страница1/7
Дата06.04.2018
Размер1.02 Mb.
ТипМетодическое пособие

Методическое пособие для студентов специальности 230201. 65 «Информационные системы и технологии»


  1   2   3   4   5   6   7


МИНОБРНАУКИ РОССИИ

федеральное государственное

бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса»

(ФГБОУ ВПО «ЮРГУЭС»)

Кавминводский институт сервиса (филиал)

(КМВИС ФГБОУ ВПО «ЮРГУЭС»)


Яловой В.Я.
МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ

Учебно- методическое пособие для студентов специальности

230201.65 «Информационные системы и технологии»

Пятигорск

2012г.

УДК 389

ББК 30.10

Я 51

Кафедра «Информационные системы, технологии и связь»

Составитель:

доцент кафедры Яловой В.Я.


Рецензент:

доцент кафедры, к.т.н. Осмоловский Л.М.


Яловой В.Я.

Метрология, стандартизация и сертификация - Учебно – методическое пособие для студентов специальности 230201.65 «Информационные системы и технологии»- Пятигосрк: КМВИС 2012г. – 63с.

Данное учебно – методическое пособие представляет собой конспект лекций читаемых в Кавминводском институте сервиса для специальности 230201.65 «Информационные системы и технологии», очного, заочного, очного сокращённого, заочного сокращённого видов обучения.

На изучение дисциплины отводится 68 часов. Форма контроля – зачёт.

В конце пособия помещены вопросы из которых составлены билеты для зачёта.

Организационно пособие состоит из трёх разделов:

- основы метрологии;

- основы стандартизации;

- основы сертификации.

В связи с постоянным развитием экономики страны, возможен выход новых документов не оговоренных в данной работе, в связи с чем студенту, а в дальнейшем – инженеру, необходимо самостоятельно следить за развитием нормативной базы метрологии, стандартизации, сертификации.

Пособие соответствует требованиям СТО 01-09 «Выпускные квалификационные работы. Курсовые проекты (работы). Основные требования к объему и оформлению» и может быть использовано при оформлении курсовых и дипломных работ в качестве образца.

Учебно-методическое пособие печатается по решению Методического совета КМВИС для внутривузовского пользования (протокол № 8 от 09.04.2012г.)

© КМВИС ФГБОУ ВПО «ЮРГУЭС»

© Яловой В.Я.



Содержание
Лекция 1 Основы метрологии и метрологического обеспечения

Лекция 2 Виды и методы измерения

Лекция 3 Погрешности измерения

Лекция 4 Основы метрологического обеспечения

Лекция 5 Основы стандартизации

Лекция 6 Государственная система стандартизации России (ГСС РФ)

Лекция 7 Методы стандартизации

Лекция 8 Техническое регулирование. Принципы технического

регулирования

Лекция 9 Сертификация. Понятие сертификации



Лекция 1

Основы метрологии и метрологического обеспечения

Вопросы лекции:

1 Краткая история развития метрологии

2 Общие понятия и определения


Метрология является важнейшей стороной сложного процесса усовершенствования технологии и качества продукции.…Только страна, имеющая передовое приборостроение и метрологию, может быть передовой в науке. (Академик А. П. Александров).
1 Краткая история развития метрологии

Измерения являются одним из самых древних занятий в познавательной деятельности человека. В древние времена люди обходились только счетом - голов скота, числа воинов и т.д. Это не требовало введения единиц измерения, а также средств измерения.

По мере развития общества появилась потребность в количественной оценке расстояний, веса, размеров, объёма и т.д.

В Китае (2400 лет до н.э.) была установлена единая система пяти мер; единицей этой системы мер служило расстояние между двумя узлами бамбукового шеста, который давал звук определённого тона. В странах Востока существовали единицы измерения "джоу" - ячменное зерно, "бакила" – боб, "джуза" - орех, "викр" - вес вьюка, "карат" - семя стручка стручкового дерева - 0,2гр. - мера алмазов и др.

Многие меры являлись частыми человеческого тела: пядь, локоть, сажень, аршин и т.д. В Киевской Руси применялись меры: вершок - вер: перста - длина фаланги указательного пальца; "локоть" (расстояние от локтя первого сустава среднего пальца; "сажень" - равнялся трем локтям; "сажень косая" - расстояние от подошвы левой ноги до конца поднятой вверх руки; "маховая сажень" - расстояние между концами указательных пальцев распростертых рук.

