Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Комп'ютерна інженерія
Кафедра:
Метрологія, стандартизація та сертифікація
Інформація про роботу
Рік:
2004
Тип роботи:
Конспект лекцій
Предмет:
Метрологія, стандартизація, сертифікація та акредитація
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА"
КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ
з дисципліни
«МЕТРОЛОГІЯ, СТАНДАРТИЗАЦІЯ, СЕРТИФІКАЦІЯ ТА АКРЕДИТАЦІЯ»
для студентів базових напрямів
0201 “Документознавство та інформаційна діяльність”
1601 “Інформаційна безпека”
0913 “Метрологія та вимірювальна техніка”
0915 “Комп’ютерна інженерія”
Затверджено
на засіданні кафедри
«Метрологія,
стандартизація та
сертифікація»
Протокол № 7
від 29.01.2004 р.
Львів - 2004
ЗМІСТ
1. МЕТРОЛОГІЯ 2
Вступ. Основні терміни в галузі метрології 2
1.1. ПОНЯТТЯ ФІЗИЧНОЇ ВЕЛИЧИНИ 2
1.1.1. Види фізичних величин 2
1.1.2. Одиниці фізичних величин 2
1.1.3. Розмірності фізичних величин 2
1.1.4. Види систем одиниць 2
1.1.5. Міжнародна система одиниць 2
1.1.6. Практичні рекомендації з правильного застосування елементів системи SI 2
1.2. ВИМІРЮВАННЯ 2
1.2.1. Вимірювання і вимірювальна інформація 2
1.2.1.1. Поняття вимірювання і вимірювальної інформації 2
1.2.1.2. Вимірювальні сигнали, перетворення вимірювальних сигналів, форми вимірювальної інформації 2
1.2.1.3. Поняття результату і похибки вимірювання 2
1.2.2. Поняття, що пов'язані з вимірюванням 2
1.2.2.1. Принцип, метод, режим, алгоритм і процес вимірювання 2
1.2.2.2. Методики виконання вимірювань 2
1.2.2.3. Лічба, контроль, розпізнавання образів, діагностика стану об'єктів і їх зв'язок з вимірюваннями 2
1.2.2.4. Засоби, методи і алгоритми контролю 2
1.2.3. Класифікація вимірювань 2
1.2.3.2. Абсолютні і відносні, аналогові і цифрові, звичайні та статистичні вимірювання 2
1.2.3.3. Класифікація методів вимірювань 2
1.3. ЗАСОБИ ВИМІРЮВАЛЬНОЇ ТЕХНІКИ 2
1.3.1. Класифікація засобів вимірювань 2
1.3.1.1. Поняття і види засобів вимірювань 2
1.3.1.2. Класифікація вимірювальних приладів 2
1.3.1.3. Поняття еталона, зразкових і робочих засобів вимірювань 2
1.3.2. Структура засобів вимірювань 2
1.3.2.1. Принцип дії, вимірювальне коло і види схем засобів вимірювань 2
1.3.2.2. Структурні схеми і види перетворень 2
1.3.2.3. Узагальнена структурна схема вимірювальної інформаційної системи 2
1.4. ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ДЕРЖАВНОЇ ДИСЦИПЛІНИ І НАГЛЯД ЗА ДОТРИМАННЯМ МЕТРОЛОГІЧНИХ ПРАВИЛ 2
1.4.1. Забезпечення єдності вимірювань в Україні 2
1.4.2. Метрологічний нагляд і контроль 2
1.4.3. Державні випробування засобів вимірювальної техніки 2
1.4.4. Метрологічна атестація засобів вимірювальної техніки 2
1.4.5. Повірка засобів вимірювальної техніки 2
1.4.6. Калібрування засобів вимірювальної техніки 2
2. СТАНДАРТИЗАЦІЯ 2
Вступ. Основні терміни і визначення в галузі стандартизації 2
2.1. Нормативно-правові та методичні основи стандартизації 2
2.1.1. Нормативно-правові основи стандартизації 2
2.1.2. Методичні основи стандартизації 2
2.2. Державна система стандартизації 2
2.2.1. Органи та служби стандартизації України 2
2.2.2. Об'єкти державної стандартизації 2
2.2.3. Різновиди нормативних документів і стандартів 2
2.2.4. Застосування стандартів та технічних регламентів 2
2.3. Організація робіт з стандартизації 2
2.3.1. Розробка і перевірка стандартів 2
2.3.2. Загальні вимоги до побудови, викладу, оформлення та змісту стандартів 2
2.3.3. Впровадження стандартів і державний нагляд при їх застосуванні 2
2.3.4. Нормоконтроль технічної документації 2
2.4. Техніко-економічна ефективність стандартизації 2
2.5. Системи стандартів 2
2.6. Інформаційне забезпечення робіт з стандартизації 2
2.6.1. Міжнародна інформаційна система 2
2.6.2. Інформаційне забезпечення в Україні 2
2.6.3. Національний центр міжнародної інформаційної мережі ISONET WTO 2
2.6.4. Українські класифікатори техніко-економічної інформації 2
2.6.5. Видавнича та пропагандистська діяльність Держстандарту 2
2.7. Міжнародна стандартизація 2
2.7.1. Міжнародна організація з стандартизації (ISO) 2
Рис. 2.1. Організаційна структура ISO 2
2.7.2. Міжнародна електротехнічна комісія (ІЕС) 2
2.7.3. Європейський комітет зі стандартизації - СЕN. 2
2.7.4. Міжнародні організації, що співпрацюють з ISO 2
