Измерение физических величин

Размещено на http://www.allbest.ru/

Практическая работа № 1. Физические величины. Применение теории размерностей

1.1 Цель работы: научить студентов пользоваться международной системой физических единиц и приобрести практические навыки применения теории размерностей.

1.2 Теоретическая часть

Общепринятые или установленные законодательным путём характеристики (меры) различных свойств, общих в качественном отношении для многих физических объектов (физических систем, их состояний и происходящих в них процессов), но в количественном отношении индивидуальных для каждого из них, называются физическими величинами.

Таким образом, под термином «физическая величина» понимают свойство, общее в качественном отношении многим физическим объектам, но в количественном отношении индивидуальное для каждого из них.

Количественным выражением этого свойства в объекте является размер физической величины, а числовой оценкой её размера - значение физической величины. Физическая величина, которой по определению присвоено числовое значение, равное единице, называют единицей физической величины.

В любой системе единиц существует лишь одна основная единица данной физической величины.

Международная система единиц (СИ) была принята в 1960г. на XI генеральной конференции по мерам и весам. В нашей стране данная система введена в действие с 1 января 1982г., в соответствии с ГОСТ 8.417 - 81 «ГСИ. Единицы физических величин».

В настоящее время она характеризуется как когерентная система единиц, состоящая из семи основных, двух дополнительных и ряда производных единиц, число которых не ограничено.

Основные и дополнительные единицы СИ приведены в таблице1.

Таблица 1 - Единицы физических величин СИ

Физическая величина	Единица СИ
Наименование	Размер-ность	Наименование	Обозначение
			междуна-родное	русское
Основные
Длина Масса Время Сила электрического тока Термодинамическая температура Количество вещества Сила света	L M Т I Q N J	метр килограмм секунда ампер Кельвин моль кандела	m Kg S A K mol cd	м кг с А К моль Кд
Дополнительные
Плоский угол Телесный угол	- -	радиан стерадиан	rad Sr	рад ср

Производные единицы Международной системы единиц образуются из основных и дополнительных единиц СИ на основании законов, устанавливающих связь между физическими величинами, или уравнений по которым определяют физическую величину.

Единицы могут быть дольными и кратными от единиц СИ.

Кратной единицей называют единицу, которая в целое число раз больше системной или внесистемной единицы.

Дольной единицей называют единицу, которая в целое число раз меньше системной или внесистемной единицы.

Все приставки пишутся слитно с наименованием основной единицы, к которой они присоединяются (килограмм, миллиметр). Присоединение двух и более приставок не допускается.

Для образования наименьших кратных и дольных единиц физических величин используют приставки изложенные в таблице 2.

Таблица 2 - Множители и приставки для образования десятичных кратных и дольных единиц и их наименований

Множитель	Приставка
	Наиме-нование	Происхождение	Обозначение
		от какого слова	из какого языка	между-народ-ное	рус-ское
1000000000000000000=1018	экса	шесть раз по 103	греч.	E	Э
1000000000000000=1015	пета	пять раз по 103	греч.	P	П
1000000000000=1012	тера	огромный	греч.	T	Т
1000000000=109	гига	гигант	греч.	G	Г
1000000=106	мега	большой	греч.	M	М
1000=103	кило	тысяча	греч.	k	к
100=102	гекто	сто	греч.	h	г
10=101	дека	десять	греч.	da	да
0,1=10-1	деци	десять	лат.	d	д
0,01=10-2	санти	сто	лат.	c	с
0,001=10-3	милли	тысяча	лат.	m	м
0,000001=10-6	микро	малый	греч.	м	мк
0,000000001=10-9	нано	карлик	лат.	n	н
0,000000000001=10-12	пико	пикколо	итал.	p	п
0,000000000000001=10-15	фемто	пятнадцать	дат.	f	ф
0,000000000000000001=10-18	атто	восемнад-цать	дат.	a	а

Качественной характеристикой измеряемых величин является их размерность. Она отражает её связь с основными величинами и зависит от выбора последних.

Размерность обозначается символом dim, происходящим от слова dimension, которое в зависимости от контекста может переводится как размер, и как размерность.

Размерность основных физических величин обозначается соответствующими заглавными буквами. Для длины, массы, времени, например dim l = L; dim m = M; dim t = T.