Образцовой меры длины служил "золотой пояс" великого князя Святослава Ярославовича 1070г. (.В ХVI веке при Иване Грозном в России утвердилась единая система мер (одна вера, один вес, одна мера).

Петр I приравнял сажень в три аршина семи английским футам (фут - 304,8мм). Им был организован ввоз измерительных приборов - угломерных, оптических и т.д., а затем началось изготовление ряда приборов при Академии (Морской). При Академии наук была открыта "инструментальная" палата (изготовляли астролябии, компасы, нивелиры, квадранты, а в "барометронной" палате изготовляли барометры, термометры, микроскопы). В 1736г. решением Сената была образована Комиссия весов и мер, по поручению которой были изготовлены медный аршин и деревянный сажень. В качестве меры жидких тел было принято "ведро" московского Каменномостского литейного двора. В 1747г. впервые создан русский эталонный фунт - бронзовая золоченая гиря.

В 1842г. было утверждено Депо образцовых мер и весов, где были помещены созданные эталоны, их копии, а также образцы иностранных мер.

В 1840г. во Франции была введена метрическая система мер и весов, а в России выпущена первая книга "Общая метрология", написанная Ф.И. Петрушевским.

В 1875 г. была подписана Парижская конвенция, положившая начало международного научного сотрудничества в области метрологии.

B 1892г. Депо образцовых мер и весов возглавил видный русский ученый Д.И.Менделеев. В 1893г. он преобразовал Депо образцовых мер и весов в Главную палату мер и весов, которая стала первым научно-исследовательским учреждением в области метрологии.

14 сентября 1918г. был опубликован декрет Совнаркома РСФСР "О введении международной метрической системы мер и весов". В 1930г. произошло объединение метрологии и стандартизации, управление которыми осуществляется, централизовано в рамках единой сферы управления.

В I960г.XI Международная конференция по мерам и весам приняла Международную систему единиц - систему СИ.

В России с 19бЗг. действует Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Менделеева. Тематика работ охватывает линейные, угловые, оптические, акустические, электрические, магнитные измерения, измерения массы, плотности, силы, твердости, скорости и др. В 1993г. в России был принят закон РФ "Об единстве измерения".


2 Общие понятия и определения

Греческое слово "метрология" образовано от слов "метрон" - мера и "логос" - учение.

Метрология - наука об измерениях, методах и средствах обеспечения единства и требуемой точности измерения.

Метрология делится на три самостоятельных раздела:

- Теоретическая метрология - излагаются общие вопросы теории измерений.

- Законодательная метрология - рассматриваются комплексы общих правил, требований и норм, направленных на обеспечение единства измерения и единообразие средств измерения (СИ).

- Прикладная метрология - рассматриваются вопросы практического применения в различных сферах деятельности результатов теоретических исследований.

Объектами метрологии являются средства измерения, единицы измерения, эталоны и методики выполнения измерений.

"Измерить всё доступное измерению и сделать доступным всё недоступное ему". (Галилео Галилей).

В нашей стране ежегодно выполняется свыше 20 млрд. различных намерений, затраты на которые составляют 20% общих затрат на производство продукции, свыше 4 млн. человек считают измерения своей профессией.

Измерения - совокупность операций, выполняемых с помощью технического средства, хранящего единицу величины, позволяющего сопоставить с нею измеряемую величину и получить значение этой величины, т.е. результат.

Средства измерения (СИ) - техническое устройство, предназначенное для измерения.



= Х * () (1) - основное уравнение метрологии, где

- значение физической величины;

X - числовое значение физической величины в принятых единицах;



-единица физической величины.

Приложив линейку к детали, сравнивают её с единицей, хранимой линейкой, и производя отсчет, получают значение величины (длина, высота и т, д.).

Погрешность измерения - это разность между показаниями СИ и истинным (действительным) значением измеряемой величины.

∆ = Хиз - Хд (2), где

Хиз - значение, полученное при измерении;

Хд - действительное значение измеряемой величины.

Единство измерений - состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах, величины и погрешности измерений не выходят за установленные границы с заданной вероятностью.

Первое условие обеспечения единства измерений - результаты измерений должны быть представлены в узаконенных единицах. (В России – это единицы в системе СИ).