2.7.5. Міжнародні стандарти серії ISO 9000 і ISO 10000 2
2.7.5.1. Склад стандартів серії ISO 9000 і ISO 10000 2
2.7.5.2. Вибір та застосування стандартів 2
2.7.5.3. Вимоги, що містять стандарти серії ISO 9000 2
2.7.5.4. Тенденції розвитку міжнародної стандартизації систем якості 2
3. СЕРТИФІКАЦІЯ ТА АКРЕДИТАЦІЯ 2
Вступ. Основні поняття та відомості про сертифікацію продукції 2
3.1. Специфіка організації та виконання робіт із сертифікації 2
3.2. Органи з сертифікації 2
3.2.1. Структура системи сертифікації УкрСЕПРО 2
3.2.2. Знаки відповідності ситеми УкрСЕПРО 2
3.3. Сертифікація продукції в ситемі УкрСЕПРО 2
3.3.1. Порядок сертифікації продукції 2
3.3.2. Вимоги до нормативних документів на продукцію, що сертифікується 2
3.3.3. Правила та порядок проведення робіт з сертифікації 2
3.4. Акредитація органів з оцінки відповідності 2
3.4.1. Вимоги до випробувальних лабораторій та порядок їх акредитації 2
3.4.1.1. Загальні питання організації випробувальних лабораторій 2
3.4.1.2. Випробувальне обладнання, ЗВТ випробувальної лабораторії та методи випробувань продукції 2
3.4.1.3. Права та обов’язки акредитованої випробувальної лабораторії 2
3.4.1.4. Порядок акредитації випробувальних лабораторій 2
3.4.1.5. Інспекційний контроль за діяльністю акредитованих лабораторій та скасування акредитації 2
3.4.2. Акредитація органів з сертифікації продукції 2
3.4.2.1. Загальні питання акредитації органів з сертифікації продукції 2
3.4.2.2. Вимоги до документації органу з сертифікації 2
3.4.2.3. Акредитація органу з сертифікації 2
3.4.3. Вимоги до органів з сертифікації систем якості та порядок їх акредитації 2
3.5. Вимоги до аудиторів та порядок їх акредитації 2
3.5.1. Загальні питання акредитації аудиторів та критерії їх оцінки 2
3.5.2. Права, обов’язки і відповідальність аудиторів 2
3.5.3. Атестація аудиторів та порядок скасування атестата 2
3.6. Акредитація органів та служб і інспекторів на право проведення державних випробувань, повірки і калібрування ЗВТ та атестації методик виконання вимірювань 2
1. МЕТРОЛОГІЯ
Вступ. Основні терміни в галузі метрології
Метрологія - наука про вимірювання, методи і засоби забезпечення їх єдності та способи досягнення потрібної точності. Вимірювання - знаходження значень фізичних величин експериментальним шляхом. Фізична величина - будь-яка властивість матеріального об'єкту, яку можна кількісно визначити. Єдність вимірювань - такий стан вимірювань коли фізичні величини виражені в узаконених одиницях, а значення їх похибок відомі з заданою імовірністю. Метрологія поділяється на теоретичну, прикладну і законодавчу. Теоретична - вирішує загальні наукові проблеми вимірювань. Предметом прикладної метрології є практичне застосування положень теоретичної метрології. Законодавча - полягає у встановленні та контролі за дотриманням спеціальних вимог і правил для забезпечення єдності і потрібної точності вимірювань.
Названі три розділи є взаємопов'язані і мають на меті вирішення ряду завдань, найважливіші серед яких є:
- опрацювання загальної теорії вимірювань;
- розробка теорії певних окремих видів вимірювань;
- розробка теорії фізичних величин, одиниць і систем фізичних величин;
- розробка теорії похибок;
- визначення фізичних констант і стандартних довідкових даних про властивості речовин і матеріалів;
- розробка еталонів і стандартних зразків;
- розробка засобів вимірювання;
- забезпечення правильної експлуатації засобів вимірювальної техніки;
- відтворення розмірів одиниць з допомогою еталонів і передавання їх усім іншим засобам вимірювання;
- нормування метрологічних характеристик засобів вимірювання;
- нормування стандартних вимірювальних процесів і методик виконання вимірювань;
- метрологічний нагляд за засобами вимірювання і правильністю їх застосування.
Порівнюючи окремі завдання можна розрізнити, які з них більше чи менше відповідають окремим трьом розділам метрології, але ніколи їх не можна віднести тільки до одного з них. Однак треба зазначити, що функції прикладної і законодавчої метрологій завжди підпорядковані положенням теоретичної. В свою чергу, положення теоретичної метрології знаходять практичну перевірку при реалізації функцій прикладної та законодавчої метрологій.
