Учебнометодический комплекс по дисциплине Метрология, стандартизация и сертификация для студентов всех специальностей и направлений во
 Скачать 1.95 Mb.
|
|
Кафедра «ОПТД» ОТЧЁТ ПО ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЕ №___ _________________________________ ( н а з в а н и е р а б о т ы ) Работу выполнил: студент _____________ группы _____________ Работу проверил: 143 ТОЛЬЯТТИ 2016 3.ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ 144 Лабораторная работа №1 Методы обработки результатов измерений 1. Цель работы. Ознакомление с методами обработки результатов измерений 2. Краткая теория 3. Многократные прямые равноточные измерения 4. Неравноточные измерения 5. Однократные измерения 6. Косвенные измерения 1. Многократные прямые равноточные измерения Измерение — совокупность операций для определения отношения одной (измеряемой) величины к другой однородной величине, принятой за единицу, хранящуюся в техническом средстве ( средстве измерений ). Получившееся значение называется числовым значением измеряемой величины, числовое значение совместно с обозначением используемой единицы называется значением физической величины. Измерение физической величины опытным путём проводится с помощью различных средств измерений — мер , измерительных приборов , измерительных преобразователей , систем, установок и т. д. Измерение физической величины включает в себя несколько этапов: 1) сравнение измеряемой величины с единицей; 2) преобразование в форму, удобную для использования (различные способы индикации). Принцип измерений — физическое явление или эффект, положенное в основу измерений. Метод измерений — приём или совокупность приёмов сравнения измеряемой физической величины с её единицей в соответствии с реализованным принципом измерений. Метод измерений обычно обусловлен устройством средств измерений. Равноточные измерения — ряд измерений какой-либо величины, выполненных одинаковыми по точности средствами измерений в одних и тех же условиях с одинаковой тщательностью. При многократных измерениях отдельное измерение принято называть наблюдением, и, соответственно, результат отдельного измерения при проведении многократных измерений называется результатом наблюдения. Многократные измерения показывают, что результаты отдельных наблюдений отличаются друг от друга. Отличия наблюдаются также в результатах отдельных серий многократных измерений. В метрологии принято различать равноточные и неравноточные измерения. К равноточным (равнорассеянным) относятся измерения, проводимые одним наблюдателем, в одинаковых условиях, с помощью одного и того же средства измерения. 145 Равноточность выполняется при условии, что измерения являются независимыми, одинаково распределенными. Очевидно, что при многократных измерениях не имеется возможности проведения бесконечно большого количества наблюдений, следовательно, не имеется возможности принятия в качестве результата измерения истинного значения измеряемой величины и в качестве характеристик случайных величин принимаются не истинные, а приближенные оценки этих характеристик. Значения измеренной величины и оценок ее характеристик, в отличие от самих характеристик, являются случайными величинами, зависящими от количества проведенных наблюдений. При многократных измерениях с ограниченным числом наблюдений (n≤15) и невозможности оценить и исключить систематические погрешности ограничиваются вычислением среднего арифметического и оценки его среднего квадратического отклонения. Результат записывается в виде Хср, σср, где σср - среднее квадратическое отклонение результата измерения. При многократных измерениях используется методика обработки результатов наблюдений, состоящая из нескольких этапов. Ниже приведены основные этапы обработки. 1. Определяют и исключают из результатов наблюдений известные систематические погрешности: 2. Вычисляют среднее арифметическое значение Хср исправленных результатов группы наблюдений, принимаемое в качестве результата измерения: 3. Рассеивание отдельных наблюдений относительно среднего значения оценивается по среднеквадратическому отклонению результатов наблюдений. 4. После проверки на отсутствие грубых погрешностей вычисляют оценки среднего квадратического значения результата измерения. 5. Проверяют гипотезу о том, что результаты наблюдений принадлежат нормальному распределению. 6. Находят границы доверительного интервала случайной погрешности результата измерения Δ1 и Δ2. .2. Неравноточные измерения Неравноточные измерения — ряд измерений какой-либо величины, выполненных различающимися по точности средствами измерений и (или) в разных условиях. Если результаты измерений получены не в одинаковых условиях и им соответствуют различные дисперсии, а следовательно, и средние квадратические погрешности, то измерения называются неравноточными. При обработке неравноточных измерений вводят новую характеристику точности измерения, называемую весом измерения. Вес результата измерения р определяется формулой: где k — произвольно выбранное число, но одно и то же для всех весов, участвующих в решении какой-либо задачи; — дисперсия результата измерения. Вследствие того, что точное значение дисперсии никогда не известно, вес вычисляют по формуле т. е. принимают , где m — средняя квадратическая погрешность, полученная по достаточно большому количеству результатов измерений. 