерения определяют по формуле: N X X N H K , (5) где N – число делений шкалы. Класс точности – обобщенная характеристика средства измерения, определяемая пределами допускаемой основной погрешности, отража- ющая уровень их точности при нормальных условиях эксплуатации. Уровень точности средства измерения может характеризоваться набо- ром других нормируемых метрологических характеристик, связанных определенными соотношениями с классом точности, таких, как допус- каемые дополнительные погрешности, допускаемые вариация и размах. Для технических средств измерений класс точности чаще всего принимают равным пределу допускаемой основной приведенной по- грешности γ доп выраженной в процентах: %, 100 N доп доп X K (6) где доп – предел допускаемой основной абсолютной погрешности. Предел допускаемой основной абсолютной погрешностивыража- ется в единицах измеряемой величины и определяется по формуле: 100 Н К ДОП ДОП Х Х (7) Вариация – полученная экспериментально разность между показа- ниями измерительного прибора, соответствующими одному и тому же действительному значению измеряемой физической величины при дву- стороннем подходе к этому значению, т.е. при прямом и обратном ходе стрелки-указателя средства измерения в одинаковых условиях измере- ния. Предел допускаемой вариации V доп нормируется следующим обра- зом: доп доп V 1 5 , 0 (8) Поверка средств измерений – совокупность операций, выполняе- мых органами государственной метрологической службы с целью опре- деления и подтверждения соответствия метрологических характеристик средств измерений установленным техническим требованиям. Средство измерения считается годным к эксплуатации, если мак- симальные значения погрешности и вариации поверяемого средства из- мерений не превышают допускаемых значений: 5 ; max max доп доп V V (9) Если хотя бы одно из условий (9) не выполняется, то измеритель- ный прибор не годен для дальнейшей эксплуатации и передается в ре- монт. Индивидуальное задание Проведена поверка прибора, предназначенного для измерения напряжения. Известно, что нижний предел шкалы прибор Х Н , верхний предел шкалы прибора Х К , класс точности прибора К, число интервалов равномерной шкалы N, отметка шкалы, на которой стоит указатель (стрелка) Х Х , в которой определена максимальная абсолютная погреш- ность MAX максимальная вариация V MAX Определить: пределы допускаемой абсолютной погрешности пока- заний ( ДОП ); максимальную относительную погрешность измерения ( ДОП ), цену деления шкалы (ΔN), чувствительность прибора (S), приве- денную максимальную погрешность измерения ( MAX ) и метрологиче- скую годность прибора. Варианты заданий приведены в таблице 1. Таблица 1 Варианты индивидуальных заданий № вар. Х Н Х К Ед. изм. К N Х Х ± MAX V MAX 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 10 мВ 0,5 100 5 0,05 0,03 2 0 20 мВ 0,5 100 10 0,1 0,07 3 0 50 мВ 0,5 100 30 0,25 0,30 4 0 100 мВ 0,5 100 75 0,5 0,40 5 0 200 мВ 0,5 100 150 1,0 0,90 6 0 500 мВ 0,5 100 400 2,5 3,00 7 -10 10 мВ 1,5 100 -5 0,3 0,60 8 -20 20 мВ 1,5 80 -5 0,6 0,50 9 -50 50 мВ 1,5 50 40 1,5 0,80 10 -100 100 мВ 1,5 100 75 3,0 2,40 11 -200 200 мВ 1,5 80 -150 6,0 6,00 6 № вар. Х Н Х К Ед. изм. К N Х Х ± MAX V MAX 12 -500 500 мВ 1,5 100 250 15,0 10,00 13 0 75 мВ 1,5 75 5 1,125 1,00 14 -75 75 мВ 1,5 75 50 2,25 2,0 15 0 1 В 0,5 50 0,5 0,4 0,003 16 0 1,5 В 0,5 75 0,5 0,02 0,007 17 0 3 В 0,5 150 2/8 0,01 0,005 18 0 7,5 В 0,5 75 7 0,1 0,11 19 -1 1 В 0,5 100 0,8 0,008 0,01 20 1,5 1,5 В 0,5 150 0,8 0,016 