фізична величина - властивість, спільна в якісному відношенні для багатьох матеріальних об'єктів та індивідуальна в кількісному відношенні для кожного з них;
розмір (фізичної) величини - кількісний вміст фізичної величини в даному об'єкті;
значення (фізичної) величини - відображення фізичної величини у вигляді числового значення величини із позначенням її одиниці;
істинне значення (фізичної величини) - значення фізичної величини, яке ідеально відображало б певну властивість об'єкта;
умовно істинне значення (фізичної величини) - значення фізичної величини, знайдене експериментальним шляхом і настільки наближене до істинного значення, що його можна використати замість істинного для даної мети (дійсне значення);
система (фізичних) величин - сукупність взаємопов'язаних фізичних величин, в якій декілька величин приймають за незалежні, а інші визначають як залежні від них;
основна (фізична) величина - фізична величина, що входить до системи фізичних величин і прийнята за незалежну від інших величин цієї системи;
похідна (фізична) величина - фізична величина, що входить до системи величин та визначається через основні величини цієї системи;
розмірність фізичної величини - вираз, що відображає її зв'язок із основними величинами системи;
одиниця (фізичної) величини - фізична величина певного розміру, прийнята за угодою для кількісного відображення однорідних з нею величин;
числове значення (фізичної) величини - число, що дорівнює відношенню розміру фізичної величини, що вимірюється, до розміру одиниці цієї фізичної величини чи кратної одиниці;
вимірювання - відображення вимірюваних величин їх значеннями шляхом експерименту та обчислень за допомогою спеціальних технічних засобів;
пряме вимірювання - вимірювання однієї величини, значення якої знаходять безпосередньо без перетворення її роду та використання відомих залежностей;
непряме вимірювання - вимірювання, у якому значення однієї чи кількох вимірюваних величин знаходять після перетворення ряду величини чи обчислення за відомими залежностями їх від декількох величин аргументів, що вимірюються прямо;
опосередковане вимірювання - непряме вимірювання однієї величини з перетворенням її роду чи обчисленнями за результатами вимірювань інших величин, з якими вимірювана величина пов'язана явною функціональною залежністю;
сукупне вимірювання - непряме вимірювання, у якому значення кількох одночасно вимірюваних однорідних величин отримують розв'язанням рівнянь, що пов'язують різне сполучення цих величин, які вимірюються прямо чи опосередковано;
сумісне вимірювання - непряме вимірювання, у якому значення кількох одночасно вимірюваних різнорідних величин отримують розв'язанням рівнянь, які пов'язують їх з іншими величинами, що вимірюються прямо чи опосередковано;
абсолютна похибка (вимірювання) - різниця між результатом вимірювання та умовно істинним значенням вимірюваної величини ;
відносна похибка - відношення абсолютної похибки вимірювання до умовно істинного значення вимірюваної величини;
систематична похибка (вимірювання [засобу вимірювальної техніки]) - складова похибки, що залишається сталою або прогнозовано змінюється у ряді вимірювань тієї самої величини;
випадкова похибка (вимірювання [засобу вимірювальної техніки]) - складова похибки, що непрогнозовано змінюється в ряді вимірювань тієї самої величини;
методична похибка (вимірювання) - складова похибки вимірювання, що зумовлена неадекватністю об'єкта вимірювання та його моделі, принятої при вимірюванні;
інструментальна похибка (вимірювання) - складова похибки вимірювання, зумовлена властивостями засобів вимірювальної техніки;
точність вимірювання - головна характеристика якості вимірювання, що відображає близькість результату вимірювання до істинного значення вимірюваної величини;
засіб вимірювальної техніки - технічний засіб, що застосовується під час вимірювань і має нормовані метрологічні характеристики;
міра (величини) - вимірювальний пристрій, що реалізує відтворення й збереження фізичної величини за, даного значення;
вимірювальний прилад - засіб вимірювань, у якому створюється візуальний сигнал вимірювальної інформації;
метрологічні характеристики - характеристики засобів вимірювань, що нормуються для визначення результату вимірювання та його похибок;
клас точності (засобу вимірювальної техніки [засобу вимірювань]) - узагальнена характеристика засобу вимірювань, що визначається межами його допустимих основної і додаткових похибок, а також іншими характеристиками, що впливають на його точність;
еталон (одиниці фізичної величини) - засіб вимірювальної техніки, що забезпечує відтворення й збереження одиниці фізичної величини та передавання її розміру відповідним засобам, що стоять нижче за повірочною схемою, офіційно затверджений як еталон;
первинний еталон - еталон, що забезпечує відтворення й зберігання одиниці фізичної величини з найвищою в країні (у порівнянні з іншими еталонами) точністю;
робочий еталон - еталон, призначений для передавання розміру фізичної величини засобам вимірювальної техніки;
метрологічна служба - мережа організацій, окрема організація або окремий підрозділ, на які покладена відповідальність за забезпечення єдності вимірювань у закріпленій за ними сфері діяльності;
метрологічне забезпечення - встановлення й застосування метрологічних норм і правил, а також розроблення, виготовлення та застосування технічних засобів, необхідних для забезпечення єдності й потрібної точності вимірювань;
повірка засобів вимірювальної техніки - визначення похибок засобів вимірювальної техніки та встановлення придатності їх до застосування.
Усі матеріали наступних питань базуються на правильному розумінні термінів. Тому в тих місцях, де описані терміни часто вживаються, в контексті питання повторюється їх визначення, що дає змогу швидко зорієнтуватися та зберегти цілісність викладеного матеріалу.
1.1. ПОНЯТТЯ ФІЗИЧНОЇ ВЕЛИЧИНИ
1.1.1. Види фізичних величин
Фізична величина (ФВ) це кожна (одна з багатьох) означена якісно властивість фізичних об'єктів (фізичних тіл, їх систем, станів, процесів), яка може мати певний розмір. Приклади ФВ: довжина, маса, швидкість, сила електричного струму, світловий потік. Розмір ФВ є її атрибутом, що існує об'єктивно, незалежно від наших знань про нього. За характером зв'язків розмірів ФВ з об'єктами, яким вони притаманні, їх поділяють на екстенсивні та інтенсивні величини.
