Размещено на http://www.allbest.ru/

Лекции по метрологии

Общие сведения о метрологии

Юсупова Галина Георгиевна



Метрология - (мера и логос - наука об измерениях) это наука об измерениях методах и средствах обеспечения их единства, и способах достижения требуемой точности.

Основные термины и определения приведены в Рекомендациях по межгосударственной стандартизации РМГ 29-99 «ГСИ. Метрология. Основные термины и определения» введены в действие 1 января 2001г. Рекомендуются к применению во всех видах документации: научно-технической, учебной и справочной литературе по метрологии.

Измерение физической величины - Совокупность операций по применению технических средств, хранящих единицу физической величины, обеспечивающее нахождение соотношений в явном или не явном виде измеряемой величины с её единицей и получение значения этой величины.

Принцип измерений - Физическое явление или эффект положенный в основу измерений.

Метод измерений - Прием или совокупность приемов сравнения измеряемой физической величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерений.

Направление развития современной метрологии

Современная метрология включает 3 составляющие:

Законодательную,

Фундаментальную,

Практическую.

1) Законодательная метрология - это раздел включающий комплексы взаимосвязанных и обязательных технических и юридических требований по применению единиц физических величин, эталонов, методов и средств измерений, направленных на обеспечение единства и необходимой точности измерений. Служит средством государственного регулирования метрологической деятельности посредством законов и законодательных приложений, которые вводятся в практику через государственную метрологическую службу и метрологические службу государственных органов управления и юридических лиц. К области законодательной метрологии относят испытания и утверждения типа средств измерений их поверка, калибровка и надзор за средствами измерений. Основным документом метрологии является закон РФ «Об обеспечивании единства измерений» принят в1993 году. Кроме этого закона действует более 3х тысяч Гос. стандартов на методы контроля и испытаний различных видов продукции.

2) Фундаментальная (научная, теоретическая) метрология - раздел служащий теоретической основой этой науки. Предметом этого раздела является теория измерений, шкал измерений, проблемы установления систем единиц измерений, теория исходных средств измерений, передачи шкал и размеров единиц, теория точности измерений и др.

3) Практическая или прикладная метрология - раздел метрологии освещает вопросы практического применения, разработок теоретической и положений законодательной метрологии. Предмет прикладной метрологии это виды работ проводимых в сферах распространения государственного метрологического контроля и надзора

Физические величины и единицы их измерений

Физическая величина - это свойство общее в качественном отношении многим физическим объектам, но в количественном отношении индивидуальные для каждого объекта.

Единица физической величины - это физическая величина, которой по определению задано значение равное единице или такое её значение, которое принимают за основание для сравнения с ним физических величин того же рода при их количественной оценке.

Размер физической величины - это количественное содержание в данном объекте свойства соответствующего понятию физическая величина.

X=q(x) q-числовое значение Х

Данное уравнение называют основным уравнение измерения.

Измерение - это познавательный процесс, заключающийся в сравнении путем физического эксперимента данной физической величины с физической величиной принятой за единицу измерения.

В практической деятельности необходимо измерять различные физические объекты, обладающие неограниченным числом свойств, проявляющихся бесконечным разнообразием. Среди множества специфических проявлений есть несколько общих, наиболее важными являются проявления в отношении:

1) Эквивалентности - Это отношение, в котором данное свойство у различных объектов оказывается одинаковым или не одинаковым.

2) Порядка - Это отношение, в котором данное свойство у различных объектов проявляется больше или меньше.

3) Аддитивности - Это отношение когда однородные свойства объектов можно суммировать.

Основные типы шкал

Шкала (с латыни - лестница) - в метрологии шкала имеет 2 различных значения, во-первых шкалой называют устройство отсчета - шкала средство измерений, во-вторых шкалу называют - порядок определения и обозначения всевозможных определений всевозможных проявлений конкретного свойства объектов измерений (В этом значении используют термин шкала измерений).

Различают 5 основных типов шкал:

1) Шкала наименований (Шкала классификации) - Используют для классификации эмпирических объектов свойства, которых проявляются в отношении эквивалентности. Отсутствует понятие 0, больше или меньше, единицы измерений. (Атласы цветов)

2) Шкала порядков (Шкала рангов) - Используют для классификации эмпирических объектов через свойства, которые могут проявляться в отношении эквивалентности и порядка, но в них нельзя ввести единицу измерений.