Второе условие - погрешность измерения не превышает (с заданной вероятностью) установленных пределов. Погрешности измерения указываются в паспорте прибора, ТУ и др.

Метрологическая служба - совокупность субъектов деятельности и видов работ, направленных на обеспечение единства измерений, т.е. организаций, на которые возлагается ответственность за обеспечение единства измерений.

Поверка средств измерения - совокупность операций, выполняемых органами государственной метрологической службы с целью определения и подтверждения соответствия СИ, установленным техническим требованиям.

Эталон - это высокоточная мера, предназначенная для воспроизведения и хранения единицы величины с целью передачи её размера другим средствам измерения.

Эталоны классифицируются в зависимости от назначения: первичные, специальные, государственные, национальные, международные, вторичные, эталоны-свидетели и рабочие.

Первичный эталон - это эталон, воспроизводящий единицу физической величины с наивысшей точностью, возможной в данной области измерения.

Первичный эталон может быть национальным и международным.

Международные эталоны хранит и поддерживает Мёждународное бюро мер и весов (МБМВ) в городе Севр во Франции.

Международный эталон принят по международному соглашению в качестве международной основы для согласования с ним размеров единиц величины, воспроизводимых и хранимых национальными эталонами.

Вторичный или специальный эталон воспроизводит единицу в особых условиях и заменяет первичный. Он создаётся и утверждается, когда это необходимо для обеспечения наименьшего износа государственного эталона.

Эталон-свидетель предназначен для проверки сохранности государственного и для замены его в случае утраты или порчи.

Рабочие эталоны воспроизводят единицу от вторичных и служат для передачи размера эталону более низкого разряда. Передача информации о размере единиц осуществляется методами непосредственного сличения.

Первыми официально утвержденными эталонами были прототипы метра и килограмма, изготовленные во Франции. В 1799г. эти эталоны были переданы на хранение в Национальный архив Франции (метр Архив, килограмм Архив) Национальным собранием Франции эталон метра был принят равным одной десятимиллионной части четверти дуги парижского меридиана.

Рисунок 1 - Система передачи размера единицы величины.


Был изготовлен 31 экземпляр эталона метра из платиноиридиевого сплава. России по жребию достался основной эталон метра №28 и в качестве эталона - свидетеля №11. Через него осуществляется сличение государственного - эталона с международным.

В 1983г. на XVII Генеральной конференции мер и весов принята длина метра как длина пути, проходимого светом за 1/299792458 секунды в условиях вакуума.

Из этого определения следует, что в системе СИ скорость света в вакууме принята равной в точности 299 792 458 м/с.

России были также переданы прототипы эталона килограмма: №12 и №26, №12 утвержден в качестве государственного (платиноиридиевая гиря).

Основным объектом измерений является физические величины.

Физическая величина - одно из свойств физического объекта, которое является общим в качественном отношении для многих физических объектов, отличаясь при этом количественным значением (длина, вес, прочность и т.д.).

Физические величины делятся на основные и производные.

Основным величинам соответствуют основные единицы измерения, производным - производные единицы измерения.

Совокупность основных и производных единиц называют системой единиц физических величин.

Общие правила конструирования систем единиц сформулировал в 1832 г. Гаусс.


Основными единицами системы являлись:

- единица длины - миллиметр; - единица массы - миллиграмм;

- единица времени - секунда.

Эту систему называли абсолютной.

Затем в начале XX века была предложена система МКСА (в русской транскрипции). Основными единицами были:

- метр; - килограмм; - секунда; - ампер.



Производные:

- единица силы - ньютон; - единица энергии - джоуль; - единица мощности - ватт.

В нашей стране c l января 1963г. действует Международная система единиц - СИ, принятая в 1960г. 11-ой Генеральной конференцией по мерам и весам.

Система единиц СИ названа международной.

ГОСТ 8.417 - 81 "Единицы измерения" устанавливает 7 основных физических единиц:

- единица длины - метр (м);

- единица массы - килограмм (кг);

- единица времени - секунда (с);

- единица силы электрического тока - ампер (А);

- единица термодинамической температуры - кельвин (К). (С), допускается шкала Цельсия - градус;

- единица количества вещества - моль (моль);

- единица силы света - кандела (ад).