Екстенсивні ФВ (маса, довжина, площа, енергія та ін.) при поділі об'єкта на частини змінюють свої розміри і є аддитивними величинами, тобто їх можна додавати або віднімати.
Інтенсивна величина характеризує стан фізичного об'єкту і при його поділі на частини може зберігати свій розмір, наприклад, густина, температура питомий електричний опір. Інтенсивні ФВ не є аддитивними (густина суміші не дорівнює сумі густини компонентів).
За характером виявлення ФВ поділяються на енергетичні (активні), які здатні самі проявляти свої розміри (температура, напруга) і параметричні (пасивні), опір, індуктивність, ємність, розміри яких проявляються при впливі на об'єкт відповідної активної величини (відповідно активні та пасивні величини визначаються з використанням різних видів вимірювань - прямих та непрямих).
Конкретні ФВ існують в просторі і часі, перебувають в причинно-наслідкових зв'язках з іншими ФВ згідно з законами фізики. Тому розміри ФВ є функціями часу, координат та інших величин.
Розрізняють скалярні і векторні величини. Скалярні - відповідно поділяються на неполярні, що мають тільки розмір (маса, об'єм), і полярні, які мають ще й знак (заряд, напруга). Векторні ФВ (сила, переміщення, швидкість) поруч з розміром мають напрям і отримуються як зміна іншої ФВ в просторі і часі (переміщення - зміна координати в просторі, швидкість - зміна переміщення в часі), а математично описуються похідними.
Розміри ФВ можуть змінюватись неперервно або стрибкоподібно (дискретно). ФВ, розмір якої виражений як функція часу, за визначенням, становить процес, тобто послідовну в часі зміну розміру величини.
1.1.2. Одиниці фізичних величин
Позначимо всі можливі розміри ФВ через X, тобто X - множина розмірів ФВ. Візьмемо серед них довільний розмір X0 і назвемо його розміром одиниці величини X. Тоді відношення X/X0=M буде певним числовим значенням величини Х і кожний можливий її розмір можна виразити через якесь числове значення. Отже, одиниця ФВ - такий її розмір, якому присвоєно числове значення, що дорівнює 1.
Вимірюванням замість числа М знаходять наближене його значення N, через яке отри мують наближене значення ФВ - х=NX0, яке є тільки оцінкою істинного значення величини.
Значення ФВ, яке настільки близьке до істинного її значення, що для даної цілі може бути використане замість істинного, називають дійсним значенням: хД=NдХ0.
ФВ пов'язані поміж собою залежностями, які виражають одні величини через інші. Сукупність пов'язаних такими залежностями величин, серед яких одні умовно вважаються незалежними, а інші виражаються через них, називають системою величин. В системі незалежні величини називаються основними, всі решта - похідними величинами.
Сукупність основних і похідних одиниць певної системи величин становить систему їх одиниць. В побудові системи одиниць вибір основних величин і розмірів їх одиниць теоретично довільний, але практично є продиктований певними раціональними вимогами:
- число основних величин має бути невелике;
- за одиниці мають бути вибрані величини, одиниці яких легко відтворити з високою точністю;
- розміри основних одиниць мають бути такі, щоби на практиці значення всіх величин системи не виражалися ні надто малими, ні надто великими числами;
- похідні одиниці мають бути когерентні, тобто входити в рівняння, що пов'язують їх з іншими одиницями системи, з коефіцієнтом 1.
Одиниці, що не належать ні до основних, ні до похідних одиниць даної системи, називають додатковими. Одиниці, що не входять в жодну з систем, називають поза системними (літр - l, тонна - t; градус - 0 та ін.). До позасистемних одиниць належать також відносні одиниці: процент (відсоток) - о/о; промілле - о/оо; мільйонна частина - ppm (млн-1), а також одиниці що визначаються з відношення двох значень величини - логарифмічні одиниці: бел - В, децибел -dB; октава - окт; декада - дек; фон - phon.
1 B = lg A2/A1 при A2/A1 = 10. Це достатньо велика одиниця, тому на практиці частіше застосовують одиницю 1 dB = 0.1 B.
У випадку відношення значень струму чи напруги:
1 dB = 0.1 B = 20 lg x2/x1 при x2/x1 = 101/20 = 1.122.
У випадку відношення значень потужності:
1 dB = 10 lg P2/P1 при P2/P1 = 101/10 = 1.259.
Одиниця, що в ціле число разів більша за системну називається кратною, а - менша за системну називається частковою. Для їх утворення використовують спеціальні префікси: екса-, пета-, фемто-, атто- та ін. Одиниці, від яких утворились кратні або часткові одиниці, називаються головними.
1.1.3. Розмірності фізичних величин
Розмірність (dimension) основної величини - це її позначення L, M, T, I, (, N, J, і т.д., а розмірність похідної величини - вираз, що описує її зв'язок з основними величинами системи і становить добуток розмірностей основних величин, піднесених до відповідних степенів. Наприклад, розмірність величини Х в системі трьох основних величин LMT
dim X = L(M(T(
де (, (, ( показники розмірності, які є цілими числами (за винятком систем СГСЕ та СГСМ, де вони можуть бути і дробові).
