Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

'Документ'
00.13 „Фізіологія людини і тварин" Особливості ротового і шлункового травлення у жуйних тварин. Травлення у тонкому і товстому відділах кишечнику...полностью>>
'Регламент'
1.1. Открыть Клиенту доступ к системе (-ам) дистанционного банковского обслуживания ОАО «Россельхозбанк» (далее – Система ДБО) с присвоением регистра...полностью>>
'Закон'
З А К О Н У К Р А Ї Н ИПро авторське право і суміжні права( Відомості Верховної Ради (ВВР) 1994, N 13, ст.64 )( Вводиться в дію Постановою ВР N 3793-...полностью>>

Метрология (1)

Главная > Методические указания
Сохрани ссылку в одной из сетей:

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ и науки РФ

ВОЛОГОДСКИЙ государственный ТЕХНИЧЕСКИЙ университет

Кафедра автоматики и вычислительной техники

МЕТРОЛОГИЯ

стандартизация и сертификация

Рабочая программа

и

методические указания к выполнению контрольной работы

Факультет электроэнергетический

Специальности:

140604 - электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов;

140610 – электрооборудование и электрохозяйство предприятий, организаций и учреждений;

220201 – информатика и управление в технических системах;

230101 – Вычислительные машины, комплексы, системы и сети;

230105 – программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем.

Вологда

2006

УДК 389. 621.317

Метрология стандартизация и сертификация: Рабочая программа

И методические указания к выполнению контрольной работы. - Вологда: ВоГТУ, 2006  32 с.

Методические указания содержат рабочую программу, составленную в соответствии со стандартами специальностей, краткое изложение основного теоретического материала, необходимого для выполнения контрольной работы по указанному курсу, примеры решения метрологических задач.

Утверждено редакционно – издательским советом ВоГТУ.

Составитель: Сергушичева А.П., доц. каф. АТПП.

Рецензент: Поздеев Н.М., канд. техн. наук, доц. каф. электроснабжения.

1.ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью преподавания данного курса является ознакомление студентов с основами метрологии, стандартизации, сертификации; формирование навыков организации и проведения электрических и прочих измерений, практического использования электроизмерительных приборов и систем.

Будущий специалист должен знать основные принципы, виды и методы стандартизации и сертификации, основные принципы действия средств измерения, их структуры. Студент должен научиться грамотно ставить задачи в области метрологии, иметь навыки применения стандартов, проведения инженерного и метрологического эксперимента и выбора соответствующего типа измерительных приборов.

2. ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

2.1. Курс лекций

Введение

Предмет и задачи дисциплины. Основные понятия. Связь с другими дисциплинами.

Тема 1. Стандартизация

Стандартизация. Цели стандартизации. Этапы стандартизации Государственная система стандартизации: законодательство Российской Федерации о техническом регулировании, технические регламенты. Функции, принципы и методы стандартизации. Документы в области стандартизации: национальные стандарты, правила стандартизации, нормы и рекомендации в области стандартизации, общероссийские классификаторы технико-экономической и социальной информации, стандарты организаций. Участники стандартизации. Международное сотрудничество по стандартизации. Задачи стандартизации в области метрологии. Эффективность работ по стандартизации. Тенденции и основные направления развития стандартизации в Российской Федерации

Тема 2. сертификация

Основные понятия. Принципы сертификации. Виды подтверждения соответствия: добровольное подтверждение соответствия, обязательное подтверждение соответствия. Нормативная база сертификации. Порядок проведения и правила сертификации. Участники сертификации: Аккредитация органов по сертификации и испытательных лабораторий (центров). Статистические методы при сертификации. Сертификация систем качества. Концепция и перспективы развития сертификации.

Тема 3. ОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫ ТЕОРетической метрологии

Организация процесса измерения. Аксиомы метрологии. Объекты измерений и их характеристики. Основные правила теории размерностей. Измерительные шкалы. Единицы измерения. Системы единиц физических величин. Виды измерений. Методы измерений. Сигналы измерительной информации. Средства измерений: классификация, характеристики, структурные схемы, обозначение средств измерений. Основные вопросы теории погрешностей. Условия измерений. Организация измерительного эксперимента. Однократное и многократное измерения.

Тема 4. Законодательная метрология

Нормативная база метрологии. Метрологические службы Меры, принимаемые для обеспечения единства измерений: использование законодательно установленной системы единиц физических величин, разрешенных для применения, система эталонов единиц физических величин, государственные испытания, поверка, метрологический контроль и надзор.

Тема 5. Элементарные Средства измерений

Меры и устройства непосредственного сравнения с мерой: мосты переменного и постоянного тока для измерения параметров электрических цепей, потенциометры (компенсаторы), автоматические мосты и потенциометры. Компараторы.

