Метрология, стандартизация, сертификация

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Теоретическая часть

метрологический измерение погрешность стандартизация

Метрология -- наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.

Стандартизация -- деятельность, направленная на определение и разработку единых требований, норм и правил к продукции, работам и услугам.

Сертификация -- это установление соответствующими сертифицирующими органами обеспечения требуемой уверенности, что продукция, услуга или процесс соответствуют определенному стандарту или другому нормативному документу.

Цель работы: изучить и закрепить теоретический материал в метрологических характеристиках средств измерений, стандартизации и сертификации на практике.

Основные метрологические характеристики средств измерений

Погрешность является главным показателем точности измерения. В зависимости от формы представления погрешности разделяют на абсолютные, относительные и приведенные.

Абсолютной погрешностью называют разность между показанием прибора Хи и действительным значением измеряемой величины Xд:

Относительная погрешность представляет собой отношение абсолютной погрешности ±к действительному (показанию прибора ХИ) значению измеряемой величины ХД и выражается в процентах:



Приведенная погрешность - отношение абсолютной погрешности ±к диапазону измерения прибора, выражается в процентах:

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 выходом ее за пределы области нормальных значений.

Чувствительностью средства измерения определяется отношением изменения выходного сигнала средства измерений ДY к вызывающему его изменению измеряемой физической величины ДX:

Чувствительность средства измерения может быть определена также как величина, обратная цене деления шкалы СИ. Под ценой деления шкалы средства измерения понимают разность между значениями, соответствующих двум соседним отметкам шкалы.

Цену деления шкалы ДN средства измерения определяют по формуле:



где N - число делений шкалы.

Класс точности - обобщенная характеристика средства измерения, определяемая пределами допускаемой основной погрешности, отражающая уровень их точности при нормальных условиях эксплуатации. Уровень точности средства измерения может характеризоваться набором других нормируемых метрологических характеристик, связанных определенными соотношениями с классом точности, таких, как допускаемые дополнительные погрешности, допускаемые вариация и размах.

Для технических средств измерений класс точности чаще всего принимают равным пределу допускаемой основной приведенной погрешности гдоп выраженной в процентах:

где доп - предел допускаемой основной абсолютной погрешности.

Предел допускаемой основной абсолютной погрешности выражается в единицах измеряемой величины и определяется по формуле:

Вариация - полученная экспериментально разность между показаниями измерительного прибора, соответствующими одному и тому же действительному значению измеряемой физической величины при двустороннем подходе к этому значению, т.е. при прямом и обратном ходе стрелки-указателя средства измерения в одинаковых условиях измерения.

Предел допускаемой вариации Vдоп нормируется следующим образом:



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

Средство измерения считается годным к эксплуатации, если максимальные значения погрешности и вариации поверяемого средства измерений не превышают допускаемых значений: ;

Если хотя бы одно из условий не выполняется, то измерительный прибор не годен для дальнейшей эксплуатации и передается в ремонт.

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 простым способом исключения грубых ошибок из статистического ряда результатов измерений является правило трех сигм: разброс случайных величин от среднего значения не должен превышать 3:

,

где - максимальное или минимальное значение статистического ряда; a - среднее арифметическое статистического ряда (математическое ожидание); у - среднеквадратичное отклонение.

Предпочтительными с точки зрения достоверности являются методы, основанные на использовании доверительных интервалов.

Пусть имеется статистический ряд результатов измерений небольшой выборки (количество результатов измерений в которой не превышает 20), который описывается законом нормального распределения, то при наличии грубых ошибок критерии их появления в1, в2 определяются выражениями:

; ,

где , - наибольшее и наименьшее значения из n измерений.

В таблице 1 приведены максимальные значения критериев появления грубых ошибок max в зависимости от доверительной вероятности, возникающие вследствие статистического разброса результатов измерений.

Если > , то значение следует исключить из статистического ряда результатов измерений как грубую ошибку.