Величина, в розмірності якої хоча б один показник розмірності не дорівнює нулю, є розмірною величиною, а величина в розмірності якої всі показники розмірності дорівнюють нулю, - безрозмірною величиною. Величина, безрозмірна в одній системі, може бути розмірна в іншій. В певній системі величин розмірність кожної величини однозначна, але є різні за природою величини, які мають однакову розмірність, приклад - енергія та робота. Тому розрізняють фізичну однорідність і розмірну однорідність ФВ.
Операції над розмірностями виконуються за правилами алгебри. Наприклад, якщо величина Z є функцією величин X i Y, тобто
Z = f (X, Y),
причому
dim X = L(M(T( і dim Y = L(M(T(
то
dim Z = f(L(M(T(, L(M(T().
Зокрема, якщо
Z = XY, то dim Z = L(+(M(+(T(+(;
Z = X/Y, то dim Z = L(-(M(-(T(-(;
Z = (X/Y)n, то dim Z = L((-()nM((-()nT((-()n.
З цих прикладів видно, що внаслідок множення і ділення величин виникають нові величини, у яких свої розмірності і свої одиниці. Їх можна знайти в спеціальних таблицях і нема необхідності всі запам'ятовувати, а простіше отримати на підставі відомих рівнянь зв'язку між величинами. Деякі розмірності корисно запам'ятати, наприклад розмірність сили та енергії:
dim F = LMT-2, dim E = L2MT-2
Тепер, якщо треба знайти розмірність напруги U, то, враховуючи, що потужність
P = E/T= UI
знаходимо
dim U = dim P/I = dim E/TI = L2MT-3I-1
Розмірності ФВ є одночасно і розмірностями їх одиниць. Рівняння зв'язку між величинами використовуються для утворення когерентних похідних одиниць. Якщо рівняння зв'язку має коефіцієнт, який не дорівнює 1, то в праву його частину підставляють такі значення величин в одиницях даної когерентної системи, щоб їх добуток з коефіцієнтом рівняння дорівнював 1. Наприклад, якщо для утворення одиниці енергії використовується рівняння
Е = 1/2 mv2
то її когерентна одиниця в системі SI буде
dim E = [E] = 1/2 (2 [m] [v]2) = 1/2 (2 кг) (1м/c)2 = кг м2 с2 = Дж.
Отже одиницею енергії в SI є джоуль, який дорівнює кінетичній енергії тіла масою 2 кг, що рухається з швидкістю 1 м/с.
Розмірність є якісною характеристикою ФВ. Вона відображає її зв'язок з основними ФВ, і залежить від вибору цих величин. М. Планк стверджував, що питання про істинну розмірність будь-якої величини "має не більше сенсу, ніж питання про істинну назву якого-небудь предмету". По цій причині в гуманітарних науках, мистецтві, спорті, кваліметрії, де номенкла тура основних величин не визначена, теорія розмірностей не знаходить поки що ефективного застосування. В технічних або точних науках (фізиці, метрології) навпаки, методами теорії розмірності часто вдається отримати важливі самостійні результати. Формальне застосування алгебри розмірностей інколи дає можливість визначити невідому залежність між ФВ.
Приклад: в результаті спостережень встановлено, що при русі по колу сила F, що притискає тіло до опори, певним чином залежить від його швидкості v, маси m і радіуса кола r тобто F = m(v(r(. Який вигляд цієї залежності.
Розв'язок. На основі алгебри залежностей
dim F = dim(m dim(v dim(r.
Нам відомо, що
dim F = LMT-2; dim m = M; dim v = LT-1; dim r = L.
Звідси
LMT-2 = M((LT-1) (L( = L(+( M( T-(.
Отже, показники розмірності задовольняють рівняння:
( + ( = 1; ( = 1; -( = -2.
Вирішуючи цю систему рівнянь, отримуємо ( = 1; ( = 2; ( = -1.
Таким чином:
F = mv2/r.
Теорія розмірностей має широке застосування для оперативної перевірки правильності складних формул. Якщо розмірність лівої та правої частин не співпадають, то в виводі формули, до якої галузі знань вона не відносилась би, слід шукати помилку.
1.1.5. Міжнародна система одиниць
В 1960 р. XI Генеральна конференція з мір і ваги (ГКМВ) прийняла Міжнародну систему одиниць (Система інтернаціональна - SI) з основними одиницями - метр, кілограм, секунда, ампер, кельвін, кандела і з додатковими - радіан і стерадіан, а в 1971 р. ХІV ГКМВ затвердила сьому основну одиницю - моль.
В Україні з 01.01.1999 р. чинними є державні стандарти - ДСТУ 3561.0-97 Метрологія. Одиниці фізичних величин. Основні одиниці фізичних величин Міжнародної системи одиниць. Основні положення, назви та позначення, ДСТУ 3561.1-97 Метрологія. Одиниці фізичних величин. Похідні одиниці фізичних величин Міжнародної системи одиниць. Основні поняття, назви та позначення, ДСТУ 3561.2-97 Метрологія. Одиниці фізичних величин. Фізичні сталі та характеристичні числа. Основні положення, назви, позначення та значення, згідно з якими обов'язковим є застосування одиниць SI (табл. 1), а також часткових і кратних від них.
Метр є довжина шляху, який проходить світло у вакуумі за проміжок часу що дорівнює 1/299792458 секунди (ХVIІ ГКМВ. 1983 р.).
Кілограм дорівнює масі міжнародного прототипу кілограма (І ГКМВ, 1889 р.; ІІІ ГКМВ, 1901 р.)
Секунда дорівнює 9І9263І770 періодам випромінювання, яке відповідає переходові між двома надтонкими рівнями основного стану атома цезію-133 (ХIII ГКМВ, 1967 р.).