Основные величины не зависимые друг от друга, производные получают с помощью формул (скорость - V=L/C , силу тока – J=U/R и т.д.).
Лекция 2

Виды и методы измерения

Вопросы лекции

1 Виды измерения

2 Классификация приборов


1 Виды измерения

Целью измерения является получение значений физической величины, характеризующей исследуемый объект.

Метод измерения - прием или совокупность приемов сравнения измеряемой физической величины с её единицей в соответствии с реальным принципом измерения.

Объект измерения - реальный физический объект, свойства которого характеризуются одной или несколькими измеряемыми величинами.

Алгоритм измерения - точное предписание о порядке выполнения one раций, обеспечивающих измерение Физической величины. Измерения могут быть классифицированы:

- по характеристике точности - равноточные - ряд измерений какой-либо величины, выполненных одинаковыми по точности СИ и в одних и тех же условиях и неравноточные - ряд измерений какой-либо величины, выполненных несколькими различными по точности СИ и в нескольких разных условиях;

- по числу измерений в ряду измерений - однократные и многократные;

- по отношению к изменению измеряемой величины - статические – измеряемая величина практически постоянна и динамические - физическая величина в процессе измерения претерпевает изменения;

- по количеству измерительной информации - однократные - число измерений равно числу измеряемых величин и многократные - число измерений, больше числа измеряемых величин. Обычно число измерений в данном случае больше трех;

- по выражению результатов измерений - абсолютные – измерение, основанное прямых измерениях величин и использовании значений физических констант. (Так, в формуле Эйнштейна Е = мс2, где (м) масса - основная физическая величина, которая может быть измерена прямым путем - взвешиванием, а скорость света (с) - физическая константа). Относительные измерения - измерение отношения величины к одноименной; величине, выполняющей роль единицы;

- по общим приемам получения результатов измерений - прямые - значение искомой величины или отклонение её отсчитывается непосредственно по прибору (измерение массы на весах, длины детали) и косвенные - значение искомой величины или отклонение её находят по результатам измерения другой величины, связанной с искомой определенной зависимостью (контроль угла синусной линейкой);

-по совокупности приемов использования средств измерения - метод непосредственной оценки - о значении измеряемой величины судят по показаниям одного (прямые измерения) или нескольких средств измерения (косвенные измерения) и методы сравнения; дифференциальный, нулевой, совпадений, замещения.

Дифференциальный - измеряется разница между измеряемой величиной и близкой ей по значению известной эталонной.

Нулевой - действие измеряемой величины полностью уравновешивается образцовой.

Совпадений - разность между измеряемой величиной и величиной, воспроизводимой мерой, определяют используя совпадение отметок шкал или периодических сигналов.

Замещения - действие измеряемой величины замещается образцовой.

Шкала измерений - это упорядоченная последовательность значений физической величины, которая служит основой для её измерения, или совокупность ряда отметок (штрихов) и проставленных у некоторых из них чисел отсчета, соответствующим значениям или отклонениям измеряемой величины (Рисунок 1).

Рисунок 1- Шкала измерительных приборов.

Интервал деления - расстояние между серединами двух соседних пометок (штрихов шкалы) - "а".

Интервалы делений шкал измерительных приборов выбираются в пределах 0,9 - 2,5мм. При таких интервалах обеспечивается наилучший результат глазомерной оценки долей деления при расположении стрелки (указателя прибора между штрихами шкалы).

Цена деления - значение измеряемой величины, соответствующее одному делению шкалы - "с". Цена деления, как правило, не должна быть меньше погрешности показаний прибора. В современных приборах применяются цены делений от 0,0001 до 0,1 мм.

Ширина штрихов шкалы выбирается в пределах 0,1 - 0,2мм. Разность ширины штрихов в пределах одной шкалы не должна быть более 0,05мм.

Длина коротких штрихов принимается равной 2-2,5 интервала деления, а длина длинных - 3 - 3,5 интервала.

Ширина конца стрелки не должна быть больше ширины штрихов. Конец стрелки должен перекрывать 0,3 - 0,8 длины коротких штрихов шкалы.

В метрологической практике известны несколько разновидностей шкал:

Шкала наименований - это своего рода качественная шкала, а не количественная, она не содержит нуля и единиц измерения. (Атлас цветов).