Измерительные преобразователи. Аналоговые измерительные преобразователи: масштабные, выпрямительные преобразователи, преобразователи неэлектрических величин в электрические. Аналого-цифровые, цифро-аналоговые и цифровые измерительные преобразователи

Тема 6. Измерительные приборы

Электромеханические измерительные приборы: принцип работы, основные типы измерительных механизмов, общие узлы и детали приборов. Электронные осциллографы: устройство и принцип действия, основные узлы применение электронно-лучевого осциллографа. Цифровые измерительные приборы: классификация, основные характеристики, узлы цифровых приборов. Цифровые приборы последовательного счета. Цифровые приборы поразрядного уравновешивания (кодо-импульсные). Цифровые приборы считывания

Тема 7. Измерительные установки и измерительные системы

Измерительные установки. Измерительные системы: измерительные информационные, телеизмерительные. Гибкие измерительные системы. Системы автоматического контроля

2.2. Перечень лабораторных работ

1. Исследование метрологических характеристик электромеханических измерительных приборов.

2. Электронные измерительные приборы и их применение для измерения параметров электрических сигналов.

3. Измерения параметров электрических цепей.

4. Измерения в цепях переменного тока.

2.3. Темы практических работ

1. Расчет метрологических характеристик измерительных приборов.

2. Методы измерений

3. Применение измерительных преобразователей

4. Измерения параметров электрических цепей.

5. Измерения с помощью осциллографа.

3. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ПО ВЫПОЛНЕНИЮ контрольной работы.

3.1. Основные характеристики прибора и точность измерений

3.1.1. Основные определения и формулы

Количественную определенность какого-либо свойства объекта позволяет установить измерительный эксперимент. При этом требуется получить результат с желаемой точностью. Точность – качество, отражающее близость к нулю погрешности измерения, а потому выражаемое количественно величиной максимально возможных погрешностей. Общая погрешность обусловлена множеством различных причин и может быть представлена суммой отдельных составляющих, которые по причине возникновения делятся на инструментальные, методические и субъективные. Субъективные погрешности непредсказуемы и предварительному расчету не подлежат. Все рассчитываемые погрешности выражают через а) абсолютную, б) относительную и в) приведенную погрешности:

а) абсолютная п – разность между показаниями прибора Хп и действительным значением измеряемой величины Xд  (Xд определяется экспериментально, например, с помощью образцового прибора):

п = Хп – Xд; (3.1)

б) относительная  – отношение абсолютной погрешности к действительному значению  Xд :

= ( п / Xд )* 100%; (3.2)

Во многих практических случаях допустимо абсолютную погрешность относить к показанию прибора Xп:

= ( п / Xп )* 100%; (3.3)

в) приведенная – отношение абсолютной погрешности к нормируемому значению шкалы XN:

= ( п / XN)* 100%. (3.4)

Для приборов с равномерной или степенной шкалой XN обычно принимается равным конечному значению рабочей части шкалы, т.е. верхнему пределу измерения, если нулевая отметка находится на краю или вне шкалы.

Приведенная погрешность не является непосредственным показателем точности измерений, проводимых с помощью данного прибора (См. пример 3.1), однако позволяет оценить точность самого средства измерения, а потому отображается на его класс точности (К  ).

По классу точности показывающих приборов можно определить их наибольшую абсолютную погрешность  п, которую может иметь прибор в любой точке шкалы (без учета знака). Так, например, при использовании вольтметра со шкалой 0-50 В (Uн = 50 В) класса точности Кv = 1,0 на любой отметке его шкалы основная абсолютная погрешность  Uv  не превышает значения

Uv   Kv*Uн /100% =   1,0*50/100% =   0,5 В.

Зная абсолютную погрешность прибора, всегда можно определить его относительную погрешность, если известны его показания. Пусть с помощью описанного выше вольтметра получен результат измерения Uv = 40В. Тогда относительная погрешность измерения будет равна

 =  ( Uv / Uv )* 100% =    (0,5/40)*100 = 1,25 %.

Причем, чем ближе к началу шкалы будет результат измерения, тем больше становится относительная погрешность. Так при Uv = 10 В

 =  (0,5 / 10)* 100% =    0 5%.

Класс точности относится к группе метрологических характеристик (метрологическими называют характеристики оказывающие влияние на точность измерений). Также к этой группе относятся:

чувствительность S – производная от положения указателя по измеряемой величине X:

S = d / dX = F(X). (3.5)

Для приборов с равномерной шкалой чувствительность постоянна, ее размерность зависит от характера измеряемой величины ( SI  - дел/А, SV  -дел/В и т.д.).