При определении размерности производных величин руководствуются следующими правилами:

a. Размерность левой и правой части не могут не совпадать так как сравниваться между собой могут только одинаковые свойства, объединяя левые и правые части уравнений, отсюда можно прийти к выводу, что алгебраически суммироваться могут только величины, имеющие одинаковые размерности.

b. Алгебра размерностей мультипликативна, т.е. состоит из одного единственного действия - умножения.

- Размерность произведения нескольких величин равна произведению их размерностей. Так, если зависимость между значениями величин Q, A, B, C имеет вид Q = A B C, то

dim Q = dim A dim B dim C

- Размерность частного при делении одной величины на другую равна отношению их размерностей, Q = A/B, то

dim Q = dim A/dim B

- Размерность любой величины, возведённой в некоторую степень, равна её размерности в той же степени, так, если

Q = Aⁿ, то

dim Q = dim A = dimn A

Например, если скорость определять по формуле V = l/t, то

dim V = dim l/dim t = L/T = LT^-1

Если сила по второму закону Ньютона F = m a, где a = V/t - ускорение тела, то

dim F = dim m dim a = ML/T² = LMT^-2

Таким образом, всегда можно выразить размерность производной физической величины за размерность основных физических величин с помощью степенного одночлена dim Q = Lб Mв Tг, где L, M, T, … - размерности соответствующих основных физических величин; б, в, г, … - показатели размерности. Каждый из показателей размерности может быть положительным или отрицательным целым или дробным числом, нулём. Если все показатели размерности равны нулю, то такая величина называется безразмерной. Теория размерностей повсеместно применяется для оперативной проверки правильности сложных формул. Если размерности правой и левой частей уравнений не совпадают, т.е. не выполняется правило 1, то в выводе формулы, следует искать ошибку.

1.3 Порядок выполнения работы.

В начале занятия студенты должны охарактеризовать общие правила конструирования систем единиц. Далее следует ознакомиться с основными и производными единицами системы СИ, с правилами написания обозначений единиц:

- обозначения единиц ставят после их числовых значений и помещают в строку с ними;

- в обозначениях единиц точку и знак сокращения не ставят;

- в буквенных обозначениях отношений единиц в качестве знака деления должна применятся только одна черта: косая или прямая. При применении косой черты обозначения единиц в числителе и знаменателе помещают в строку, произведение обозначений единиц в знаменателе заключают в скобки, например, Вт/(м2·К). Допускается вместо знака черты применять обозначения единиц в виде произведений единиц, возведённых в степени (); (Вт·м^-2 К^-1).

Затем студенты должны ознакомится с принципом образования наименьших кратных и дольных единиц.

В конце занятия следует выполнить ряд заданий, представленных преподавателем по применению теории размерностей, ответить на вопросы, касающиеся данной темы. Оформить отчёт.

Для проверки качества усвоения материала по теории размерностей рекомендуется выполнить следующие задания.

По определяющим уравнениям выразить размерности физических величин:

скорость

V = l/t dimV=diml/dimt=L/T=LT^-1 м/с

ускорение

a = V/t dim a=dimV/dimt=L/T²=LT^-2 м/с²

сила

F = m·a dim F=dim m*dim a=ML*T²=MLT^-2 H(кг*м/с²)

плотность

с = m·V dim p=dim m*dim V=ML*L²=ML^-3 кг*м³

давление

P = F/S t dimP=dimF/dimS=MLT^-2/L²=ML^-1T^-2 Па(Н/м²=кг*м^-1*с^-2)

работа

A = F·l dim A=dim F*dim l=MLT^-2*L=ML²T^-2 Дж(Н*м=кг*м²/с²)

мощность

P = A/t dimP=dimA/dimt=ML²T^-2/T=ML²T^-3 Вт(Дж/с=кг*м²/с³)

По размерности физических величин определить основные формулы и обозначить единицы измерений:

кинематическая вязкость

L²T^-1 =L²/T ?=?_жидк/р м²/с

удельный вес

L³M^-1=L³/M d=P/V H/м³

динамическая вязкость

L^-1MT^-1=L^-1M/T n=рPT*?⁴/8lV Па*с

поверхностное натяжение

MT^-2=M/T^-2 ?=A/_?S Н/м

магнитная проводимость

L²MT^-2I^-2=L²M/T^-2I^-2 Gm=M₀S/? Гн

удельное электрическое сопротивление

L³MT^-2I^-2= L³M/T^-2I^-2 р=R*S/l Ом*м

Практическая работа № 2. Измерение физической величины. Математическая обработка результатов измерений

2.1 Цель работы: приобретение практических навыков выполнения измерения физических величин и обработка результатов измерений.