Шкала порядка - характеризует значение измеряемой величины в балах (шкала землетрясений, сила ветра и т. д.).

Шкала интервалов – (разностей) имеет условное нулевое значение, а интервалы устанавливаются по согласованию (шала времени, шкала длины).

Шкала отношений - имеет естественное нулевое значение, а единица измерений устанавливается по согласованию. Шкала массы (веса), начинаясь от нуля, может быть градуирована по-разному. (Бытовые аналитические весы).

Точность отсчета - точность, достигнутая при отсчете показаний прибора по шкале. Зависит от качества штрихов шкалы, толщины стрелки (указателя), расстояния между шкалой и, стрелкой, освещения шкалы и квалификации контролера.

Предел измерения по шкале - значение измеряемой величины, соответствующее наибольшему, участку шкалы.

Предел измерения прибора в целом - наибольшая и наименьшая величины, которые могут быть определены с помощью данного прибора (микрометр с пределом измерения 50 - 75мм имеет предел измерения 25мм. Для индикаторов, миниметров и других приборов, предназначенных для относительных измерений на стойках со столиком, пределы измерения высот определяются высотой стойки, а диаметров - вылетом кронштейна, в котором крепится прибор.

Чувствительность прибора - свойство прибора реагировать на изменения измеряемой величины. Чувствительность прибора оценивается передаточным отношением.

Передаточное отношение прибора- i - отношение линейного шли углового перемещения стрелки (указателя) к изменению размера, вызвавшего это перемещение:



(1) где а - интервал деления, с - цена деления
Порог чувствительности (разрешающая способность прибора) - наименьшее изменение значения измеряемой величины, способное вызвать малейшее заметное изменение показаний прибора.

Измерительное усилие - усилие, с которым контактный орган прибора воздействует на объект в момент измерения.

2 Классификация приборов

Средства измерения можно классифицировать по конструктивному исполнению, метрологическому и по характеру применения.

По конструктивному исполнению средства измерения подразделяются на меры, измерительные преобразователи, измерительные приборы, измерительные установки, измерительные системы.

1 Меры физической величины - СИ, предназначенные для воспроизведения

и хранения физической величины одного или нескольких заданных размеров.

Меры однозначные – гиря 1кг., калибр, стандартные образцы, образцы марки стали, образец твердости и т. д.

многозначные - масштабная линейка,

наборы мер - набор гирь, набор калибров, набор концевых мер,

магазин электрических сопротивлений и т.д.

2 Измерительные преобразователи - это средство измерения, которое для преобразования сигнала измерительной информации в форму, удобную для обработки, хранения или дальнейших преобразований. Функция преобразования может быть выражена формулой, графиком, таблицей (датчик, метрологический зонд).

3 Измерительные приборы - это-средство измерения, которое позволяет получить измерительную информацию в форме удобной для восприятия пользователем.

Различают, приборы прямого действия и приборы сравнения.



- Приборы прямого действия - отображают измеряемую величину на показывающих устройствах, имеющих соответствующую градуировку в единицах этой величины (амперметр, вольтметр, термометр).

- Приборы сравнения - предназначены для сравнения измеряемой величины с величинами, значения которых известны. Они широко используются в научных целях, а также на практике (яркость источников излучения, давление сжатого воздуха, образцы шероховатости поверхности).

Измерительные установки и системы - это совокупность средств измерений, объединенных по функциональному признаку со вспомогательными устройствами, для измерения одной или нескольких физических величин. Обычно такие системы автоматизированы и обеспечивают ввод информации в систему, автоматизацию самого процесса измерения, обработку и отображение результатов измерения для восприятия их пользователем (радионавигационная система для определения местоположения судов состоит из ряда измерительных комплексов, статистический контроль производственных процессов).

По метрологическому назначению все средства измерения делятся на рабочие средства измерения и эталоны.

- По условию применения рабочие СИ, предназначенные для проведения технических измерений, делятся на:



- Лабораторные - используются при научных исследованиях, проектировании технических устройств, медицинских измерениях. Лабораторные СИ характеризуются высокой точностью и чувствительностью, высокой стабильностью.
  1   2   3   4   5   6   7

Главная страница
Контакты

    Главная страница



Методическое пособие для студентов специальности 230201. 65 «Информационные системы и технологии»