3) Шкала интервалов (Шкала разностей) - Применяют для объектов свойства, которых удовлетворяют отношению эквивалентности и порядка. Отличия заключаются в том, что шкалы в интервалах состоят из одинаковых интервалов, имеют единицу измерения и точку 0.

4) Шкала отношений - Описывает свойства эмпирических объектов, которые удовлетворяют отношению эквивалентности, порядка и аддитивности. В шкалах отношений существуют, естественный критерий нулевого проявления свойств и единиц проявлений.

5) Абсолютная шкала - под абсолютными понимаю шкалы, которые обладают всеми признаками шкал отношений, но дополнительно имеют естественное однозначное единицы измерений и не зависят от принятой системы единиц измерений. Шкалы соответствующие относительным величинам.

Шкалы наименований и порядка как не имеющие единиц измерений относят к не метрическим.

Шкалы интервалов и отношений относят к метрическим, а метрические и абсолютные относят к линейным.

Системы физических величин и единиц их измерений

Физические величины, единицы которых устанавливают независимо от других величин в системе, называют основными величинами, а их единицы основными единицами. Все остальные величины и единицы определяют через основные и называют их производными. Совокупность выбранных основных и производных единиц называю системой единиц. Математическое выражение, отображающее связь физической величины с основными величинами системы в котором коэффициент пропорциональности принят равным единице, называют размерностью. Размерности основных физических величин обозначают прописными буквами.

Dim l = L

Dim t = T

Среди производных физических величин особое место занимают такие для, которых все показатели размерности в формуле обращаются в 0. Эти величины называют безразмерными.

Понятия безразмерности широко используется при проверке правильности сложных расчетных формул, выяснении зависимости между величинами.

Классификация и основные характеристики измерений

Классификация измерений:

1) Классификация - представляет условное группирование, по заданным признакам осуществляемое с определенной целью. Диктуется определёнными потребностями теории и практики, и обуславливается удобством при разработке методик выполнения измерений и обработке результата. Измерение классифицируется по раду признаков.

2) Прямые - Целью такого деления является удобство выделения методологических погрешностей измерений возникающих при определении результатов измерений, при которых искомое значение искомой величины определять непосредственно в сравнении с мерой этой величины. Q=X, Q- Искомое, Х - полученное.

Косвенные - Искомое значение определят на основании результатов прямых измерений других физических величин связанных с искомой известной функциональной зависимостью. Q=F(X₁, X₂, X₃…Xn)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Совокупные - При которых проводят измерение нескольких однородных величин с определение искомой величины. Число уравнений системы не должно быть меньше числа искомых величин.

Совместные - измерения при которых проводятся измерения неоднородных физических величин с целью нахождения зависимости между ними.

3) Статические - измерения проводят при статическом постоянстве измеряемой величины.

Динамические - измерения в процессе которых измеряемая величина изменяется.

4) Однократные - при которых число измерений равно числу измеряемых величин.

Многократные - при которых число измерений превышает число измеряемых величин n/m, n>=3

5) Абсолютные - при которых результат измерения основывается на прямых измерениях одной или нескольких величин или использовании физических констант. является производные величины в прямом соответствии с ее размерностью (Измерение основой величины может быть только абсолютным.

Относительные - отношение величины к однородной величине играющей роль единицы или измерении величины по отношению к однородной величине принимаемой за исходную.

6) Максимальная точность - Достижимой при существующем уровне техники (эталонные измерения, измерения физических констант).

Технические - в которой погрешность результата определяется характеристиками средств измерений.

Методы и принципы измерений

Принцип измерений - это совокупность физических явлений, на которых основаны измерения.

Метод непосредственной оценки и метод сравнения с мерой

Мера - средство измерений предназначенная для воспроизведения физической величины заданного размера.

Размещено на http://www.allbest.ru/

метрология стандартизация контроль качество



Метод	Определение
Непосредственной оценки	Метод измерений, в котором значение величины определяют непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора прямого действия. (Характеризуется тем, что человеку, осуществляющему, измерения не требуется каких-либо вычислений кроме умножения показаний прибора на некоторую постоянную величину)
Метод сравнения с мерой	Метод измерения в котором измеряемую величину сравнивают с величиной воспроизводимой мерой.

Дифференциальный метод - Метод сравнения с мерой в котором на измерительный прибор воздействует разность измеряемой величины и известная величина воспроизводимая мерой. Сущность дифференциального метода - это замещение.