Если , то значение следует исключить из статистического ряда результатов измерений как грубую ошибку. После исключения вновь определяют величины , , , для (n-1) измерений.

Вторым из наиболее часто используемых методов определения наличия грубых ошибок является метод, основанный на применении критерия Романовского. Этот метод также применяется для малой выборки результатов измерений. Критерием выявления грубой ошибки служит предельно допустимая абсолютная ошибка результата отдельного измерения:

,

где у - среднеквадратичное отклонение; q -величина, определяемая в зависимости от числа измерений n и значения доверительной вероятности Рд. Оценкой действительного значения случайной физической величины A является значение a - величина математического ожидания.

Если , то результат измерения исключают из ряда как грубую ошибку. Если , то результат измерения исключают из ряда как грубую ошибку. После исключения одной или двух грубых ошибок вновь находят величину q.

После исключения вычисляется предельно допустимая абсолютная ошибка результата отдельного измерения для нового числа членов статистического ряда n и максимальные абсолютные погрешности и сравниваются с величиной предельно допустимой абсолютной ошибки результата отдельного измерения . Исключение грубых ошибок продолжают до тех пор, пока абсолютные погрешности и не станут меньше предельно допустимой абсолютной ошибки результата отдельного измерения .

2. Практическая часть

Пункт 1

Определение метрологических характеристик средств измерений.

Хн=0; Хк=100; Ед. изм.=мВ; К=0,5; N=100; Хх=75; ±Дmax=0,5; Vmax=0,4

Определить: ±Ддоп; ±дmax; ДN;S; ±гmax; метрологическую годность прибора

Решение:



Метрологический прибор годен.

Пункт 2

Первый способ:

; =2.02

;

Итог: грубых ошибок нет.

Второй способ:

1.

2.

3. ;

требуется исключить минимальное

Итог: грубая ошибка присутствует следует исключить 2,02.

Третий способ:

1

2.

3.

4.

5.

6.

Итог: грубых ошибок нет.

Пункт 3

С помощью информационно-поисковой системы «КОДЕКС» выполнить поиск заданного нормативного документа и определить его характеристики (табл. 1). Отчет по практической работе оформляется в печатном виде согласно СТО ТПУ 2.5.01-2011.



Таблица 1

3. Практическая часть

ГОСТ 31818.11-2012

Аппаратура для измерения электрической энергии переменного тока. Общие требования. Испытания и условия испытаний

Electricity metering equipment (а.с). Particular general requirements. Tests and test conditions. Part 11. Meters for electric energy

Межгосударственный

ГОСТ 1.2-2015

2014-01-01

Нормативно технических документ

ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 15 ноября 2012 г. N 42)

31818.11-2012

МКС 17.220.20 Измерения электрических и магнитных величин

ОКП отменён

электроэнергетика

Аппаратура для измерения электрической энергии переменного тока.

Настоящий стандарт распространяется на аппаратуру для измерения электрической энергии, применяемую как внутри, так и снаружи помещений, и устанавливает требования к изготовлению и испытаниям аппаратуры для измерения электрической энергии при использовании в сетях переменного тока частотой 50 или 60 Гц при напряжении до 600 В.

Настоящий стандарт распространяется на электромеханические и статические счетчики, применяемые внутри и снаружи помещений, содержащие измерительный элемент и счетный(е) механизм(ы), заключенные в корпус счетчика. Он также распространяется на индикатор(ы) функционирования и испытательный(е) выход(ы). Если счетчик имеет измерительный элемент для измерения энергии более чем одного вида (счетчики на энергию разных видов) либо если в корпус счетчика заключены другие функциональные элементы, такие как показатели максимума, электронные регистраторы тарифов, переключатели по времени, приемники дистанционного управления, интерфейсы передачи данных и т.д., то тогда применяют соответствующие стандарты или нормативные документы на эти элементы государств, упомянутых в предисловии как проголосовавшие за принятие настоящего стандарта.