146 Так как k — произвольное число, то вес служит только относительной характеристикой точности, т.е. он дает представление о точности результата измерения только при сравнении с весами других результатов. Как видно из определения веса, отношение весов не изменяется, если все веса увеличить или уменьшить в одно и то же число раз. Это является одним из свойств весов. Если двум результатам измерения соответствуют веса ; то, разделив первое равенство на второе, получим т.е. веса двух измерений обратно пропорциональны квадратам средних квадратических погрешностей этих измерений. Равенство выражает второе свойство весов. Из определения веса следует, что равноточные измерения имеют равные веса, а неравноточные — неравные веса. Найдем вес среднего арифметического. Пусть произведено ряд равноточных измерений с дисперсией Вес одного измерения а вес среднего арифметического По свойству весов Примем вес одного измерения за единицу, т. е. р = 1. Так как то получим P=n Таким образом, в случае равноточных измерений, если вес одного измерения принят за едини Однократное измерение — измерение, выполненное один раз. вес среднего арифметического равен числу измерений. Однократные измерения 147 Однократное измерение — измерение, выполненное один раз. Прямые многократные измерения в большей мере относятся к лабораторным измерениям. Для производственных процессов более характерны однократные измерения. Однократные прямые измерения являются самыми массовыми и проводятся, если: при измерении происходит разрушение объекта измерения, отсутствует возможность повторных измерений, имеет место экономическая целесообразность. Эти измерения возможны лишь при определенных условиях: • объем априорной информации об объекте измерений такой, что модель объекта и определение измеряемой величины не вызывают сомнений; • изучен метод измерения, его погрешности либо заранее устранены, либо оценены; • средства измерений исправны, а их метрологические характеристики соответствуют установленным нормам. За результат прямого однократного измерения принимается полученная величина. До измерения должна быть проведена априорная оценка составляющих погрешности с использованием всех доступных данных. При определении доверительных границ погрешности результата измерений доверительная вероятность принимается, как правило, равной 0,95. Методика обработки результатов прямых однократных измерений приведена в рекомендациях МИ 1552—86 'ТСИ. Измерения прямые однократные. Оценивание погрешностей результатов измерений". Данная методика применима при выполнении следующих условий: составляющие погрешности известны, случайные составляющие распределены по нормальному закону, а неисключенные систематические, заданные своими границами 0,, — равномерно. Составляющими погрешности прямых однократных измерений являются: • погрешности СИ, рассчитываемые по их метрологическим характеристикам; • погрешность используемого метода измерений, определяемая на основе анализа в каждом конкретном случае; • личная погрешность, вносимая конкретным оператором. Если последние две составляющие не превышают 15% погрешности СИ, то за погрешность результата однократного измерения принимают погрешность используемого СИ. Данная ситуация весьма часто имеет место на практике. 2.4. Косвенные измерения Косвенными называют измерения, при которых значение измеряемой величины определяют из аналитического выражения, в которое входят величины, определяемые прямыми измерениями. Пример косвенных измерений: а) измерение мощности в цепях постоянного тока с помощью амперметра и вольтметра (Рис.1.1) ; 148 Рисунок 1.1 б) измерение тока I X по падению напряжения U на образцовом сопротивлении R 0 , величина которого выбирается на много меньше сопротивления нагрузки R H (Рис.1.2). Рисунок 1.2 Совместными называют измерения, при которых измеряются несколько разнородных физических величин, входящих в аналитическое выражение. Пример: определение материала проволочного сопротивления. Исходными данными для определения материала являются: 1. Удельное сопротивление: , где R 0 - сопротивление при температуре равной нулю, Ом, S - поперечное сечение проводника, мм 2 , l - длина проводника, м. 2. Температурный коэффициент сопротивления (ТКС). Исходным уравнением для расчёта является выражение для сопротивления при температуре: , где - приращение температуры проводника, Порядок измерений и расчёта: 1.Определяем R 0 . Для этого необходимо произвести измерение сопротивления при температуре и построить график R = F (Рис.1.3). 