2.2 Теоретическая часть.

Измерение - это определение значения физической величины опытным путём с помощью специально предназначенных для этого технических средств. При измерениях получают количественную информацию об измеряемой величине. По способу получения числового значения измеряемой величины все измерения делят на прямые, косвенные, совокупные, совместные.

Совокупность приёмов использования, принципов и средств измерений называют методом измерений. Важнейшими являются следующие методы измерений: непосредственной оценки, сравнение с мерой, противопоставление, замещения, нулевой, дифференциальный, перестановки, дополнения, совпадений.

Для измерения физических величин используют технические средства. Технические средства, которые используют при измерениях и имеют нормированные метрологические характеристики, называют средствами измерений.

Все средства измерений подразделяют на меры, измерительные преобразователи, измерительные приборы, измерительные установки и системы.

К метрологическим характеристикам средств измерений относят: вид шкалы, цена деления, класс точности прибора.

Шкалы приборов характеризуются такими показателями: предел измерения по шкале прибора, цена деления шкалы.

Под классом точности средств измерения (ГОСТ 16263-70) понимается такая обобщённая характеристика, которая определяется пределами допускаемых основных и дополнительных погрешностей, а также другими свойствами средств измерений, влияющих на точность измерений.

Обозначение класса точности прибора наносится на циферблаты, щитки и корпуса средств измерений, приводятся в нормативных документах и могут быть представлены в различном виде.

Средствам измерений (ГОСТ 13600-80), пределы допускаемых погрешностей которых выражаются в виде приведённых погрешностей, должны присваиваться классы точности, выбираемые из ряда чисел (1; 1,5; 1,6; 2,5; 3; 4; 5; 6) х 10ⁿ, где n = 1, 0,-1, -2 и т.д. Это означает, что значение измеряемой величины не отличается от того, что показывает указатель отсчётного устройства, более, чем на соответствующее число процентов от верхнего предела измерений.

Обозначения могут иметь форму заглавных букв латинского алфавита (например, М, С и т.д.) или римских цифр (I, II, III, IV и т.д.) с добавлением условных знаков, обозначаться в виде дроби (0,02/0,01). Смысл таких обозначений раскрывается в нормативной документации. Существуют и другие обозначения классов точности средств измерений.

Класс точности является обобщённой характеристикой средств измерений. Знание его позволяет определить не точность конкретного измерения, а лишь указать пределы, в которых находится значение измеряемой величины. Ошибки измерений могут возникать по многим причинам.

Однако даже при соблюдении всех условий достаточно точно измерить значение физической величины при однократном измерении сложно, поэтому проводят многократные измерения физической величины.

При проведении в одинаковых условиях повторных измерений одной и той же величины получаются результаты наблюдений, которые в ряде случаев отличаются друг от друга, а в ряде совпадают. Такие расхождения в результате измерения говорят о наличии в них случайных погрешностей, а также присутствии промахов (грубых погрешностей). Целью обработки результатов измерений является установление значения измеряемой величины и погрешности полученного результата. Для получения оценки измеряемой величины максимально близкой к истинному значению необходимо по экспериментальным данным, выявить и исключить промахи, найти оценку математического ожидания отдельных результатов наблюдений, оценить систематическую погрешность и исключить её из оценки математического ожидания. Точность оценки математического ожидания ряда наблюдений зависит от количества выполненных измерений и от дисперсии случайной составляющей погрешности. Поэтому по экспериментальным данным приходится оценивать не только математическое ожидание, но и дисперсию.

2.3 Обработка результатов с многократными измерениями

При проведении данной практической работы можно определить различные многократные измерения физической величины, использовав при этом разнообразные средства измерений.

Математическую обработку результатов эксперимента проводят по всем данным, полученными студентами.

Полученные данные обрабатывают в следующей последовательности:

1. Исключают грубые погрешности (промахи).

Для этого располагают все измерения в порядке возрастания и определяют «выскакивающие» величины, наибольшие или наименьшие. Если величина имеет наибольшее крайнее значение, то составляют по

(1)

где числитель - разность между предполагаемыми крайним «выскакивающим» значением и значением, которое ему предшествует;

знаменатель - разность между наибольшим и наименьшим значением измерений.

Q_max=(37.145-35.213)/(37.145-3.126)=1.932/34.019=0.05679

Вычисленную величину «Q» оценивают с помощью табличного значения, которое выбирают в соответствии с выбранным значением уровня значимости числа измерений «n».