Нулевой метод - характеризуется как метод сравнения с мерой в котором результирующий эффект воздействия на прибор сравнения доводят до 0.

Совпадение - Метод сравнения с мерой в котором разность между измеряемой влечёной и величиной воспроизводимой мерой измеряют, используя совпадения от меток шкал и периодических сигналов.

Нулевой метод совпадения - состоит в совпадении двух периодических процессов характеристика одного из которых измеряется, а другого используется в качестве меры.

Замещение - это метод сравнения с мерой - в котором измеряемую величин замещают известной величиной воспроизводимой мерой. Значение меры подбирают так чтобы воздействие на измерительный прибор было равно воздействию измеряемой физической величины.

Противопоставление - метод сравнения с мерой в котором измеряемую величина и величина воспроизводимая мерой одновременно воздействует на прибор сравнения с помощью которого устанавливаются отношения между этими величинами.

Дополнение - метод сравнения с мерой в котором измеряемую величину дополняют мерой этой же величины с таким расчетом, чтобы на прибор сравнения воздействовала их сумма равная заранее заданному значению.

Погрешности измерений

Определение истинного и действительного значения физической величины их различие позволяет понять сущность погрешности.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Истинное значение физической величины - это значение идеальным образом отражающее свойства данного объекта, как в количественном, так и в качественном отражении.

Действительное значение физической - Это значение найденное экспериментально.

Погрешность результата измерения - это отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины.

Систематическая погрешность измерения - Составляющая погрести измерения остающаяся постоянной или закономерно изменяющаяся при повторных измерения одной и той же величины.

Случайная погрешность измерения - Составляющая погрешности измерения изменяющаяся случайным образом при повторных измерения одной и той же величины

Грубая - погрешность измерений, существенно превышающая ожидаемую при данных условиях.

Случайные погрешности

Инструментальная погрешность - это составляющая погрешности измерения, зависящая от погрешности применяемых средств измерений. Имеет несколько составляющих - наиболее важные определяются несовершенством конструкции, технологией изготовлением средств измерений, и постепенным износом материалов.

Одна из погрешностей источников этих погрешностей присущих почти всем средствам измерений, которые имеют подвижные части, соответствующие принципу устройства, а также от традиции той или иной области

Причина 2: Трение в сочленениях подвижных деталей приоров, например в микрометрах, большое трение затрудняет вращение детали и может привести к большому воздействию на измеряемый объект.

Инструментальные погрешности, являющиеся средством износа, старения или неисправности средств измерений. Правильность показаний ряда средств измерений зависит от положения их подвижных частей по отношению к неподвижным.

Стандартизация

Общая характеристика, цели, определение:

Стандартизация - это деятельность по установлению правил и характеристик в целях добровольного многократного использования направленное на достижение упорядоченности в сферах производства и обращения продукции и повышение конкурентно способности продукции и услуг.

Объектом стандартизации является продукции, работа и услуги подлежащие стандартизации.

Цель стандартизации - выявление наиболее правильного и экономичного варианта. т.е. нахождение оптимального решения.

Цель: содействие соблюдению требованию технического регламента.

Стандартизация как наука базируется на исходных положениях, т.е. принципах, они отражают основные закономерности процесса разработки стандартов, обосновывают ее необходимость и тенденции развития.

Выделяют следующие принципы стандартизации:

1. Добровольность применения национальных стандартов и обязательность их использования в случае принятия решения об их использовании.

2. Применение международного стандарта как основы разработки национального стандарта.

Унификация - это научно-технический метод отбора и регламентации оптимальной и сокращенной номенклатуры объектов одинакового функционального назначения.

Унификация - наиболее распространенная и эффективная форма адаптации.

Систематизация - расположение предметов, явлений или понятий в определенном порядке и последовательности, образующей четкую систему, удобную для использования.

Классификация - разновидность систематизации, заключающаяся в группировке предметов, явлений или понятий по наиболее существенным признакам и расположении их по классам, подклассам, разрядам и т.д.

Селекция - отбор наиболее эффективных определенных видов продукции, целесообразных для удовлетворения потребностей и дальнейшего производства.

Симплификация - уменьшение числа типов или других разновидностей изделий до числа, достаточного для удовлетворения существующих в данное время потребностей.

Типизация - установление новых конструкций или типовых технологических процессов на основе общих для ряда изделий или процессов технических характеристик.