149 Рисунок 1.3 Прямая линия, проведенная через точки 1 и 2, соответствующие значениям сопротивлений R 1 и R 2 , пересечет ось ординат в точке, соответствующей сопротивлению R 0 . Температурный коэффициент можно определить из уравнения R = R 1 2.Определяем удельное сопротивление 3.По данным ТКС и удельному сопротивлению находим материал проволочного сопротивления по справочным материалам. 3. Рабочее задание 3.1. Изучить методы обработки результатов измерений. 3.2. Основные моменты законспектировать в отчете. 3.3. При защите работы уметь ответить на вопросы для самоконтроля. 4. Контрольные вопросы 4.1. Сформулируйте основные правила поведения при пожаре. 4.2. Назовите основные типы огнетушителей. 4.3. Назовите наиболее простой и надежный способ проверки готовности углекислотного огнетушителя в период его хранения. 4.4. С какой частотой должны проводиться гидравлические испытания углекислотных огнетушителей. 4.5. Можно ли продолжать эксплуатировать огнетушитель ОУ-8, если масса заряженного огнетушителя с момента предыдущего взвешивания снизилась на: 400 грамм, на 800 грамм. 4.6. Какие средства пожаротушения можно использовать при тушении электроустановок, находящихся под напряжением. 5. Рекомендуемая литература по теме: /4/ гл.2 Лабораторная работа № 2 Организация работ по стандартизации 1. Цель работы. Ознакомление с методами обработки результатов измерений 2. Краткая теория 2.1. Информационное обеспечение работ по стандартизации 2.2. Стандартизация в зарубежных странах 2.3. Международные организации по стандартизации 2.4. Порядок разработки международных стандартов 2.5. Совершенствование Государственной системы стандартизации в России 150 2.1. Информационное обеспечение работ по стандартизации Правовые основы стандартизации в России установлены Законом Российской Федерации "О стандартизации". Положения Закона обязательны к выполнению всеми государственными органами управления, субъектами хозяйственной деятельности независимо от формы собственности, общественными объединениями. Закон определяет меры государственной защиты интересов потребителей и государства через требования, правила, нормы, вносимые в государственные стандарты при их разработке, и государственный контроль выполнения обязательных требований стандартов при их применении. Сущность стандартизации в РФ закон толкует как деятельность, направленную на определение норм, правил, требований, характеристик, которые должны обеспечивать безопасность продукции, работ и услуг, их техническую и информационную совместимость, взаимозаменяемость, качество продукции (услуг) в соответствии с достижениями научно-технического прогресса. Нормы и требования стандартов могут относиться также к безопасности хозяйственных объектов в чрезвычайных ситуациях (например, природные и техногенные катастрофы); к обороноспособности и мобилизационной готовности страны. Кроме данного закона, отношения в области стандартизации в России регулируются издаваемыми в соответствии с ним актами законодательства РФ. Это связано с последующим пересмотром стандарта: он будет иметь силу лишь после того, как будут внесены изменения в регламент; • ссылка со скользящей идентификацией , т.е. стандарт (стандарты) идентифицируются (указываются в регламенте) только с помощью номера. Это дает возможность пересматривать стандарт и вводить его в действие независимо от внесения изменений в регламент; • ссылка общего характера, т.е. указание в регламенте всех стандартов, которые действуют в определенной области и (или) приняты конкретным органом. Идентификация каждого стандарта в отдельности отсутствует. Ответственность существует за нарушение стандарта, на который имеется обязательная ссылка. Эта ссылка указывает, что соблюдение идентифицированных в ней стандартов (стандарта) — единственный путь достижения соответствия товара требованиям технического регламента. Технический регламент может включать индикативную ссылку. Этот вид ссылки на стандарт по существу представляет собой форму положения, направленного на достижение соответствия. Другими словами, соблюдение стандартов, содержащихся в этих ссылках, рассматривается как один из путей достижения соответствия требованиям регламента. Согласно Закону РФ "О стандартизации" ответственность за нарушение его положений несут юридические и физические лица, органы государственного управления. В соответствии с действующим в России законодательством ответственность носит уголовный, административный либо гражданско-правовой характер. Нарушения выявляются службами государственного контроля и надзора за соблюдением субъектами хозяйственной деятельности обязательных требований государственных стандартов, что рассмотрено далее в гл. 2. Нарушение должностными лицами или гражданами, которые зарегистрированы как индивидуальные предприниматели, обязательных требований государственных стандартов при реализации, эксплуатации, транспортировке и хранении продукции влечет наложение штрафа в размере от пяти до 100 минимальных размеров оплаты труда. Такое же наказание определено за уклонение