Таблиця 1. Основні і додаткові одиниці SI
Величина
Одиниця
Найменування
Розмірність
Найменування
Позначення
міжнародне
українське
ОСНОВНІ ОДИНИЦІ
Довжина
L
Метр
m
м
Маса
M
Кілограм
kg
кг
Час
T
Секунда
s
с
Сила електричного струму
I
Ампер
A
А
Термодинамічна температура
(
Кельвін
K
К
Кількість речовини
N
Моль
mol
моль
Сила світла
J
Кандела
cd
кд
ДОДАТКОВІ ОДИНИЦІ
Плоский кут
-
Радіан
rad
рад
Тілесний кут
-
Стерадіан
sr
ср
Ампер дорівнює силі незмінного струму, який при проходженні по двох паралельних прямолінійних проводах нескінченної довжини і знехтовно малої площі поперечного перерізу, розміщених на відстані 1 м один від одного у вакуумі, викликав би на кожній ділянці проводу довжини 1 м силу взаємодії 2(10-7 Н (IX ГКМВ, 1948 р.).
Кельвін дорівнює 1/273,16 частині термодинамічної температури потрійної точки води (ХІІІ ГКМВ, І967 р.).
Моль дорівнює кількості речовини системи, яка вміщує стільки ж структурних елементів, скільки міститься атомів у вуглеці-12 масою 0,012 кг. При застосуванні моля структурні елементи мають бути специфіковані і можуть бути атомами, молекулами, іонами, електронами та іншими частинками або специфікованими групами частинок (ХІV ГКМВ, 1971 р.).
Кандела дорівнює силі світла в заданому напрямі джерела, що випускає монохроматичне випромінювання частотою 540(1012 Гц, енергетична сила світла якого в цьому напрямі становить 1/683 Вт/ср (ХVІ ГКМВ, 1979 р.).
Радіан дорівнює куту між двома радіусами кола, дуга між якими дорівнює радіусу.
Стерадіан дорівнює тілесному куту з вершиною в центрі сфери, який вирізає на поверхні сфери площу, що дорівнює площі квадрата зі стороною, яка дорівнює радіусу сфери.
Система одиниць SI - практична, когерентна, раціоналізована. В ній, на відміну від нераціоналізованої системи СГС, магнітна проникність (о вільного простору - величина розмірна і називається магнітною сталою:
(0 = 4((10-7(12,57-7 Гн/м;
подібно електрична стала
(0 = Ф/м,
де С = (299792,5(0,4) км/с - швидкість поширення світла у вільному просторі.
1.2. ВИМІРЮВАННЯ
1.2.1.3. Поняття результату і похибки вимірювання
Експериментатор, виконуючи операції процесу вимірювань, одержує результати спостере жень про значення вимірюваної величини, які називають результатами спостережень при вимірюваннях. Вони можуть бути однократними (одноразовими) або многократними (багатора зовими). Результати спостережень при вимірюваннях ще не є результатами вимірювань.
Результат вимірювання, як значення величини, що знайдене шляхом її вимірювання, одержують після відповідної обробки результатів спостережень, на основі якої визначають кількісні показники точності і вибирають форму подання результату вимірювання згідно з відповідними державними стандартами. У випадку однократного спостереження результат вимірювання знаходять, оцінюючи за відомими метрологічними характеристиками засобів вимірювань границі, в яких за даних умов із заданою ймовірністю може бути значення похибки вимірювання і подають результат у належній стандартній формі.
Отже, результат вимірювання - це знайдене значення вимірюваної величини з стандарт ною оцінкою його точності, яка визначається характеристиками похибки вимірювань. Звідси виходить, що необхідно уміти коректно оцінювати значення похибок результатів вимірювань.
(=x-X
За визначенням абсолютна похибка є різницею наближеного x і взятого (прийнятого) за точне Х значень величини. Похибка ( абсолютна не в розумінні модуля, тобто додатного числа, а в сенсі її розмірності dim(=dimX, оскільки залежно від співвідношення між значеннями х і Х вона може бути довільного знаку. Віднімання X від x, а не навпаки, не є тільки умовним, тому що х=Х+( означає, що неточність виникає внаслідок додавання похибки (плюсової чи від'ємної) до точного значення.
У поданому виразі через х позначається значення результату вимірювання, а через Х, при теоретичному аналізі, - істинне значення вимірюваної величини, але оскільки воно точно не відоме то при практичному оцінюванні похибок його замінюють дійснім значенням xд, похибка визначення якого в 3-10 разів менша за похибку (.
Абсолютна похибка не дає повного уявлення про точність вимірювання. Тому користуються поняттям відносної похибки
(=(/X
і номінальної відносної похибки
(Н=(/х,
різниця між якими
(-(Н=(=(/X - (/х=(x-X)((/X(x=(((Н
є дуже малою величиною і різко зменшується з підвищенням точності. Наприклад, якщо (=0.01=1%, то (-(Н (0.0001=0.01%. Однак, якщо відносна похибка становить біля 10%, то її вже треба оцінювати як (=(/хД.
Для порівняння характеристик точності засобів вимірювань краще підходить зведена похибка, значення якої визначається відношенням
(=(/XN
де XN - нормуюче значення величини Х, вибір якого регламентує державний стандарт.