Модифицированная унификация - унификация всех модификаций определенного изделия с базовой моделью или между собой внутри одного типоразмера.

Опережающая стандартизация - стандартизация, заключающаяся в установлении повышенных по отношению к уже достигнутому на практике уровню норм и требований к объектам стандартизации, которые согласно прогнозам будут оптимальны в последующее время.

Система предпочтительных чисел и параметрические ряды

Система предпочтительных чисел - теоретическая база современной стандартизации, сущность этой системы состоит в том, что если всегда при выборе параметров руководствоваться определённым научным рядом чисел, то изделия окажутся согласованными с другими связанными с ними видами продукции.

Параметрические ряды - применяют во всех отраслях экономики и они должны отвечать следующим требованиям:

1. Представлять рациональную систему градации, отвечающую потребностям производства и средствам эксплуатации.

2. Быть бесконечными как в сторону малых так и в сторону больших значений.

3. Включать все 10ти кратные значения любого члена и единицу.

4. Быть простыми и легко запоминаемыми.

В стандартизации нашли применения ряды чисел построенные по арифметической и геометрической прогрессиям.

Ряд построенный по арифметической прогрессии характеризуется разностью значений двух соседних членов, которая остается неизменной во всем диапазоне ряда.

d - Разность значений между двумя членами ряда.

Недостаток этого ряда: Не целесообразная разреженность значений в зоне малых величин и сгущенность их в зоне больших величин.

Чаще применяю арифметические ряды, в которых разность значений постоянна не для всего ряда, а только для определенной части. Для малых типоразмеров выбирают меньшую разность, а для больших большую разность. Каждый из ее горизонтальных участков соответствует группе участков с постоянной разностью. Любой член ряда в пределах данной группы вычисляется по формуле.

d - Знак прогрессии

n - Номер искомого числа

В соответствии с рекомендацией ИСО в СССР в веден гост 803256 - предпочтительные числа и рады предпочтительных чисел. Он соответствует международным стандартам ИСО 3973 и ИСО 17973.

Многолетним международным опытом установлено - что для удовлетворения производства необходимо положить в основу построения рядов предпочтительных чисел геометрические прогрессии со знаменателем.



Знаменатели геометрических прогрессий

Условное обозначение ряда	Знаменатель прогрессии ц	Число членов в пределах ряда
Основные Ряды	Р-5		5
	Р-10		10
	Р-20		20
	Р-40		40
Дополнительные	Р-80		80
	Р-160		160

Номера предпочтительных чисел представляют собой логарифмы предпочтительных чисел при основании логарифмов равному знаменатель арифметической прогрессии.

Определение номера предпочтительного числа определяется следующим образом:

1. Заданное число N_i делят умножают на число до тех пор пока не получится число в основном десятичном интервале от 1 до 10.

2. Устанавливают номер и основное по таблице ряды предпочтительных чисел основного десятичного интервала.

3. Определяют номер искомого числа по выражению при

K - десятичный коэффициент приведенного числа к основному интервалу предпочтительных чисел.

Определить порядок предпочтительных чисел=8000, 160

- 8, 1.6

Устанавливаем порядковые номера по таблице:

1.6 - 8 8 - 36

Искомые номера вычисляем по выражениям

2) Определение численного значения члена ряда по его порядковому номеру, является обратной и ее выполнят в следующей последовательности:

Мы прибавляем или отнимаем

Устанавливаем по таблице значение

При I> 40

Качество продукции влияет на благосостояние страны, сдвигает труд, сырьевые ресурсы, материалы, создает условия успешного развития общества, улучшает структуру и увеличивает масштабы национального богатства.

Качество - это степень соответствия присущих характеристик требованиям.

Это потребность или ожидание потребителя.

Продукция - это результат процесса или результат труда. Различают 4 категории продукции:

1. Услуги

2. Программные средства

3. Технические средства - машины, оборудование

4. Перерабатываемые материалы

В условиях рынка качество продукции должно соответствовать запросам и ожиданиям потребителя. Высоко качественная и дорогостоящая продукция, а также дешевая и не качественная продукция - не конкурентно способны.

Оценка качества продукции - основа для выработки необходимых управленческих решений в СМК. Для управления и повышения системы качества продукции необходима его оценка. Методы оценки качества всегда рассматриваются специальной научной дисциплиной - квалиметрией

Квалиметрия - область науки, предметом которой являются количественные методы оценки качества продукции.