юридических и физических лиц от предъявления 151 продукции, а также сведений о ней и соответствующей документации органам государственного надзора. С 1 января 1997 г. специальная уголовная ответственность установлена за обман потребителей в отношении качества товара, установленного договором (в сферах торговли товарами и предоставления услуг), а также за производство и реализацию товаров и услуг, не отвечающих требованиям безопасности. Уголовная ответственность за нарушение требований стандартов по продукции производственного назначения не предусмотрена, а административная ответственность установлена за несоблюдение обязательных требований при ее продаже (поставке), использовании, транспортировке и хранении. Гражданско-правовая ответственность за нарушение требований к качеству определяется на основе положений гражданского законодательства. Законодатёльные акты Российской Федерации в связи с принятием законов РФ "О стандартизации", "Об обеспечении единства измерений", "О сертификации продукции и услуг" (1995 г.); Постановлениями Правительства РФ, принятыми во исполнение Закона "О стандартизации", приказами Госстандарта РФ. Например, приказом Госстандарта РФ утвержден "Порядок проведения Госстандартом России Государственного контроля и надзора за соблюдением обязательных требований государственных стандартов, правил обязательной сертификации и за сертифицированной продукцией". Закон "О стандартизации" регламентирует: • организацию работ по стандартизации, • содержание и применение нормативных документов по стандартизации, • информационное обеспечение работ по стандартизации, • организацию и правила проведения государственного контроля и надзора за соблюдением обязательных требований государственных стандартов, • финансирование работ по государственной стандартизации, государственному контролю и надзору, • стимулирование применения государственных стандартов, • ответственность за нарушение положений Закона "О стандартизации". На основании правовых норм закона определены принципы и задачи стандартизации в России. Принципы стандартизации следующие: 1) целесообразность разработки стандарта определяется путем анализа его необходимости в социальном, экономическом и техническом аспектах; 2) приоритетным направлением стандартизации является безопасность объекта стандартизации для человека и окружающей среды , обеспечение совместимости и взаимозаменяемости продукции; 3) стандарты не должны быть техническим барьером в торговле. Для этого необходимо учитывать международные стандарты (и их проекты), правила, нормы международных организаций и национальные стандарты других стран; 4) разработка стандарта должна быть основана на взаимном согласии заинтересованных и участвующих в ней сторон (консенсусе). При этом должно быть учтено мнение каждого по всем вопросам, представляющим взаимный интерес; 5) разработчики нормативных документов должны соблюдать: нормы законодательства, правила в области государственного контроля и надзора, взаимосвязанность объектов стандартизации с метрологией и с другими объектами стандартизации; оптимальность требований, норм и характеристик, включаемых в стандарты; 6) стандарты должны своевременно актуализироваться, чтобы не быть тормозом для научно-технического прогресса в стране; 7) обязательные требования стандартов должны быть проверяемы и пригодны для целей сертификации соответствия; 152 8) стандарты, применяемые на данных уровнях управления, не должны дублировать друг друга. Реализация этих принципов осуществляется при выполнении определяемых основополагающими стандартами ГСС задач: • обеспечение взаимопонимания между всеми заинтересованными сторонами; • установление оптимальных требований к номенклатуре и качеству объекта стандартизации в интересах потребителя и государства; • определение требований по безопасности, совместимости (конструктивной, электрической, электромагнитной, информационной, программной и др.), а также взаимозаменяемости продукции; • унификация конструктивных частей изделий; • разработка метрологических норм и нормативно-техническое обеспечение измерений, испытаний, оценки качества и сертификации продукции; • оптимизация технологических процессов с целью экономии материальных, энергетических и людских ресурсов; • создание, ведение и гармонизация с международными правилами систем классификации и кодирования технико-экономической информации; • организация системного обеспечения потребителей и всех заинтересованных сторон информацией о номенклатуре и качестве продукции, услуг, процессов путем создания системы каталогов и др. Трудности, характерные для переходного периода в России, ставят перед стандартизацией и более узкие, конкретизированные задачи, к которым можно отнести насыщение рынка безопасными потребительскими товарами и установление цивилизованных барьеров поступлению на российский рынок некачественных импортируемых товаров. В этом направлении необходимо тесное взаимодействие стандартизации и сертификации. |