Наличие «выскакивающего» значения будет доказано, если «Q» вычисленное будет больше, чем табличное значение «Q» (таблица 3)

Также можно провести и предположение о том, что «выскакивающей» величиной являются крайнее наименьшее значение. Рассчитывают аналогичное вышеописанному отношение

(2)

Q_min=(4.814-3.126)/(37.145-3.126)=1.688/34.019=0.04962

и сравнивают с табличным значением.

Таблица 3 - Значение критерия «Q» для определения грубых ошибок

Число измерений	q = 0,05	q = 0,01
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 15	0,941 0,765 0,642 0,560 0,507 0,468 0,437 0,412 0,392 0,376 0,338	0,988 0,889 0,780 0,698 0,637 0,590 0,555 0,527 0,502 0,482 0,438

2. Определяют среднее арифметическое значение результатов наблюдений х_i

(3)

где х_i - значение параметра в отдельном опыте;

n - число изменений.

x=381.222/17=22.4

3. Определяют отклонение для среднего значения для каждого результата () и полученное отклонение возводят в квадрат. Полученные результаты заносят в таблицу 4.

Таблица 4 - Определение суммы квадрата отклонения

Число измерений	Результаты отдельных измерений	Отклонения от среднего арифметического	Квадрат отклонения
1(1990) 2(1991) 3(1992) 4(1993) 5(1994) 6(1995) 7(1996) 8(1997) 9(1998) 10(1999) 11(2000) 12(2001) 13(2002) 14(2003) 15(2004) 16(2005) 17(2006)	3.126млн.т.г 4.814 10.306 12.885 13.689 14.505 17.09 24.421 22.879 25.325 28.241 30.362 34.025 33.538 33.658 35.213 37.145	-19.274 -17.586 -12.094 -9.515 -8.711 -7.895 -5.31 2.021 0.479 2.925 5.841 7.962 11.625 11.138 11.258 12.813 14.745	371.487 309.267 146.265 90.535 75.882 62.331 28.196 4.084 0.2294 8.556 34.117 63.393 135.141 124.055 126.743 164.173 217.415
	=381.222	=0.422	=1961.869

4. Вычисляют экспериментальную оценку дисперсии воспроизводимости

(4)

S²(x_i)=1961.869/(17-1)=122.62

5. Вычисляют экспериментальную оценку стандартного отклонения отдельного определения S(x_i)

(5)

S(x_i)= 122.62 =11.073

6. Вычисляют экспериментальную оценку стандартного отклонения среднего результата

(6)

S(x)=11.073/ 16 =11.073/4=2.768

7. Получают надёжность полученных результатов по критерию Стьюдента t_б при избранной доверительной вероятности б (0,95 или 0,99). Критерий Стьюдента находят по таблице 5, в зависимости от уровня значимости q, который при заданной вероятности равен 0,05 или 0,01 соответственно, и числа степеней свободы f, которое зависит от количества опытов n

f = n - 1 (7)

f=17-1=16

Таблица 5 - Значение критерия Стьюдента при различных уровнях значимости

Число степеней свободы, f	Уровень значимости, q
	при 0,05	при 0,01
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 30	12,71 4,30 3,18 2,78 2,57 2,45 2,37 2,31 2,26 2,23 2,20 2,18 2,16 2,15 2,04	63,66 9.93 5,84 4,60 4,03 3,71 3,50 3.36 3,25 3,17 3,11 3,06 2,01 2,98 2,75

Найдя t_б, зная стандартное отклонение среднего результата, рассчитывают ошибку полученного среднего результата об

s (8)

о_a=2.15*2.768=5.9512

8. Устанавливают интервал, в котором с выбранной доверительной вероятностью б находится средний результат

(9)

1)22.4+5.9512=28.3512

2)22.4-5.9512=16.4488

3)(28.3512+16.4488)/2=22.4

9. Определяют относительную ошибку , %

(10)

?x_i=5.9512*100)/22.4=26.6 %

Если относительная ошибка оказывается больше 10 %, это указывает на то, что грубые ошибки полностью не были исключены. Тогда выявляют вновь грубые ошибки и производят повторную обработку экспериментальных данных.

Вывод: в ходе практической работы ,я определила относительную ошибку (?x_i) которая равна 26.6 %,т.к. по моим расчетам она больше 10%,это значит,что грубые ошибки полностью не были исключены.Поэтому надо выявить вновь грубые ошибки и произвести повторную обработку экспериментальных данных.