Основные подходы к уровню и качеству продукции регламентируются следующими нормативными документами:

1. ГОСТ 15467 -79 - управление качеством продукции

2. ГОСТ 22732 - 77 - методы оценки качества промышленной продукции, основные положения.

3. ГОСТ 2.116 - 84 - единая система конструкторской документации, карта технического уровня и качества продукции.

4. РД 50 - 149 - 79 - методические указания по оценке технического уровня и качества промышленной продукции.

5. Общие методические рекомендации по оценке технического уровня промышленной продукции - утверждено ГКНТ СССР 665 от 1989 года.

Классификация продукции:

1. Промышленная продукция

a. Продукция, расходуемая при использовании

Сырье

Материалы и продукты

b. Продукция, расходующая при использовании свой ресурс

Не ремонтируемые изделия

Ремонтируемые изделия

К первой группе относятся - полезные ископаемые, природное топливо, естественные строительные материалы, драг камни,

Ко второй - искусственное топливо, смазочные материалы, материалы для текстильной и легкой промышленности, лесоматериалы

К третьей группе относятся - аптекарские и косметические товары в упаковках, консервы в банках, жидкое топливо в бочках, газы в баллонах, проволока и кабели на катушках.

К четвертой группе относятся - электровакуумные, ПП приборы, конденсаторы, резисторы, крепежи.

К пятой группе относятся - техника, оборудование (все что подлежит ремонту)

Представленную продукцию используют при выборе номенклатуры единичных показателей качества. Определение области применения продукции. Обоснование выбора базовых образцов. При разработке и использовании системы национальных стандартов.

Управление качеством

Сущность любого управления заключается в выработке управляющих решений и последующей реализации предусмотренных этими решениями управляющих воздействий на определенном объекте управления.

Управление качеством - непрерывный процесс воздействия на производство путем последовательной реализации логически взаимосвязанных функций с целью обеспечения качества.

Управление качеством базируется на системном и процессном подходах к управлению качеством. В практике управления качеством широко применяют различные методы, которые подразделяются на социально психологические, экономические, административные, инженерно-технологические.

Совокупности научно обоснованных принципов менеджмента качества по ГОСТ Р ИСО 9000 - 2001 (8).

Принципы менеджмента качества:

1. Ориентация на потребителя

2. Вовлечение работника

3. Процессный подход

4. Системный подход

5. Постоянное улучшение

6. Принятие решений на основе фактов.

7. Отношение с поставщиками

Инструменты контроля и управления качеством

Статистические методы - это важнейшие инструменты контроля и управления качеством в СМК отвечающих требования международных стандартов ИСО 9000 - TQM.

7 «японских» инструментов контроля качества:

1. Контрольные листки - Инструмент первичной регистрации данных, использует по качественным и количественным признакам при контроле.

2. Графики - наглядность и облегчение понимания взаимозависимости количественных величин или их изменение в зависимости от времени. Применяют: Линейные, круговые, столбчатые, круговые.

3. Диаграмма Паретта

4. Причинно-следственная диаграмма (рыба)

5. Гистограмма - столбчатый график, который применяю для наглядного изображения распределения конкретных обозначений параметра.

6. Диаграмма разброса - Строится как график зависимости между двумя параметрами, по ней судят и определят корреляционную… зависимость и устанавливают характер зависимости.

7. Контрольные карты - разновидность графика, который отличается наличием контрольных границ допустимого диапазона. Рассеивание рабочих характеристик процесса. Выход конкретного параметра за пределы контрольных границ требует проведения корректирующих мероприятий и анализа причин с принятием последующих мер.

Использование 7 «старых» инструментов позволяет справиться с 95% несоответствий, для решения проблемы оставшихся несоответствий используют 7 «новых» инструментов.

1. Диаграмма зависимостей - установление логических связей в комплексных проблемах

2. Диаграмма сродства - предназначена для оценки сложных ситуаций и идентификации проблем

3. Древовидная диаграмма - позволяет, проводит поиск эффективного пути достижения целей.

4. Матричная диаграмма - позволяет выбрать решение проблем при наличии разнообразных мнений

5. Анализ матричных данных - упрощает использование

6. Диаграмма процесса - Позволяет подобрать процесс для достижения желаемого результата

7. Стрелочная диаграмма - позволяет представлять взаимосвязи процессов для контроля сроков выполнения всей планируемой работы.

Размещено на Allbest.ru

...