0,01 7 2. Практическая работа № 2 Обработка результатов многократных измерений Цель работы: получение навыков выполнения статистического ана- лиза данных, полученных экспериментальным путем, изучение методов поиска и исключения грубых ошибок измерения из совокупности ре- зультатов измерений. Сведения о критериях поиска грубых ошибок измерения Исключение грубых систематических погрешностей – одна из главных задач при планировании, подготовке, проведении и обработке результатов эксперимента. Известно несколько методов, позволяющих определять грубые ошибки статистического ряда результатов измерений. Наиболее про- стым способом исключения грубых ошибок из статистического ряда ре- зультатов измерений является правило трех сигм: разброс случайных величин от среднего значения не должен превышать 3 : 3 m a a , (10) где m a – максимальное или минимальное значение статистического ря- да; a – среднее арифметическое статистического ряда (математическое ожидание); σ – среднеквадратичное отклонение. Предпочтительными с точки зрения достоверности являются мето- ды, основанные на использовании доверительных интервалов. Пусть имеется статистический ряд результатов измерений неболь- шой выборки (количество результатов измерений в которой не превы- шает 20), который описывается законом нормального распределения, то при наличии грубых ошибок критерии их появления β 1 , β 2 определяются выражениями: max 1 min 2 ; ( 1) / ( 1) / a a a M n n M a n n (11) где max a , min a – наибольшее и наименьшее значения из n измерений. В таблице 2 приведены максимальные значения критериев появле- ния грубых ошибок max в зависимости от доверительной вероятности, возникающие вследствие статистического разброса результатов измере- ний. 8 Если 1 > max , то значение max a следует исключить из статистиче- ского ряда результатов измерений как грубую ошибку. Если 2 max , то значение min a следует исключить из статистиче- ского ряда результатов измерений как грубую ошибку. После исключе- ния вновь определяют величины a M , , 1 , 2 для (n-1) измерений. Таблица 2 Максимальные значения критерия max n max при P д n max при P д 0,90 0,95 0,99 0,90 0,95 0,99 3 1,41 1,41 1,41 15 2,33 2,49 2,80 4 1,64 1,69 1,72 16 2,35 2,52 2,84 5 1,79 1,87 1,96 17 2,38 2,55 2,87 6 1,89 2,00 2,13 18 2,40 2,58 2,90 7 1,97 2,09 2,26 19 2,43 2,60 2,93 8 2,04 2,17 2,37 20 2,45 2,62 2,96 9 2,10 2,24 2,46 25 2,54 2,72 3,07 10 2,15 2,29 2,54 30 2,61 2,79 3,16 11 2,19 2,34 2,61 35 2,67 2,85 3,22 12 2,23 2,39 2,66 40 2,72 2,90 3,28 13 2,26 2,43 2,71 45 2,76 2,95 3,33 14 2,30 2,46 2,76 50 2,80 2,99 3,37 Вторым из наиболее часто используемых методов определения наличия грубых ошибок является метод, основанный на применении критерия Романовского. Этот метод также применяется для малой вы- борки результатов измерений. Критерием выявления грубой ошибки служит предельно допустимая абсолютная ошибка пр результата от- дельного измерения пр q , (12) где σ – среднеквадратичное отклонение; q –величина, определяемая в зависимости от числа измерений n и значения доверительной вероятно- сти Р д (табл. 3). Оценкой действительного значения случайной физической величи- ны A является значение a – величина математического ожидания. Если max пр a a , то результат измерения max a исключают из ряда как грубую ошибку. Если min пр a a , то результат измерения min a исключа- 9 ют из ряда как грубую ошибку. После исключения одной или двух гру- бых ошибок вновь находят величину q. Таблица 3 Критерий наличия грубых