Практическая работа № 3. Метод экспертных оценок

3.1 Цель работы: с помощью экспертного метода, с применением экспертизы по способу ранжирования, определить степень согласованности мнений экспертов, т.е. коэффициент конкордации.

3.2 Теоретическая часть

Экспертный метод применяется в квалиметрии - разделе метрологии, изучающем вопросы измерения качества. Однако он не является принадлежностью только квалиметрии.

Экспертный метод измерения показателей качества применяется тогда, когда использование технических измерений невозможно, сложно, или экономически не выгодно.

Существует несколько основных областей применения экспертного метода:

- оптимизация управленческих решений;

- прогнозирование;

- оценка качества различных объектов;

- и главным образом оценка качества продукции.

Разновидностями экспертного метода можно считать органолептический и социологический методы измерений.

В органолептическом методе измерений в качестве первичных измерительных преобразователей используются органы чувств экспертов - зрение, слух, обоняние, осязание и вкус.

Социологический метод строится на массовых опросах населения или отдельных его социальных групп, члены которых выступают в качестве экспертов.

По способу проведения экспертизы различают следующие методы органолептического анализа:

- треугольный и два из трёх;

- два из пяти;

- парного сравнения;

- ранговый.

При проведении рангового метода эксперту предлагают беспорядочно поданные закодированные образцы ранжировать в порядке нарастания или снижения интенсивности оцениваемого признака. Метод можно применять при оценке качества продуктов, а также при испытании зрительной чувствительности экспертов.

В этом методе, называемом также порядковым, не надо ориентировать экспертов на какой-либо стандарт, так как сравнение проводится непосредственно между образцами. Метод прост, осуществляется быстро и позволяет проанализировать большое число образцов одновременно.

Ранговый метод не даёт представления о величине различий между образцами. Результаты одного опыта не сравниваются с результатами другого опыта, так как эксперт не сравнивает образец с каким-либо стандартом. Этот тест рекомендуется применять в тех случаях, когда требуется выделить из ряда продуктов образцы, представляющие наибольший интерес, с тем чтобы подвергнуть их более точному анализу другими методами. физический величина размерность неравноточный

3.3 Определение степени согласованности мнений экспертов

Для определения степени согласованности (коэффициента конкордации) студенты разбиваются на подгруппы экспертов по 5 человек.

Полученные результаты экспертизы заносят в таблицу 6.

Таблица 6 - Результаты ранжирования объектов экспертизы.

Номер объекта экспертизы	Оценка эксперта	Сумма рангов	Отклонение от среднего арифмети-ческого	Квадрат отклонения от среднего арифмети-ческого
	1	4	12	13	14	15
1 2 3 4 5 6 7	4 4 1 2 3 3 5	5 3 2 1 1 4 4	3 1 2 4 4 5 6	3 1 2 1 1 4 5	1 3 3 2 2 3 4	2 2 1 4 4 3 5	18 14 11 14 15 22 29	0.4 -3.6 -6.6 -3.6 -2.6 4.4 11.4	0.16 12.96 43.56 12.96 6.76 19.36 129.96
m			=17.6	-3.8	S=225.72

=(18+14+11+14+15+22+29)/7=123/7=17.6

Определяют степень согласованности в следующей последовательности:

- находят среднее арифметическое рангов (для этого складывают оценки мнений экспертов, по каждому объекту экспертизы, суммируют и делят на количество объектов);

- определяют отклонение от среднего арифметического для каждого объекта экспертизы;

- вычисляют сумму квадратов отклонения от среднего арифметического рангов;

- определяют коэффициент конкордации

(11)

где S - сумма квадратов отклонений суммы рангов каждого объекта экспертизы от среднего арифметического рангов;

n - число экспертов;

m - число объектов экспертизы.

W=12*225.72/6²(7³-7)=2708.64/12096=0.2

В зависимости от степени согласованности мнений экспертов коэффициент координации может принимать значение от 0 (при отсутствии согласованности) до 1 (при полном единодушии). Степень согласованности считается удовлетворительной при значении коэффициента конкордации от 1 до 0,5. Если степень согласованности оказывается неудовлетворительной проводят тренировки с экспертами с обсуждением результатов и разбором ошибок.

Исходные данные - ранги выставленные 6-ю экспертами. Для каждого варианта принимаются: 1-й эксперт и еще пять из таблицы 8.