электромеханический счетчик: Счетчик, в котором токи, протекающие в неподвижных катушках, взаимодействуют с токами, индуцируемыми в подвижном элементе, что приводит его в движение, при котором число оборотов пропорционально измеряемой энергии.

статический счетчик: Счетчик, в котором ток и напряжение воздействуют на твердотельные (электронные) элементы для создания на выходе импульсов, число которых пропорционально измеряемой энергии.

счетчик ватт-часов: Прибор, предназначенный для измерения активной энергии путем интегрирования активной мощности по времени.

счетчик вар-часов: Прибор, предназначенный для измерения реактивной энергии путем интегрирования реактивной мощности по времени.

реактивная мощность (вар): Реактивная мощность сигналов синусоидальной формы какой-либо отдельной частоты в однофазной цепи, определяемая как произведение среднеквадратических значений тока и напряжения и синуса фазового угла между ними.

Счетчики должны быть рассчитаны и сконструированы таким образом, чтобы можно было избежать появления какой-либо опасности при их нормальном использовании и нормальной эксплуатации, а также чтобы можно было обеспечить безопасность персонала от:

- поражения электрическим током;

- воздействия повышенной температуры окружающей среды;

- распространения огня;

- и защиту счетчиков от проникновения твердых тел, пыли и воды.

Все части, подвергающиеся коррозии при нормальной эксплуатации, должны быть надежно защищены. Любое защитное покрытие не должно подвергаться опасности повреждения при нормальном использовании или вследствие климатических воздействий при нормальной эксплуатации. Счетчики для наружной установки должны выдерживать воздействие солнечного излучения.

ГОСТ Р 50648-94 (МЭК 1000-4-9-93) Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к магнитному полю промышленной частоты. Технические требования и методы испытаний.



Выводы

Вывод по 1 пункту.

Выполнив работу были получены и развиты способности получения, обработки и представления данных измерений, испытаний и контроля; организовывать метрологическое обеспечение производства; определять годность метрологического прибора.

Выводы по 2 пункту.

Выполнив работу были получены и развиты основы анализа и обработки данных на предмет грубых ошибок полученных экспериментальным путём и определение годности прибора.

При поиске грубых ошибок методом трёх сигм полученные результаты показывают их отсутствие. Этот метод не вызвал сложностей в процессе поиска грубых ошибок. Метод является очень простым и действенным, подходящий в различных ситуациях.

При поиске грубых ошибок методом критерием использования максимального значения критерия появления грубых ошибок в_max. Было выявлена грубая ошибка в в_min, после исключения минимального значения грубых ошибок обнаружено не было. Было использована таблица 2.1, где были даны значения в_max в зависимости от доверительной вероятности, данной в задании по вариантам. При отсутствие доверительной вероятности данным методом невозможно пользоваться.

При поиске грубых ошибок критерием Романовского, была пользована таблица 1. По которой вычислена предельно допустимая абсолютная ошибка отдельного измерения и максимальна абсолютна погрешность. Использование которых в дальнейшем сравниваются между собой. Грубых ошибок не выявлено.

Выводы по 3 пункту.

Выполнив работу были развиты навыки с помощью информационно-поисковой системы «КОДЕКС»:

Способности выполнять работы по стандартизации;

Разрабатывать проектную документацию в соответствии с имеющимися регламентами, стандартами и техническими условиями.



Заключение

В данной проделанной курсовой работе:

были закреплены теоретические основы метрологии, стандартизации и сертификации;

умение выбирать методики испытаний и их расчётов;

получены навыки оценки погрешностей и неопределённостей с применением современных информационных технологий, методом поиска и исключения грубых ошибок измерения из совокупности результатов, при помощи навыков нахождение математического ожидания, дисперсии и среднеквадратичного отклонения;

развиты способности выполнять работы по стандартизации.

Размещено на Allbest.ru

...