ошибок q в малой выборке n q при P д 0,90 0,95 0,99 2 15,56 38,97 77,96 3 4,97 8,04 11,46 4 3,56 5,08 6,53 5 3,04 4,10 5,04 6 2,78 3,64 4,36 7 2,62 3,36 3,96 8 2,51 3,18 3,71 9 2,43 3,05 3,54 10 2,37 2,96 3,41 12 2,29 2,83 3,23 14 2,24 2,74 3,15 16 2,20 2,68 3,04 18 2,17 2,64 3,00 20 2,15 2,60 2,93 1,96 2,33 2,58 После исключения вычисляется предельно допустимая абсолютная ошибка результата отдельного измерения пр q для нового числа членов статистического ряда n и максимальные абсолютные погрешно- сти max max a a и min min a a сравниваются с величиной предельно до- пустимой абсолютной ошибки результата отдельного измерения пр Исключение грубых ошибок продолжают до тех пор, пока абсолютные погрешности min и max не станут меньше предельно допустимой абсо- лютной ошибки результата отдельного измерения пр Индивидуальное задание Произвести проверку и исключение грубых ошибок из результатов измерения с помощью двух критерием – критерия трех сигм и заданного в соответствии с индивидуальным вариантом. В отчете представить за- дание на практическую работу, порядок выполнения работы с указани- ем промежуточных результатов, отчет оформляется в соответствии с СТО ТПУ 2.5.01-2011. 10 Таблица 4 Варианты индивидуальных заданий № вар. n 1 n 2 n 3 n 4 n 5 n 6 n 7 n 8 n 9 n 10 P Д 1 1,45 1,46 1,43 1,25 1,28 1,29 1,38 1,39 1,42 1,48 0,95 2 1,09 1,08 1,12 1,13 1,15 1,16 1,18 1,19 1,19 1,20 0,90 3 1,98 1,92 1,93 1,94 1,95 1,96 1,98 1,97 1,94 1,96 0,99 4 2,48 2,49 2,35 2,36 2,02 2,49 2,48 2,47 2,46 2,45 0,95 5 2,35 2,28 2,29 2,29 2,30 2,31 2,32 2,34 2,38 2,45 0,90 6 2,04 2,05 2,03 2,04 2,05 2,06 2,07 2,02 2,06 2,06 0,99 7 1,38 1,39 1,48 1,40 1,45 1,46 1,48 1,49 1,52 1,53 0,90 8 2,56 2,57 2,55 2,42 2,59 2,43 2,24 2,42 2,59 2,58 0,99 9 2,58 2,59 2,48 2,49 2,53 2,54 2,55 2,56 2,48 2,78 0,95 10 3,78 3,81 3,82 2,5 3,87 3,84 3,85 3,85 3,92 3,94 0,90 11 3,25 3,26 3,28 3,29 3,40 3,42 3,45 3,30 3,31 3,32 0,99 12 3,45 3,46 3,48 3,49 3,52 3,51 3,48 3,02 3,48 3,58 0,90 13 0,48 0,49 0,48 0,47 0,45 0,46 0,47 0,48 0,49 0,50 0,99 14 0,12 0,08 0,01 0,02 0,13 0,12 0,14 0,11 0,10 0,09 0,95 15 0,38 0,39 0,31 0,32 0,33 0,34 0,35 0,31 0,32 0,34 0,90 16 0,42 0,43 0,38 0,48 0,78 0,73 0,42 0,35 0,36 0,35 0,99 17 0,78 0,79 0,78 0,77 0,78 0,43 0,81 0,80 0,79 0,76 0,95 18 0,95 0,94 0,93 0,92 0,91 0,92 0,93 1,24 1,01 1,05 0,90 19 4,58 4,59 4,61 4,64 4,61 4,63 4,65 4,66 4,96 5,98 0,95 20 10,48 10,48 10,58 10,59 10,58 10,59 10,57 11,2 11,3 8,5 0,90 21 14,3 14,4 14,5 14,6 16,2 16,4 15,2 16,3 15,1 14,2 0,99 22 5,89 5,89 5,13 5,54 5,68 6,21 6,32 5,48 5,85 6,13 0,95 23 6,13 6,58 6,12 6,85 6,45 6,95 9,23 7,45 8,12 8,16 0,90 24 7,12 7,15 7,16 7,85 7,52 7,32 7,45 7,46 8,15 9,12 0,99 Критерии проверки: для вариантов, имеющих четные номера, – критерий Романовско- го; для вариантов, имеющих нечетные номера, – критерии β. 11 3 Практическая работа № 3 Поиск и анализ нормативно-технических документов по стандартизации с помощью автоматизированной информационно-поисковой базы норма- тивной документации «КОДЕКС» Цель работы: развитие способности выполнять работы по стандар- тизации и разрабатывать проектную документацию в соответствии с имеющимися регламентами, стандартами и техническими условиями Сведения об информационно-поисковой системе «Кодекс» Информационно-поисковая система «КОДЕКС» применяется спе- циализированная информационно-поисковая система «КОДЕКС». Для доступа к базе данных необходимо выполнить следующие дей- ствия. 