Таблица 7 - Номера экспертов для каждого из вариантов

вариант	эксперты	вариант	эксперты	вариант	эксперты
1	3,4,5,6,7	11	4,12,13,14,15	21	5,8,11,14,17
2	3,4,5,6,9	12	3,13,14,15,16	22	6,9,12,15,18
3	3,4,5,6,10	13	4,14,15,16,17	23	7,8,10,11,13
4	4,5,6,7,8	14	5,15,16,17,18	24	8,10,11,13,14
5	5,6,7,8,9	15	6,8,10,12,14	25	9,11,12,14,15
6	6,7,8,9,10	16	7,9,11,13,15	26	3,6,9,12,15
7	7,8,9,10,11	17	8,10,12,14,16	27	4,7,10,13,16
8	8,9,10,11,12	18	9,11,13,15,17	28	5,7,9,10,18
9	9,10,11,12,13	19	3,5,7,9,11	29	6,7,10,15,16
10	3,11,12,13,14	20	4,6,8,10,12	30	7,9,11,13,17

Таблица 8 - Ранги выставленные 18-ю экспертами

Альтер-нативы	эксперты
	1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	4	3	3	5	1	2	2	1	2
2	4	2	2	3	2	1	2	2	1
3	1	2	1	2	2	2	1	3	3
4	2	1	4	1	3	2	1	1	2
5	3	3	5	1	3	4	2	2	3
6	3	3	5	4	3	3	2	3	2
7	5	2	6	4	4	2	1	2	4

Альтер-нативы	эксперты
	10	11	12	13	14	15	16	17	18
1	3	2	3	3	1	2	1	1	2
2	4	3	1	1	3	2	1	2	1
3	2	4	2	2	3	1	2	4	3
4	1	2	4	1	2	4	2	1	4
5	4	1	4	1	2	4	1	2	6
6	3	3	5	4	3	3	1	3	5
7	5	5	6	5	4	5	3	5	7

Вывод: В ходе проделанной работы у меня коэффициент конкордации равен 0,2,то есть степень согласованности оказалась недоувлетворительной,поэтому необходимо провести тренировки с экспертами с обсуждением результатов и разбором ошибок.

Практическая работа № 4. Основные теоретические положения метрологии и сертификации

4.1 Цель работы: ознакомится с основными разделами метрологии и сертификации. Выполнить зачетную самостоятельную реферативную работу.

Таблица 9 - Исходные данные

№ варианта	вопросы	№ варианта	вопросы	№ варианта	вопросы
1	7,13,20	11	7,17,21	21	10,16,29
2	2,16,27	12	6,13,20	22	8,13,27
3	1,13,21	13	8,13,30	23	7,15,30
4	4,14,24	14	2,19,20	24	3,18,29
5	5,11,29	15	10,12,26	25	9,17,23
6	1,19,27	16	2,20,23	26	10,14,25
7	10,15,30	17	4,14,28	27	4,19,28
8	1,11,26	18	3,13,25	28	10,16,21
9	6,12,24	19	5,15,26	29	5,20,22
10	2,16,28	20	1,16,29	30	6,18,27

Признаки классификации показателя качества. Классификация групп показателей качества продукции по характерным свойствам

Совокупность используемых для оценки уровня качества продукции показателей весьма многообразна и может быть классифицирована по многим различным признакам. Традиционно такого рода классификация предполагает деление комплекса показателей качества на группы в соответствии со следующими основными критериями: уровень агрегирования оцениваемых полезных свойств продукции; характер размерности показателей качества; соответствие стадиям жизни изделия; специфика характеризуемых свойств продукции.

В зависимости от уровня агрегирования (объединения) оцениваемых свойств продукции показатели качества делятся на следующие виды:

1) единичные;

2) комплексные:

а) групповые;

б) интегральные.

Единичные показатели качества представляют собой независимые характеристики отдельных свойств изделия, способных обеспечить его пользователю ту или иную полезность. Примерами единичных показателей качества могут быть производительность, габариты изделия, срок его полезной службы и т.д.

Комплексные показатели качества предназначены для характеристики определенного набора полезных свойств изделия. При этом групповые показатели качества характеризуют такую совокупность полезных свойств, которая от­личается однородностью и схожестью единиц измерения, а интегральные показатели выражают общий уровень качества всех значимых для потребителя свойств изделия. К групповым могут быть отнесены такие показатели, как уровень надежности, уровень эргономичности, стоимость потребления изделия и др. В силу своей относительной внутренней однородности групповые показатели качества могут быть выражены как в балльных, так и в непосредственных количественных единицах (например, групповой показатель стоимости потребления изделия может быть выражен в рублях). Интегральные же показатели качества изделий всегда внутренне неоднородны, поэтому в непосредственных количественных единицах выражаться не могут.