Подані вирази - це спрощені моделі похибок. Практично значення похибок залежать від значень вимірюваних чи перетворюваних величин та інших аргументів, що враховуються далі відповідним ускладненням їх моделей. Оскільки ні точні значення похибок, ні їх знаки взагалі не відомі, то вони трактуються як випадкові величини і процеси.
1.2.2. Поняття, що пов'язані з вимірюванням
1.2.2.1. Принцип, метод, режим, алгоритм і процес вимірювання
Принципом вимірювань називають сукупність явищ, на яких базується вимірювання, наприклад, вимірювання температури з використанням термоелектричного ефекту; вимірювання напруженості магнітного поля з використанням ефекту Холла.
Метод вимірювань - спосіб використання принципів і засобів вимірювань, його основна ознака - це спосіб виконання операції порівняння. Класифікація методів вимірювань розглядається в п. 1.2.3.3.
Режим вимірювань - статичний або динамічний - визначається характеристиками засобів вимірювань, вхідних сигналів і тривалістю їх перетворення. Статичний режим буває тоді, коли вхідний сигнал є сталою величиною або стаціонарним процесом, пов'язана з ним вимірювана величина не залежить від часу (середнє, середнє квадратичне значення), а тривалість вимірювання достатня для погасання перехідних процесів у колі перетворення, що виникли при поданні сигналу на його вхід (наприклад, для заспокоєння рухомої частини електромеханічного приладу).
Динамічний режим є при вимірюванні миттєвих значень змінних величин, а також значень сталих величин чи інтегральних значень стаціонарних процесів, якщо тривалість перетворення не достатня для усталення вихідного сигналу. Теоретично режим вимірювань завжди динамічний, а статичним режим є певним наближенням, коли можна нехтувати динамічною складовою похибки перетворення.
Алгоритм вимірювань - детермінований (регулярний) або стохастичний (нерегулярний) - це сукупність правил підготовки і виконання операцій процесу вимірювань. Стохастичні алгоритми, основані на методі статистичних випробувань Монте-Карло, забезпечують достатню точність порівняно нескладних автоматичних засобів вимірювань, побудованих, з використанням мікропроцесорних елементів. Точність і функціональні можливості таких засобів визначаються в основному якістю генератора шумового сигналу з заданою густиною розподілу.
Процес вимірювань як. сукупність операцій перетворення вимірювальної інформації за певним алгоритмом, який визначав послідовність їх виконання в часі залежно від ступеня необхідної участі в ньому експериментатора, може бути неавтоматизованим, автоматизованим і автоматичним.
1.2.2.2. Методики виконання вимірювань
Поєднання методу і алгоритму вимірювань становить методику вимірювань. Методика вимірювань, в якій вимоги до виконання вимірювань регламентовані відповідним норматив но-технічним документом (НТД), називається методикою виконання вимірювань (МВВ). Під МВВ розуміють також НТД, який регламентує вимоги до виконання вимірювань за даною методикою. Дотримання виконання МВВ забезпечує задекларовану гарантовану точність вимірювань. МВВ поділяються на типові і конкретні або індивідуальні. Типові МВВ, що оформлені у вигляді від повідних НТД, є керівними технічним матеріалом для розробки конкретних МВВ, які призначені вже для безпосереднього використання при плануванні і реалізації процесів вимірювань на робочих місцях. МВВ, що регламентовані стандартами, називаються стандартизованими, а МВВ, що регламентовані атестатами, - атестованими. При атестації МВВ визначаються показники точності вимірювань, які досягаються при дотриманні цієї МВВ. Згідно з ще діючим між державним стандартом ГОСТ 8.010-90 вимірювання за стандартизованими МВВ мають виконуватися засобами вимірювань, що пройшли державні випробування згідно з ДСТУ 3400-96. Вимірювання за атестованими МВВ можуть виконуватися і засобами вимірювань, метрологічні характеристики яких визначені конкретно при їх метрологічній атестації. Зокрема, до таких на лежать нестандартизовані засоби вимірювань, або засоби вимірювань, що застосовуються в не нормованих робочих умовах. Їх метрологічне забезпечення здійснюється згідно з ДСТУ 3215-95.
Основні вимоги до структури і змісту МВВ регламентує ГОСТ 8.010-90, згідно з яким стандартизовані МВВ можуть бути окремими стандартами або відповідними розділами стандартів на технологічні процеси, на методи і засоби повірки засобів вимірювань, а також на методи випробувань і контролю продукції. В них мають бути вказані:
- призначення МВВ;
- норми похибок вимірювань, встановлені початковими вимогами, або значення характеристик похибок, що гарантуються при застосування МВВ;
- вимоги до засобів вимірювань і допоміжних пристроїв, що необхідні для виконання вимірювань;
- метод (алгоритм) вимірювань;
- вимоги безпеки;
- вимоги до кваліфікації операторів;
- умови вимірювань;
- підготовка до виконання вимірювань
- виконання вимірювань;
- способи обробки результатів спостережень при вимірюваннях;
- оформлення результатів вимірювань;
- контроль похибки МВВ з вказанням методу і періодичності.
В атестатах атестованих МВВ мають бути вказані:
- призначення і конкретне застосування даної МВВ;
- типи і номери екземплярів засобів вимірювань, що використовуються при виконанні вимірювань;
- технічні характеристики допоміжних пристроїв;
- метод і алгоритм вимірювань;
- числові значення-показників точності;
- міжповірочний інтервал засобів вимірювань і номенклатура НТД, що їх регламентують;
- вимоги до кваліфікації операторів і до охорони праці.