1. Зайти на сайт научно-технической библиотеки ТПУ по адресу http://www.lib.tpu.ru/. 2. Выбрать пункт «Базы данных». 3. В открывшемся окне выбрать вкладку «Поиск БД». 4. Осуществить поиск базы данных «Кодекс». 5. Открыть главную страницу информационно-поисковой систе- мы «КОДЕКС». 6. Для рассмотрения работы системы «Кодекс» в поле для ввода исходных данных для поиска ввести ГОСТ 54149-2010 Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения (рис. 1). 7. Структура большинства нормативных документов состоит из нескольких вкладок, представленных следующими полями: «Текст»; «Сканер-копия»; «Оперативная информация»; «Примечания»; «Ссы- лается на»; «На него ссылаются»; «Оглавление». дату тов ( Ри 8. На р введения ОКС), но ис. 1. Поис рис. 2 пок я, обознач омер груп Рис. 2. ск нормат казано, к к чение общ пы разраб Фрагмент 12 тивных док какому ви щероссий ботавшей т нормати кументов иду относ йского кл й стандарт ивного док в ИПС «К сится дан лассифика т. кумента Кодекс» нный стан атора ста ндарт, ндар- 13 Индивидуальное задание С помощью информационно-поисковой системы «КОДЕКС» вы- полнить поиск заданного нормативного документа и определить его характеристики (табл. 2). Отчет по практической работе оформляет- ся в печатном виде согласно СТО ТПУ 2.5.01-2011. Таблица 2 Характеристики нормативных документов № Наименование Примечания 1 Обозначение стандарта Цифровое обозначение 1.1 Наименование стандарта На русском и английском языках 1.2 Вид стандарта 1.3 Категория стандарта 1.4 Дата введения 1.5 Тип документа 1.6 Принявший орган 1.7 Номер межотраслевой системы стандартов 2 Код ОКС стандарта Привести иерархическую струк- туру для данного стандарта 2.1 Код ОКП стандарта Привести иерархическую струк- туру для данного стандарта 3 Область стандартизации 3.1 Объект стандартизации 3.2 Сфера применения стандарта 3.3 Основные термины и определения стандарта 4 Общие положения стандарта 5 Взаимоувязанность (комплекс- ность) стандарта Привести все актуальные доку- менты 6 Сравнить, проанализировать и указать только различия действу- ющего стандарта с предшеству- ющим или проектом будущего стандарта В табличном виде: было\стало Таблица 3 Варианты индивидуальных заданий Номер варианта Задание 1 ГОСТ Р 54149-2010 2 ГОСТ 30804.4.30-2013 14 Номер варианта Задание 3 ГОСТ 29322-92 4 ГОСТ 31818.11-2012 5 ГОСТ 30011.1-2012 6 ГОСТ Р МЭК 60755-2012 7 ГОСТ Р 50031-2012 8 ГОСТ Р МЭК 61643-12-2011 9 ГОСТ Р 54364-2011 10 ГОСТ Р 51327.1-2010 11 ГОСТ Р 50345-2010 12 ГОСТ Р 53988-2010 13 ГОСТ Р МЭК 60269-1-2010 14 ГОСТ Р 52776-2007 15 ГОСТ Р МЭК 61557-1-2005 16 ГОСТ 30030-93 17 ГОСТ Р 52350.14-2006 18 ГОСТ Р 50571.27-2003 19 ГОСТ IEC 61046-2012 20 ГОСТ IEC 60924-2012 21 ГОСТ 14254-96 22 ГОСТ 26246.0-89 23 ГОСТ Р 53073-2008 24 ГОСТ Р 51241-2008 15 4 Практическая работа № 4 Сертификации технических средств, систем, процессов, оборудования и материалов Цель работы: способность осуществлять подготовку к сертифика- ции технических средств, систем, процессов, оборудования и материа- лов. Индивидуальное задание С помощью информационно-поисковой системы «КОДЕКС» вы- полнить описание заданного объекта, оформить отчет в печатном виде согласно СТО ТПУ 2.5.01-2011. Содержание отчета по практической работе: 1. Основные характеристики и показатели продукции. 1.1. Полное наименование объекта и данные изготовителя. 2. Перечень нормативных документов, необходимых для проведе- ния работ по подтверждению соответствия объекта. 3. Обоснованный выбор формы подтверждения соответствия. 