В зависимости от характера своей размерности показатели качества могут быть:

собственно качественные (используются для характеристики таких полезных свойств предметов, интенсивность проявления которых не может быть измерена количественно, -- эстетические показатели, вкусовые характеристики и др.);

количественные:

1) абсолютные (используются для характеристики таких свойств, эталонные значения единиц измерения которых являются общеупотребительными):

а) балльные (в качестве инструментов измерения здесь используются разного рода балльные шкалы);

б) натуральные (их интенсивность может быть оценена стандартизированными физическими единицами -- килограмм (кг), метр (м), ампер (А) и т.д.);

в) стоимостные;

2) относительные (используются для характеристики таких свойств, эталонные значения единиц измерения которых имеют ситуативную природу, -- относительная трудоемкость изготовления продукции, относительная себестои­мость изделия и т.д.).

В зависимости от характера решаемых задач по оценке качества продукции показатели можно классифицировать по различным признакам (рис. 1.2).

Наиболее широкое применение при оценке качества продукции производственно-технического назначения находят показатели, сгруппированные по характерным свойствам.

Показатели назначения характеризуют свойства продукции, определяющие основные функции, для выполнения которых она предназначена, и обусловливают область ее применения.

Они подразделяются на следующие категории:

показатели функциональной и технической эффективности -- производительность станка, прочность ткани и т.д.;

показатели конструктивные - габаритные размеры, коэффициенты сборности и взаимозаменяемости и т.д.;

показатели состава и структуры - процентное содержание, концентрация и др.

Рис. 1.2. Классификация показателей качества продукции

Показатели качества продукции по характеризуемым свойствам

Показатели надежности характеризуют следующие свойства:

Безотказность - свойство изделия непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени или некоторой наработки, выражающейся в вероятности безотказной работы, средней наработки до отказа, интенсивности отказов.

Ремонтопригодность -- свойство изделия, заключающееся в приспособленности его к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, повреждений и устранению их последствий путем проведения ремонтов и технического обслуживания. Единичными показателями ремонтопригодности являются вероятность восстановления работоспособного состояния, среднее время восстановления.

Восстанавливаемость изделия характеризуется средним временем восстановления до заданного значения показателя качества и уровнем восстановления.

Сохраняемость - свойство продукции сохранять исправное и работоспособное, пригодное к потреблению состояние в течение и после хранения и транспортирования. Единичными показателями сохраняемости могут быть средний срок сохраняемости и назначенный срок хранения.

Долговечность - свойство изделия сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонтов. Единичными показателями долговечности являются средний ресурс, средний срок службы.

Показатели экономичности определяют совершенство изделия по уровню затрат материальных, топливно-энергетических и трудовых ресурсов на его производство и эксплуатацию. Это в первую очередь:

себестоимость;

цена покупки;

цена потребления;

рентабельность и пр.

Эргономические показатели характеризуют систему «человек -- изделие -- среда использования» и учитывают комплекс таких свойств человека, как:

гигиенические;

антропометрические;

физиологические;

психологические.

Эстетические показатели характеризуют:

информационно-художественную выразительность изделия;

рациональность формы;

целостность композиции.

Показатели технологичности имеют отношение к таким свойствам конструкции изделия, которые определяют его приспособленность к достижению оптимальных затрат при производстве, эксплуатации и восстановлении заданных значений показателей качества. Они являются определяющими для показателей экономичности. К единичным показателям технологичности относятся:

удельная трудоемкость;

материалоемкость;

энергоемкость изготовления и эксплуатации изделия;

длительность цикла технического обслуживания и ремонтов и др.

Показатели стандартизации и унификации характеризуют насыщенность изделия стандартными, унифицированными и оригинальными составными частями, каковыми являются входящие в него детали, узлы, агрегаты, комплекты и комплексы. К данной группе показателей относятся коэффициенты:

применяемости;

повторяемости;

унификации изделия или группы изделий.

Патентно-правовые показатели характеризуют степень патентной чистоты технических решений, использованных в изделии, определяющей ее конкурентоспособность на внутреннем и внешнем рынке.

Экологические показатели определяют уровень вредных воздействий на окружающую среду в процессе эксплуатации или потребления изделия. К ним относятся:

содержание вредных примесей, выбрасываемых в окружающую среду;

вероятность выброса вредных частиц, газов и излучений, уровень которых не должен превышать предельно допустимой концентрации.