постоянная прибора С – величина, обратная чувствительности

C = 1/S. (3.6)

На практике часто вместо постоянной прибора используют термин цена деления, т.е. значение измеряемой величины, приходящееся на одно деление шкалы, например:

СI = Iн / max  [А]; СV = Uн / max  [В],

где СI, СV - цена деления, соответственно амперметра и вольтметра; Uн, Iн – номинальные (конечные) значения шкалы амперметра и вольтметра;  max  – максимальное отклонение стрелки прибора.

номинальная мощность, потребляемая прибором, определяется по следующим соотношениям:

Pн = Uн *Iн =Iн2 Rп =Uн2 /Rп. (3.7)

Причем по известным Pн и Uн (или Iн) можно вычислить еще один из параметров приборов – их входное сопротивление;

диапазон измерений – область значений измеряемой величины, для которой нормированы допускаемые погрешности прибора;

порог чувствительности, вариация показаний и некоторые другие.

Поскольку при подключении прибора от источника сигнала потребляется некоторая мощность, это приводит к нарушению режима работы источника сигнала и вызывает погрешность метода измерения (методическую погрешность '). См. пример 3.4.

При выполнении многих процессов измерений физических величин возникает необходимость применения косвенных методов измерения, при которых результаты, полученные прямыми измерениями, являются исходными для дальнейших вычислений. Так как результаты прямых видов измерений всегда содержат погрешности, то и конечный результат тоже характеризуется определенной погрешностью. При косвенных видах измерений определяемое значение может зависеть как от одного так и от нескольких измеряемых значений. Для расчета абсолютных среднеквадратичных и относительных погрешностей косвенных измерений в таблице 3.1 приведены формулы для наиболее распространенных в практике функциональных зависимостей. Следует иметь в виду, что вычисление значения функции X–Y по измеренным значениям X и Y не всегда допустимо, так как может привести к большим относительным погрешностям, если эта разность мала.

Таблица 1

Функция

Погрешности

абсолютная

относительная * 100%

AX

AX+B

X+Y+Z

X-Y

X*Y

Xn

X/Y

()

А(Х)

 [(X)2 +(Y)2 +(Z)2]1/2

 [(X)2 +(Y)2]1/2

 [X2(Y)2 + Y2(X)2]1/2

nXn-1X

 [(X2Y2 + Y2X2)/Y4 ]1/2

() * 100% / Х

А(Х) * 100% /(AX+B)

 [(X)2 +(Y)2 +(Z)2]1/2* 100% / (X+Y+Z)

 [(X)2 +(Y)2]1/2* 100% / (X-Y)

 [(Y / Y) 2 + (X / X) 2]1/2* 100%

n(X/Х)* 100%

 [ (Y /Y) 2 + (X /X) 2)]1/2* 100%/

3.1.2. Примеры решения задач

Пример 3.1. Имеются два вольтметра: один – класса точности 1.0 с пределом измерения 30 В, а второй – класса точности 2.5 с пределом измерения 10 В. Определить, у какого прибора меньше предел допускаемой основной относительной погрешности и какой прибор обеспечит более высокую точность измерения напряжения U=8 В.

Решение.

1) Согласно (3.4) предельные значения абсолютной основной погрешности приборов:

Uп1 =   01,0*30/100 =   0,3В 4  Uп2  =  2,5*10/100 =   0,25В.

2) Наибольшие относительные погрешности измерения приборов:

 п1  =  7+ 00,3*100/8 =   3,75 %  п2  =   0,25*100/8 =   3,125 %.

Следовательно, для данного измерения лучше применить второй прибор класса точности 2,5 с пределом измерения 10В.

Пример 3.2. Определить ток полного отклонения и собственное (входное) сопротивление вольтметра с верхним пределом измерения Uн=150 В, если при постоянном напряжении U=150 В потребляемая прибором мощность равна 3 Вт.

Решение.

1) Согласно (3.7) Iн =Pн/Uн = 3/150 = 0,02A;

2) Входное сопротивление: Rвх =Rv =Uн / Iн =150 / 0,02 = 7,5 кОм.

Пример 3.3. Определить относительную методическую погрешность  измерения тока амперметром, внутреннее сопротивление которого Ra если он включен в цепь последовательно с источником ЭДС Е, имеющим сопротивление Rист и сопротивлением R (рис. 1).

Решение.

1)Относительная погрешность измерения:=(Ix-Iд)*100%/Iд.

2) Действительное значение тока в цепи до включения амперметра:

Iд= E/(Rист+R).

3) Измеренное значение тока в цепи: Iх= E/(Rист+R+Rа).

4) Относительная методическая погрешность измерения:

= -Rа*100/(Rист+R+Rа) = -100*Rа/(Rвх+Rа) = -100/(1+ Rвх/Rа),

где Rвх=R+Rист - входное сопротивление цепи со стороны прибора.