4. Анализ и обоснованный выбор органа по сертификации (ОС) и испытательной лаборатории (ИЛ). 5. Порядок проведения сертификации объекта. 5.1. Определения видов испытаний для проведения испытаний об- разцов. 5.2. Составление акта отбора образцов. 5.3. Сбор документов, являющихся основанием для принятия ре- шения о сертификации. 5.4. Анализ документов. 6. Заключение. 7. Список использованных источников. Таблица 4 Варианты индивидуальных заданий Номер вари- анта Задание (код ОКП) 1 31 2406 Дизели типа ЧН25/35 мощностью 300-500 л.с. 2 33 2200 Электродвигатели переменного тока асинхронные мощностью от 0,25 до 100 кВт с высотой оси вращения от 63 до 315 мм 3 33 2400 Электродвигатели переменного тока мощностью от 0,25 до 100 кВт различного назначения 4 33 4120 Электродвигатели взрывобезопасные единой серии 16 Номер вари- анта Задание (код ОКП) /VI габарита и свыше 5 33 4181 Электродвигатели взрывобезопасные постоянного тока 6 33 5518 Электродвигатели и генераторы главного привода и тягового оборудования для машин и механизмов различного назначения 7 33 8111 Электродвигатели асинхронные в защищенном, за- крытом и закрытом продуваемом под избыточным давлени- ем исполнениях на 1500 об/мин (25 сE-1) и менее 8 33 8460 Компенсаторы реактивной мощности вращающиеся, синхронные 9 33 8471 Компенсаторы реактивной мощности статические с управляемыми полупроводниковыми преобразователями 10 34 1125 Трансформаторы и комплектные трансформаторные подстанции / взрывозащищенные и рудничные 11 34 1160 Трансформаторы силовые VI габарита (мощностью св.32000 кВ.А до 80000 кВ.А вкл., напряжением св.35 кВ до 110 кВ вкл.; мощностью до 80000 кВ.А включ., напряжением св.110 кВ до 330 кВ включ.) 12 34 1210 Комплектные трансформаторные подстанции (КТП) - I габарита (мощностью до 100 кВ.А включ., напряжением до 35 кВ включ.) 13 34 1300 Трансформаторы малой мощности (однофазные мощностью 4 кВ.А и менее, трехфазные мощностью 5 кВ.А и менее) 14 34 1432 Разрядники вентильные / напряжением до 11 кВ 15 34 1456 Трансформаторы / напряжения - напряжением 400, 500 кВ 16 34 1500 Преобразователи силовые полупроводниковые мощ- ностью до 5 кВт 17 34 1612 Преобразователи тиристорные мощностью 5 кВт и свыше / - для электропривода 18 34 1621 Преобразователи диодные мощностью 5 кВт и свы- ше / - для электролиза 19 34 1750 Модули полупроводниковые силовые 20 34 1792 Столбы, секции полупроводниковые высоковольт- ные 21 34 3350 Комплектные устройства для распределения элек- трической энергии станций и подстанций постоянного тока (устройства, панели, щиты, шкафы) 22 35 3900 Кабели силовые на напряжение 1 кВ и свыше с алю- 17 Номер вари- анта Задание (код ОКП) миниевой жилой в стальной оболочке 23 52 2130 Средства специальные для монтажа и ремонта / обо- рудования электрического электростанций и сетей 24 34 179 Охладители и теплоотводы для силовых полупровод- никовых приборов Подпи Наци Изд NA АТРОШ КРАВ исано к печат Печать X иональный дательства ATIONAL Q Тел Уче ШЕНКО Ю ВЧЕНКО ти 12.11.2013 XEROX. У Заказ исследоват Система Томского п QUALITY A . 63 л./факс: 8(3 18 ебное изда Юлиана К Евгений 3. Формат 6 Усл.печ.л. 9 з . Тираж тельский То верситет менеджме политехнич фицирова ASSURAN 9001:200 34050, г. То 822)56-35- ание Констант Владими 60х84/16. Бум ,01. Уч.-изд 5 экз. омский пол т ента качеств ческого ун ана CE по стан 08 омск, пр. Л 35, www.tp иновна рович мага «Снегур д.л. 8,16. литехническ ва иверситета ндарту BS E Ленина, 30 pu.ru урочка». кий уни- а серти- EN ISO |