Показатели безопасности характеризуют особенности продукции, обусловливающие при ее использовании безопасность человека и других объектов. Они должны отражать требования к мерам и средствам защиты человека в условиях аварийной ситуации, не санкционированной и не предусмотренной правилами эксплуатации в зоне возможной опасности.

Показатели качества продукции по количеству характеризуемых свойств

Показатель, по которому принимается решение оценивать качество продукции, называется определяющим. Свойства, учитываемые определяющим показателем, могут характеризоваться единичными, комплексными (обобщающими) и (или) интегральными показателями, которые относятся к классификационному признаку показателей качества продукции по количеству характеризуемых свойств.

Единичные показатели характеризуют одно свойство продукции, составляющее ее качество применительно к определенным условиям создания, эксплуатации и потребления.

Комплексные (обобщающие) показатели являются средней величиной, учитывающей количественные оценки основных свойств продукции и их коэффициентов весомости.

Интегральные показатели отражают соотношение полезного эффекта от эксплуатации и затрат на приобретение и эксплуатацию продукции.

Оптимальным значением показателя качества продукции является такое, при котором достигается наибольший полезный эффект от эксплуатации (потребления) продукции при заданных затратах на ее создание и эксплуатацию (потребление).

Аналогичные показатели качества определяются для предметов потребления, однако они должны учитывать специфику назначения и использования этих предметов.

В мировой практике с целью оценки степени превосходства продукции используется градация (класс, сорт) -- категория или разряд, присвоенные продукции, имеющей то же самое функциональное применение, но различные требования к качеству.

При численном обозначении высшему классу обычно присваивается число 1, а при обозначении количеством каких-либо знаков, например звездочек, обычно низший класс имеет меньшее количество таких знаков.

Особенности оценки качества продукции производственно-технического назначения и предметов потребления отражаются в отраслевой нормативно-технической документации, которая регламентирует выбор номенклатуры показателей качества, методики их расчета и область применения.

Оценка результатов неравноточных измерений. Оценка результатов косвенных измерений

Методы оценки неравноточных измерений, косвенных измерений, суммирования результатов измерений и др. Эти методы относятся к специальным разделам метрологии и достаточно подробно изложены в специальных курсах. Рассмотрим лишь общие подходы к некоторым методам оценки.

Неравноточные измерения. Неравноточными называются измерения одной и той же физической величины, выполняемые с разной точностью, в различных условиях, разными измерительными средствами и т.д.

Особенности обработки результатов косвенных измерений.

При косвенных измерениях значение искомой величины получают на основании известной зависимости, связывающей ее с другими величинами, определяемыми прямыми измерениями, т.е. косвенные измерения предполагают наличие функциональной связи.

При взаимной зависимости аргументов используют обычные методы корреляционного анализа.

Оценка методов обработки результатов косвенных измерений является достаточно трудоемкой, а коэффициенты влияния аргументов на погрешность результата косвенных измерений незначительны, поэтому в технических измерениях влиянием этих погрешностей можно пренебречь.

Суммирование погрешностей. Суммированием погрешностей называется определение расчетным путем оценки результирующей погрешности по известным оценкам ее составляющих.

При суммировании все составляющие погрешности должны рассматриваться как случайные величины, что на практике не со-; ответствует действительности (например, есть неустранимая систематическая погрешность и другие составляющие). В ряде случаев систематические погрешности могут обладать взаимной корреляционной зависимостью.

Суммирование случайных погрешностей производится по-разному, в зависимости от наличия корреляции, а учет систематических погрешностей производится при помощи вводимых поправочных коэффициентов. Это позволяет перевести систематическую погрешность в разряд случайных.

Список литературы

1. М.М. Соколов и др. Измерения и контроль при ремонте и эксплуатации вагонов. М., Транспорт 1991 г.

2. И.П. Белокур, В.А. Коваленко. Дефектоскопия материалов и изделий. К., «Техника». 1989 г.

3. Метрология и измерительная техника. Том 2., М., 1972 г.

4. Измерения в промышленности. Справочник в трёх книгах. Под ред. проф. докт. П. Профоса.

5. Дайлидко А.А., Юрченко Ю.А. Стандартизация, метрология и сертификация на железнодорожном транспорте - М.: Желдориздат, 2002. - 262 с.

Размещено на Allbest.ru

...