Рис. 1 Рис. 2

Пример 3.4. Определить относительную методическую погрешность  измерения напряжения вольтметром с внутренним сопротивлением Rv, включенного по схеме показанной на рис. 2, где R2 - сопротивление всех резисторов, последовательно соединенных с R1 и образующих вместе с ним и источником питания замкнутую электрическую цепь.

Решение.

1) Действительное значение напряжения Uд на резисторе R1 до включения вольтметра Uд = E*R1/(R1+R2).

2) Измеренное значение напряжения (показания вольтметра)

Ux=Uv=[E*R1*Rv/(R1+Rv)]/[R2+R1*Rv/(R1+Rv)]=E*R1*Rv/[R2(R1+Rv)+R1Rv)

3) Относительная методическая погрешность измерения напряжения

=[(Ux-Uд)/Uд]*100% = -(R1/Rv)*100% /(1+R1/Rv+R1/R2)

Из последнего выражения следует, что погрешность измерения тем меньше, чем больше сопротивление вольтметра.

Пример 3.5. Для измерения тока I=8мA в схеме рис.1 используются два миллиамперметра с номинальным током Iн1=Iн2=10мА, классом точности Кп = 2,5, внутренними сопротивлениями RмА1=50 Ом, RмА=25 Ом. Нужно выбрать прибор, обеспечивающий наименьшую общую относительную погрешность измерения тока, если Е=2В, Rист=2 Ом, R=450 ОМ.

Решение.

1) Относительная приборная погрешность измерения

п1 = п2 = 100*I/I = kп*Iн/I =  2,5*10/8 =  3,125%

2) Относительная методическая погрешность(Rист<R)

’1 = - 100/(1+R/RмА1) = -100 / (1+450/50) = -10%

’2 = - 100/(1+R/RмА2) = -100 / (1+450/25) = -5,3%

3) Общая погрешность измерения

общ1 = -(’1+ п1) = -13,1%

общ2 = -(’2+ п2) = -8,4%

Следовательно, выбираем второй прибор.

Пример 3.6. Определить абсолютную и относительную погрешности измерения общего тока в цепи (R1  R2), если миллиамперметр класса точности Кп=1,5 с номинальным током Iн=50 мА при поочередном включении последовательно с R1 и R2 показал соответственно I1=30 мА и I2=25 мА.

Решение.

1) Общий ток схемы Iобщ=I1+I2, что соответствует функции X+Y+Z при Z=0 (Табл.3.1).

2) Максимальная приборная абсолютная погрешность измерения токов I1,I2:

I1 = I2 =  kп*Iн/100 1,5*50/100 =  0,75 мА

3) Абсолютная погрешность  I=   [(X)2 +(Y)2]1/2 =   [0,752 +0,75 2]1/2 =  1,06 мА

4) Относительная погрешность измерения общего тока

=   [(X)2 +(Y)2]1/2 / (X+Y)=  1,06*100/(30+25) =  1,92%

Следовательно общий ток потребления Iобщ=55 мА измерен с относительной погрешностью  1,92%.



Скачать документ

Похожие документы:

  1. Метрология, стандартизация и сертификация. Вопрос № «Предмет и задачи метрологии». Метрология

    Документ
    Метрология – (от греч. metron – мера, logos – учение) – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.
  2. Метрология, стандартизация и сертификация (конспект лекций)

    Конспект
    Измерения являются одним из важнейших путей познания природы человеком. Они дают количественную характеристику окружающего мира, раскрывая человеку действующие в природе закономерности.
  3. Метрологія, стандартизація та сертифікація. Сутність та взаємозв'язок дис­циплін. Необхідність та затребуваність у технічних галузях та суспільному житті. Якість, якість життя

    Документ
    Метрологія, стандартизація та сертифікація. Сутність та взаємозв'язок дис­циплін. Необхідність та затребуваність у технічних галузях та суспільному житті.
  4. Метрологічний нагляд на варті життя та здоров’я

    Документ
    У повсякденному житті про точність вимірювань ми згадуємо переважно лише тоді, коли нас обважують, або коли підходить час платити за воду та електроенергію.
  5. Метрологічний нагляд дп «Харківстандартметрологія» у 1-му півріччі 2011 р забракував 11% перевірених звт

    Документ
    Протягом 1-го півріччя 2011 р. державними інспекторами з метрологічного нагляду здійснено 55 перевірок. При їх проведенні порушення Закону України «Про метрологію та метрологічну діяльність» виявлені в 43 випадках.
  6. «Метрология и метрологическое обеспечение»

    Документ
    Квалификация выпускника по специальности «Метрология и метрологическое обеспечение» – инженер. Он может выполнять профессиональную деятельность (организационно-управленческую, производственно-технологичес­кую, научно-исследовательскую,

Другие похожие документы..