Дещо різні вимоги до стандартизованих і атестованих МВВ зумовлені відмінністю їх призначення - як типових і конкретних МВВ.
1.2.2.3. Лічба, контроль, розпізнавання образів, діагностика стану об'єктів і їх зв'язок з вимірюваннями
Лічба однорідних об'єктів має ознаки вимірювання. Кожний з злічуваних об'єктів репрезентує одиницю їх кількісного вмісту. На лічбі грунтуються всі перетворення цифрових сигналів і саме цифрове кодування вимірювальної інформації, як числових значень вимірюваних чи перетворюваних величин. Тому між лічбою і вимірюванням існує незаперечний прямий зв'язок.
Контроль і вимірювання - поняття взаємопов'язані але не тотожні, хоча інколи вони й збігаються. Контролю піддають матеріали що надходять у виробництво, операції виробничих процесів, параметри деталей, характеристики вузлів і готової продукції тощо. При контролі нема необхідності знати значення величин (параметрів), що підлягають контролю, а треба тільки перевірити, чи вони знаходяться в межах заданих норм, чи поза ними. Прикладом може служити контроль розмірів деталей за допомогою калібрів.
Норми можуть бути задані по-різному, залежно від характеру параметрів об'єкта контролю і призначення його результатів:
- у вигляді зразків такої ж фізичної природи, що і контрольована величина;
- у вигляді імітаторів зразків;
- у вигляді числових значень.
В останньому випадку контроль здійснюється з використанням вимірювальних операцій (тобто поняття контролю і вимірювання збігаються).
Поняття контролю і вимірювання можна трактувати як аспекти або й елементи поняття розпізнавання образів, теорія якого набуває все ширшого і глибшого розвитку внаслідок практичного використання робототехніки не тільки в автоматизації виробничих процесів але і в інших ділянках діяльності людини на шляху науково-технічного прогресу. В робототехніці однією із головних є проблема штучного інтелекту, у вирішенні якої важливе місце має створення технічних засобів моделювання органів чуття живих організмів - зору слуху, дотику, смаку і нюху.
В теорії розпізнавання образів використовується спеціальна термінологія. Досліджуваний об'єкт називають оригіналом, елементи, які сприймають інформацію про оригінал, - рецепторами, а їх сукупність - рецепторним полем. Реакція рецептора на оригінал має назву зображення, а для розпізнавання образів необхідним є забезпечення інформаційної еквівалентності зображення і оригінала.
Величини, якими описуються властивості образів, називають ознаками розпізнавання. Сукупність ознак, що відносяться до даного образу, називають класом. Тому говорять про класифікацію об'єктів, а задача розпізнавання зводиться до порівняння за ознаками розпізнавання певного зразкового образу з даним об'єктом і констатації, чи відноситься цей об'єкт до даного образу. Для вирішення цього питання використовують певні критерії відповідності, які служать мірами розбіжності між розпізнаним і зразковим образами.
На розпізнаванні образів з використанням операцій контролю і вимірювань грунтується діагностика стану технічних об'єктів, тобто технічна діагностика - наукова дисципліна, яка вивчає форми прояву відмов в технічних системах, розробляє методи їх виявлення і принципи побудови діагностичних систем.
На підставі математичної моделі об'єкта, що підлягатиме діагностуванню методами системотехніки з використанням апарату алгебри логіки будуються автоматичні діагностичні системи і складаються програми діагностики. Сукупність контрольних перевірок, що достатня для визначення стану об'єкта діагностики, називається діагностичним тестом. Підвищення ефективності діагностичних тестів досягається вже на стадії проектування об'єктів з врахуванням необхідності їх діагностування, якому вони підлягатимуть не тільки при виникненні відмова, але й у придатному стані, щоб прогнозувати можливість їх появи. У випадку виникнення відмов здійснюється автоматичний пошук несправностей для їх локалізації.
1.2.2.4. Засоби, методи і алгоритми контролю
З викладеного виходить, що поняття контролю використовується в багатьох аспектах, але для інженера важливим переважно є контроль якості продукції. Якість продукції (виробів) - це ступінь її придатності для використання за призначенням, який визначається станом параметрів, що описують її властивості.
За умови, що проектні (номінальні) значення параметрів вибрані правильно, якість продукції визначається за відхиленнями від цих значень. Тому для забезпечення потрібної якості здійснюють контроль значень параметрів матеріалів, що використовуються у виробництві деталей, які з них виготовляються, складених і з цих деталей вузлів, а також готових виробів, в тому числі на стадії їх експлуатації. Контроль полягав в експериментальному оцінюванні значень параметрів.
Засоби, методи і алгоритми контролю визначаються видом і фізичним характером параметрів, а також ступенем автоматизації процесів контролю. З точки зору контролю якості продукції її параметри поділяються на прості, узагальнені і параметри ефективності.
Прості параметри безпосередньо контролюють за допомогою засобів вимірювань або калібрів, тобто безшкальних вимірювальних інструментів, під час виконання технологічних операцій, що дає можливість коректувати якість протікання технологічного процесу, або після їх завершення, а також на готових виробах, причому без будь-яких додаткових обчислень. Таким контролем перевіряють, чи не виходить значення простого параметра за допустимі межі. Межі можуть бути задані як "від - до", наприклад, розмір діаметра деталі, або у вигляді твердження "...не перевищує допустимого значення", "... не менше за допустиме значення, наприклад вхідний опір приладу....
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора