Метрология термины и определения в электроэнергетике . Метрология в электроэнергетике приоритеты и перспективы Практика стандартизации в электроэнергетике

Конституция РФ (ст. 71) устанавливает, что в ведении Российской Федерации находятся стандарты, эталоны, метрическая система и исчисление времени. Таким образом, эти положения Конституции РФ закрепляют централизованное руководство основными вопросами законодательной метрологии (единицы величин, эталоны и связанные с ними другие метрологические основы). В этих вопросах исключительное право за законодательными органами и государственными органами управления Российской Федерации. В 1993 году был принят закон РФ «Об обеспечении единства измерений», который определяет:

• основные метрологические понятия (единство измерений, средство измерений, эталон единицы величины, нормативный документ по обеспечению единства измерений, метрологическая служба, метрологический контроль и надзор, поверка средств измерений, калибровка средств измерений и другие);
• компетенцию Госстандарта России в области обеспечения единства измерений;
• компетенцию и структуру Государственной метрологической службы и других государственных служб обеспечения единства измерений;
• метрологические службы государственных органов управления Российской Федерации и юридических лиц (предприятий, организаций);
• основные положения о единицах величин Международной системы единиц, принято Генеральной конференцией по мерам и весам;
• виды и сферы распространения метрологического контроля и надзора;
• права, обязанности и ответственность государственных инспекторов по обеспечению единства измерений;
• обязательное создание метрологических служб юридических лиц, использующих средства измерений в сферах распространения государственного контроля и надзора;
• условия использования средств измерений в сферах распространения государственного контроля и надзора (утверждение типа, поверка);
• требования к выполнению измерений по аттестованным методикам;
• основные положения калибровки и сертификации средств измерений;
• источники финансирования работ по обеспечению единства измерений.

Рассмотрим некоторые статьи этого закона применительно к энергетике жилищно-коммунального хозяйства. Это статья 12 и 13 закона. На основе статей 12 и 13 закона все средства измерений, используемые в котельных, подлежат обязательной поверке и должны быть сертифицированны в установленном порядке. Как показали проверки состояния и применения средств измерений при оказании жилищно-коммунальных услуг, проведенные в IV квартале 2001 года инспекторами Саратовского СЦСМ - 60 % средств измерений не пригодны к эксплуатации, и это в разгар отопительного сезона. Более того, у части средств измерений не нашелся хозяин. На предприятиях отсутствует метрологическая служба или лица ответственные за метрологическое обеспечение, нет перечней применяемых средств измерений, нет графиков поверки средств измерений. Руководителям проверенных предприятий выданы главным государственным инспектором предписания по устранению замечаний, однако до настоящего времени нарушения не устранены. За невыполнение предписаний руководители предприятий будут привлечены к административной ответственности в виде штрафа до 10 000 рублей. Ответственность за правильность отнесения средств измерений к сфере государственного контроля и надзора несет руководитель предприятия. Конкретные перечни средств измерений, подлежащих поверке, составляются предприятиями-пользователями средств измерений и утверждаются территориальными органами Госстандарта России. На основании этого перечня владельцем средств измерений составляется график поверки и согласовывается с территориальным органом Госстандарта. На сегодняшний день предприятия ЖКХ не представили ни одного перечня и графика, тем самым грубо нарушая законодательство РФ. До сих пор не внедрен ГОСТ 51617–2000 г. «Жилищно-коммунальные услуги. Общие технические условия», который обязателен к исполнению на всей территории Российской Федерации как для организаций, так и для индивидуальных предпринимателей, оказывающих жилищно-коммунальные услуги. Юридические и физические лица, а также государственные органы управления Российской Федерации, виновные в нарушении метрологических правил и норм, несут в соответствии с действующем законодательством уголовную, административную либо гражданско-правовую ответственность. Многих проблем, связанных с обеспечением единства измерений и метрологического обеспечения производства, можно было избежать, если бы на предприятиях ЖКХ были организованны метрологические службы. Рассмотрим другую статью указанного выше закона ст. 11. При выполнении работ в сферах распространения государственного контроля и надзора создание метрологических служб или иных организационных структур по обеспечению единства измерений является обязательным. Метрологическая служба предприятия, как правило, самостоятельное структурное подразделение, которое возглавляется главным метрологом, и осуществляет следующие основные функции:

• анализ состояния измерений на предприятии;
• внедрение современных методов и средств измерений, методик выполнения измерений;
• внедрение методических и нормативных документов в области метрологического обеспечения производства;
• контроль работоспособности средств измерений в процессе их эксплуатации (помимо поверки);
• обслуживание СИ в эксплуатации в соответствии с указаниями эксплуатационной документации;
• текущий ремонт средств измерений; надзор за состоянием и применением средств измерений;
• учет средств измерений на предприятии.

Грамотно поставленный учет состояния средств измерений дает данные, которые обеспечивают:

• формирование потребности предприятия и отдельных его цехов в средствах измерений;
• формирование перечней средств измерений, подлежащих поверке, в том числе и списанию;
• планирование поверки средств измерений и фиксирование ее результатов;
• планирование ремонтов средств измерений;
• расчеты за поверочные и ремонтные работы;
• анализ работы ремонтного персонала.

Для решения поставленных задач по обеспечению единства измерения, внедрения ГОСТ 51617–2000 г. и связанных с ним мероприятий, предлагаем разработать областную целевую программу, направленную на обеспечение оказываемых жилищно-коммунальных услуг требованиям соответствующих стандартов, на безопасность услуг для жизни, здоровья, имущества потребителя и охраны окружающей среды. Саратовский центр готов принять непосредственное активное участие в разработке целевой программы. Необходимо провести инвентаризацию средств измерений, находящихся в эксплуатации в ЖКХ. Важный вопрос - поверка средств измерений. Ее необходимость определена законодательством РФ и правилами безопасности в газовом хозяйстве. Что такое техника безопасности, и какие последствия могут быть, я думаю, говорить излишне. Поверка средств измерений - это совокупность операций, выполняемых с целью определения и подтверждения соответствия СИ установленным техническим требованиям. Основной показатель качества измерений - точность измерений. Без знания точности измерений невозможно оценить достоверность результатов контроля, обеспечить эффективное управление технологическим процессом, обеспечить достоверный учет материальных и энергетических ресурсов, принять правильные решения на основе результатов измерений. Поверку СИ осуществляет Саратовский центр, который имеет два отделения в городах Балаково и Балашове. Результатом поверки является подтверждение пригодности средства измерений к применению или признание средства измерений непригодным к применению. Если средство измерений по результатам поверки признано пригодным к применению, то на него наносится оттиск поверительного клейма и (или) выдается «Свидетельство о поверке». Если средство измерения по результатам поверки признано непригодным к применению, оттиск поверительного клейма гасится, «Свидетельство о поверке» аннулируется, выписывается «Извещение о непригодности». Поверка производится на основании графика поверки через межповерочный интервал, который устанавливается при проведении государственных испытаний и сертификации средств измерений. Как правило, межповерочный интервал указывается в паспорте на прибор. Не допускаются к применению средства измерения, у которых отсутствует пломба или клеймо, просрочен срок проверки, имеются повреждения, стрелка при отключении не возвращается к нулевому делению шкалы на величину, превышающую половину допускаемой погрешности для данного прибора. Эксплуатация газового оборудования с отключенными контрольно-измерительными приборами, предусмотренными проектом, блокировками и сигнализацией запрещается. Приборы, снятые в ремонт или на поверку, должны немедленно заменяться на идентичные, в том числе и по условиям эксплуатации. В этом году в соответствии с «Инструкцией по оценке готовности муниципальных образований, обеспечивающих энергоснабжение предприятий, организаций, населения и объектов социальной сферы к работе в осенне-зимний период» при составлении «Акта проверки готовности к работе в осенне-зимний период» будет производиться запись о наличии клейма или свидетельств о поверке контрольно-измерительных приборов, в т.ч. систем индивидуального контроля загазованности. В соответствии с «Правилами учета газа», утвержденными Минтопэнерго РФ 14 октября 1996 г., в условиях жилищно-коммунального хозяйства необходим учет расхода природного газа. Измерение и учет количества газа производится по методикам выполнения измерения, аттестованным в установленном порядке. Постановлениями Госстандарта России от 13.02.96 г. и от 02.02.99 г. введены в действие правила по метрологии ПР 50.2.019–96 «Методика выполнения измерений при помощи турбинных и ротационных счетчиков» и взамен РД 50–213–80 ГОСТ 8.563.1.3 «Методика выполнения измерений с помощью сужающих устройств» и ПР 50.2.022–99, регламентирующие требования к проектированию, монтажу, оснащению и эксплуатации измерительных комплексов (узлов учета). Введение этих документов требует проведения ряда мероприятий, связанных с приведением состояния и применения действующих узлов учета в соответствии с требованиями, установленными в указанных выше нормативных документах. Так как газ является сжимаемой средой, то весь объем потребленного газа в РФ приводится к нормальным условиям. Поэтому необходимо контролировать параметры газа, температуру, давление. В правилах любого типа. Считаем необходимой на узлах учета с большим потреблением газа установку электронного корректора. На каждом узле учета с помощью СИ должны определяться:

• время работы узла учета;
• расход и количество газа в рабочих и нормальных условиях;
• среднечасовая и среднесуточная температура газа;
• среднечасовое и среднесуточное давление газа.

Особое внимание следует обратить на проектирование узлов учета (вновь вводимых или реконструированных). Проектные организации разрабатывают проекты с нарушением требований действующего законодательства. Даже если согласовал Межрайгаз, это не значит, что проект годен, т.к. они согласуют только место врезки. Поэтому необходима метрологическая экспертиза технической документации. Эту экспертизу может делать метрологическая служба предприятий или орган государственной метрологической службы (Центр). В целях обеспечения единства измерений расхода количества природного газа необходимо:

• привести в соответствие средства измерений и их монтаж в соответствии с требованиями нормативных документов; обратить внимание на изоляцию прямого участка трубопровода, где установлен термометр;
• оснастить узлы учета средствами измерений параметров газа (температуры, давления);
• оформить техническую документацию по приложенной форме до срока очередной поверки 2002 г., но не позднее начала отопительного сезона.

При предъявлении счетчиков газа и расходомеров газа на очередную поверку свидетельство о предыдущей поверки и паспорт на измерительный комплекс иметь обязательно. Выводы:

• Необходимо разработать целевую программу по обеспечению единства измерения, внедрения ГОСТ 51617–2000 г. и связанных с ним мероприятий.
• Провести инвентаризацию средств измерений на предприятиях ЖКХ.
• Организовать метрологическую службу.
• Обеспечить представление графиков и перечней.
• Провести поверку всех СИ до начала отопительного сезона.
• Привести узлы учета природного газа в соответствие с требованиями действующих стандартов.

Src="https://present5.com/presentation/3/16791413_137778273.pdf-img/16791413_137778273.pdf-2.jpg" alt=">Метрология, стандартизация и сертификация в электроэнергетике Раздел 1 МЕТРОЛОГИЯ Лекция 2 Метрология – наука"> Метрология, стандартизация и сертификация в электроэнергетике Раздел 1 МЕТРОЛОГИЯ Лекция 2 Метрология – наука об измерениях 1. Сущность и содержание метрологии. 2. Измерения физических величин. 3. Средства измерительной техники. 4. Нормирование метрологических характеристик. 5. Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации.

Src="https://present5.com/presentation/3/16791413_137778273.pdf-img/16791413_137778273.pdf-3.jpg" alt=">Раздел 1 Метрология Лекция 2 Метрология – наука об измерениях 2. 1"> Раздел 1 Метрология Лекция 2 Метрология – наука об измерениях 2. 1 Сущность и содержание метрологии Метрология – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения единства измерений и способах достижения необходимой точности. Части метрологии: ● научно-теоретическая метрология; ● законодательная метрология; ● прикладная метрология. Научно-теоретическая метрология: ● общая теория измерений; ● методы и средства измерений; ● методы определения точности измерений; ● эталоны и образцовые средства измерений; ● обеспечение единства измерений; ● критерии оценки и аттестация качества продукции. Законодательная метрология: ● стандартизация терминов, систем единиц, мер, эталонов и СИТ; ● стандартизация характеристик СИТ и методик оценки точности; ● стандартизация методик поверки и контроля СИТ, методик контроля и аттестации качества продукции.

Src="https://present5.com/presentation/3/16791413_137778273.pdf-img/16791413_137778273.pdf-4.jpg" alt=">Раздел 1 Метрология Лекция 2 Метрология – наука об измерениях Прикладная метрология: ●"> Раздел 1 Метрология Лекция 2 Метрология – наука об измерениях Прикладная метрология: ● организация государственной службы единства мер и измерений; ● организация и проведение периодической поверки СИТ и государственных испытаний новых средств; ● организация государственной службы стандартных справочных данных и стандартных образцов, изготовление стандартных образцов; ● организация и осуществление службы контроля над выполнением стандартов и технических условий производства, государственных испытаний и аттестации качества продукции. Взаимосвязь метрологии и стандартизации:

Src="https://present5.com/presentation/3/16791413_137778273.pdf-img/16791413_137778273.pdf-5.jpg" alt=">Раздел 1 Метрология Лекция 2 Метрология – наука об измерениях 2. 2"> Раздел 1 Метрология Лекция 2 Метрология – наука об измерениях 2. 2 Измерения физических величин Измерение отображение физической величины ее значением путем эксперимента и вычислений с помощью специальных технических средств (ДСТУ 2681 -94). Погрешность измерения отклонение результата измерения от условно истинного значения измеряемой величины (ДСТУ 2681 -94). Числовые оценки погрешности: ● абсолютная погрешность; ● относительная погрешность; ● приведенная погрешность. Неопределенность измерения оценка, характеризующая диапазон значений, в котором находится истинное значение измеряемой величины (ДСТУ 2681 -94).

Src="https://present5.com/presentation/3/16791413_137778273.pdf-img/16791413_137778273.pdf-6.jpg" alt=">Раздел 1 Метрология Лекция 2 Метрология – наука об измерениях Результат измерения "> Раздел 1 Метрология Лекция 2 Метрология – наука об измерениях Результат измерения числовое значение, приписываемое измеряемой величине, с указанием точности измерения. Численные показатели точности: ● доверительный интервал (доверительные границы) погрешности Δ Р; ● оценка СКО погрешности S. Правила выражения показателей точности: ● численные показатели точности выражаются в единицах измеряемой величины; ● численные показатели точности должны содержать не более двух значащих цифр; ● наименьшие разряды результата измерения и численных показателей точности должны быть одинаковыми. Представление результата измерения или Пример: U = 105, 0 В, Δ 0, 95 = ± 1, 5 B или U = 105, 0 ± 1, 5 B.

Src="https://present5.com/presentation/3/16791413_137778273.pdf-img/16791413_137778273.pdf-7.jpg" alt=">Раздел 1 Метрология Лекция 2 Метрология – наука об измерениях 2. 3 Средства"> Раздел 1 Метрология Лекция 2 Метрология – наука об измерениях 2. 3 Средства измерительной техники (СИТ) технические средства для выполнения измерений, имеющие нормированные метрологические характеристики. СИТ: ● средства измерений; ● измерительные устройства. Средства измерений: ● измерительные приборы (электромеханические; сравнения; электронные; цифровые; виртуальные); ● регистрирующие средства (регистрируют сигналы измерительной информации); ● кодовые средства (АЦП – преобразуют аналоговую измерительную информацию в кодовый сигнал); ● измерительные каналы (совокупность СИТ, средств связи и др. для создания сигнала ИИ одной измеряемой величины); ● измерительные системы (совокупность измерительных каналов и измерительных устройств для создания ИИ нескольких измеряемых величин).

Src="https://present5.com/presentation/3/16791413_137778273.pdf-img/16791413_137778273.pdf-8.jpg" alt=">Раздел 1 Метрология Лекция 2 Метрология – наука об измерениях Измерительные устройства ●"> Раздел 1 Метрология Лекция 2 Метрология – наука об измерениях Измерительные устройства ● эталоны, образцовые и рабочие меры (для воспроизведения и хранения размера физических величин); ● измерительные преобразователи (для изменения размера измеряемой величины или преобразование измеряемой величины в другую величину); ● компараторы (для сравнения однородных величин); ● вычислительные компоненты (совокупность средств ВТ и программного обеспечения для выполнения вычислений в процессе измерения). 2. 4 Нормирование метрологических характеристик Метрологические характеристики влияющие на результаты и погрешности измерений и предназначенные для оценивания технического уровня и качества СИТ, определения результата и оценки инструментальной погрешности измерений.

Src="https://present5.com/presentation/3/16791413_137778273.pdf-img/16791413_137778273.pdf-9.jpg" alt=">Раздел 1 Метрология Лекция 2 Метрология – наука об измерениях Группы метрологических характеристик:"> Раздел 1 Метрология Лекция 2 Метрология – наука об измерениях Группы метрологических характеристик: 1) определяющие область применения СИТ: ● диапазон измерений; ● порог чувствительности. 2) определяющие точность измерений: ● погрешность; ● сходимость (близость результатов повторных измерений в одинаковых условиях); ● воспроизводимость (повторяемость результатов измерений той же величины в разных местах, в разное время, разными методами, разными операторами, но в аналогичных условиях). Класс точности – обобщенная метрологическая характеристика, определяемая границами допускаемых погрешностей, а также другими характеристиками, влияющими на точность. Обозначение классов точности: К = |γmax | а) 1, 0 ; б) 1, 0 К = |δmax | а) 1, 0 ; б) 1, 0/0, 5

Src="https://present5.com/presentation/3/16791413_137778273.pdf-img/16791413_137778273.pdf-10.jpg" alt=">Раздел 1 Метрология Лекция 2 Метрология – наука об измерениях 2. 5"> Раздел 1 Метрология Лекция 2 Метрология – наука об измерениях 2. 5 Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации (ГСП) Назначение ГСП создание научно обоснованных рядов приборов и устройств с унифицированными характеристиками и конструктивным выполнением. Основные группы средств ГСП: ● средства для получения измерительной информации; ● средства для приема, преобразования и передачи информации; ● средства для преобразования, обработки и хранения информации и формирования команд управления. Системно-технические принципы ГСП: ● минимизация номенклатуры и количества; ● блочно-модульное построение; ● агрегатирование (построение сложных устройств и систем из унифицированных узлов, блоков и модулей или типовых конструкций методом сопряжения); ● совместимость (энергетическая, функциональная, метрологическая, конструктивная, эксплуатационная, информационная).

Src="https://present5.com/presentation/3/16791413_137778273.pdf-img/16791413_137778273.pdf-11.jpg" alt=">Метрология, стандартизация и сертификация в электроэнергетике Лекция 3 Обработка результатов измерений 1. Измерения"> Метрология, стандартизация и сертификация в электроэнергетике Лекция 3 Обработка результатов измерений 1. Измерения в системе оценки качества продукции. 2. Вычисление значения измеряемой величины. 3. Процедура оценивания погрешности. 4. Оценивание погрешности однократных измерений. 5. Оценивание погрешности испытаний. 6. Оценка ошибок контроля качества.

Src="https://present5.com/presentation/3/16791413_137778273.pdf-img/16791413_137778273.pdf-12.jpg" alt=">Раздел 1 Метрология Лекция 3 Обработка результатов измерений 3. 1 Измерения в"> Раздел 1 Метрология Лекция 3 Обработка результатов измерений 3. 1 Измерения в системе оценки качества продукции Оценка качества продукции в определении или контроле количественных и качественных характеристик продукции путем проведения измерений, анализа, испытаний. Цель измерения характеристик нахождение значения соответствующей физической величины. Цель измерительного контроля заключение о годности продукции и соответствии нормам. Этапы проведения измерений: ● выбор и использование соответствующей аттестованной методики проведения измерений (ДСТУ 3921. 1 -99); ● выбор и подготовка поверенных СИТ; ● выполнение измерений (однократные; многократные; статистические); ● обработка и анализ результатов измерений; ● принятие решения о качестве продукции (сертификация продукции).

Src="https://present5.com/presentation/3/16791413_137778273.pdf-img/16791413_137778273.pdf-13.jpg" alt=">Раздел 1 Метрология Лекция 3 Обработка результатов измерений 3. 2 Вычисление значения измеряемой"> Раздел 1 Метрология Лекция 3 Обработка результатов измерений 3. 2 Вычисление значения измеряемой величины Пусть модель объекта (измеряемой величины) Х = ƒ (X 1, X 2, …, Xm) – ∆мет; при измерениях получены результаты наблюдений Хij, i = 1, …, m – количество прямо измеряемых входных величин; j = 1, …, n – число наблюдений каждой входной величины. Результат измерения: Порядок нахождения: 1) исключение известных систематических погрешностей путем введения поправок ∆c ij: Х΄ij = Хij – ∆c ij ; 2) вычисление среднего арифметического каждой входной величины:

Src="https://present5.com/presentation/3/16791413_137778273.pdf-img/16791413_137778273.pdf-14.jpg" alt=">Раздел 1 Метрология Лекция 3 Обработка результатов измерений 3) вычисление оценок СКО результатов"> Раздел 1 Метрология Лекция 3 Обработка результатов измерений 3) вычисление оценок СКО результатов наблюдений каждой величины: 4) оценка равноточности измерений (исключение грубых погрешностей) – по критерию Смирнова (сравнивая значения с коэффициентами Смирнова) – по критерию Райта; 5) уточнение среднего арифметического каждой входной величины и вычисление значения измеряемой величины:

Src="https://present5.com/presentation/3/16791413_137778273.pdf-img/16791413_137778273.pdf-15.jpg" alt=">Раздел 1 Метрология Лекция 3 Обработка результатов измерений 3. 3 Процедура оценивания"> Раздел 1 Метрология Лекция 3 Обработка результатов измерений 3. 3 Процедура оценивания погрешности 1) вычисление оценок СКО – входных величин: – результата измерения: 2) определение доверительных границ случайной составляющей погрешности: t. P(v) – квантиль распределения Стьюдента для заданной Рд при числе степеней свободы v = n – 1.

Src="https://present5.com/presentation/3/16791413_137778273.pdf-img/16791413_137778273.pdf-16.jpg" alt=">Раздел 1 Метрология Лекция 3 Обработка результатов измерений 3) вычисление границ и СКО"> Раздел 1 Метрология Лекция 3 Обработка результатов измерений 3) вычисление границ и СКО неисключенной систематической составляющей погрешности: ; k = 1, 1 при Рд = 0, 95; ∆нсi определяется по имеющейся информации; 4) вычисление СКО суммарной погрешности: 5) оценка погрешности измерения если ∆нс / S(Х) 8 = ∆нс; если 0, 8 ≤ ∆нс / S (Х) ≤ 8

Src="https://present5.com/presentation/3/16791413_137778273.pdf-img/16791413_137778273.pdf-17.jpg" alt=">Раздел 1 Метрология Лекция 3 Обработка результатов измерений 3. 4 Оценивание погрешности"> Раздел 1 Метрология Лекция 3 Обработка результатов измерений 3. 4 Оценивание погрешности однократных измерений прямые измерения (i = 1, j = 1) = Хизм – ∆c ; ∆Р = ∆max , (∆max через класс точности прибора). косвенные измерения (i = 2, …, m, j = 1)

Src="https://present5.com/presentation/3/16791413_137778273.pdf-img/16791413_137778273.pdf-18.jpg" alt=">Раздел 1 Метрология Лекция 3 Обработка результатов измерений ● если Х = ∑"> Раздел 1 Метрология Лекция 3 Обработка результатов измерений ● если Х = ∑ Xi ● если ● если Х = k. Y ∆Х = k ∆Ymax ● если X = Yn δХ = n δYmax ∆Х = n. Yn-1∆Y max (∆max и δmax вычисляются через класс точности).

Src="https://present5.com/presentation/3/16791413_137778273.pdf-img/16791413_137778273.pdf-19.jpg" alt=">Раздел 1 Метрология Лекция 3 Обработка результатов измерений 3. 5 Оценивание погрешности"> Раздел 1 Метрология Лекция 3 Обработка результатов измерений 3. 5 Оценивание погрешности испытаний Пусть X = f (Y). ∆зад – погрешность задания значения Y Наибольшая погрешность испытаний Х При Х = ƒ (X 1, X 2, …, Xm) наибольшая погрешность испытаний

Src="https://present5.com/presentation/3/16791413_137778273.pdf-img/16791413_137778273.pdf-20.jpg" alt=">Раздел 1 Метрология Лекция 3 Обработка результатов измерений 3. 6 Оценка ошибок"> Раздел 1 Метрология Лекция 3 Обработка результатов измерений 3. 6 Оценка ошибок контроля качества Ошибки контроля качества: ● ошибка контроля І вида: годная продукция идентифицируется как негодная. ● ошибка контроля ІІ вида: негодная продукция идентифицируется как годная. Статистика: Пусть контролируется величина Х. Б – число единиц продукции, неправильно принятых за годные (в % от общего числа измеренных); Г – число единиц продукции, неправильно забракованных. AS Б Г 1, 6 0, 37… 0, 39 0, 7… 0, 75 3 0, 87… 0, 9 1, 2… 1, 3 5 1, 6… 1, 7 2, 0… 2, 25

Src="https://present5.com/presentation/3/16791413_137778273.pdf-img/16791413_137778273.pdf-21.jpg" alt=">Метрология, стандартизация и сертификация в электроэнергетике Лекция 4 Качество электрической энергии 1. Качество"> Метрология, стандартизация и сертификация в электроэнергетике Лекция 4 Качество электрической энергии 1. Качество электрической энергии и работа потребителей. 2. Показатели качества электроэнергии. 3. Определение показателей качества электроэнергии.

Src="https://present5.com/presentation/3/16791413_137778273.pdf-img/16791413_137778273.pdf-22.jpg" alt=">Раздел 1 Метрология Лекция 4 Качество электрической энергии 4. 1 Качество электрической"> Раздел 1 Метрология Лекция 4 Качество электрической энергии 4. 1 Качество электрической энергии и работа потребителей Электромагнитная среда система электроснабжения и присоединенные к ней электрические аппараты и оборудование, связанные кондуктивно и создающие помехи, отрицательно влияющие на работу друга. Электромагнитная совместимость технических средств возможность нормальной работы в существующей электромагнитной среде. Допустимые уровни помех в электрической сети характеризуют качество электроэнергии и называются показателями качества электроэнергии. Качество электроэнергии степень соответствия ее параметров установленным нормам. Показатели качества электрической энергии, методы их оценки и нормы ГОСТ 13109 -97: «Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения» .

Src="https://present5.com/presentation/3/16791413_137778273.pdf-img/16791413_137778273.pdf-23.jpg" alt=">Раздел 1 Метрология Лекция 4 Качество электрической энергии Свойства электрической энергии Отклонение напряжения"> Раздел 1 Метрология Лекция 4 Качество электрической энергии Свойства электрической энергии Отклонение напряжения отличие фактического напряжения в установившемся режиме работы системы электроснабжения от его номинального значения при медленном изменении нагрузки. Колебания напряжения быстроизменяющиеся отклонения напряжения длительностью от полупериода до нескольких секунд. Несимметрия напряжений несимметрия трёхфазной системы напряжений Несинусоидальность напряжения искажение синусоидальной формы. кривой напряжения. Отклонение частоты отклонение фактической частоты переменного напряжения от номинального значения в установившемся режиме работы системы электроснабжения. Провал напряжения внезапное и значительное снижение напряжения (110%Uн) длительностью более 10 миллисекунд. Импульсное перенапряжение резкое повышение напряжения длительностью менее 10 миллисекунд.

Src="https://present5.com/presentation/3/16791413_137778273.pdf-img/16791413_137778273.pdf-24.jpg" alt=">Раздел 1 Метрология Лекция 4 Качество электрической энергии Свойства электрической энергии и вероятные"> Раздел 1 Метрология Лекция 4 Качество электрической энергии Свойства электрической энергии и вероятные виновники ее ухудшения Свойства электроэнергии Наиболее вероятные виновники Отклонение напряжения Энергоснабжающая организация Колебания напряжения Потребитель с переменной нагрузкой Несинусоидальность напряжения Потребитель с нелинейной нагрузкой Несимметрия напряжений Потребитель с несимметричной нагрузкой Отклонение частоты Энергоснабжающая организация Провал напряжения Энергоснабжающая организация Импульс напряжения Энергоснабжающая организация Временное перенапряжение Энергоснабжающая организация

Src="https://present5.com/presentation/3/16791413_137778273.pdf-img/16791413_137778273.pdf-25.jpg" alt=">Раздел 1 Метрология Лекция 4 Качество электрической энергии Влияние свойств електроэнергии на работу"> Раздел 1 Метрология Лекция 4 Качество электрической энергии Влияние свойств електроэнергии на работу потребителей Свойства эл. энергии Влияние на работу потребителей Отклонение напряжения Технологические установки: срок службы, вероятность аварии; длительность технологического процесса, качество и себестоимость продукции Электропривод: срок службы, КПД, реактивная мощность (3… 7% на 1%U); момент (25% при 0, 85 Uн), потребляемый ток Освещение: срок службы ламп (в 4 раза при 1, 1 Uн) световой поток (на 40% ламп накаливания и на 15% люминисцентных ламп при 0, 9 U), н ЛЛ мерцают или не зажигаются при

Src="https://present5.com/presentation/3/16791413_137778273.pdf-img/16791413_137778273.pdf-26.jpg" alt=">Раздел 1 Метрология Лекция 4 Качество электрической энергии Влияние свойств електроэнергии на работу"> Раздел 1 Метрология Лекция 4 Качество электрической энергии Влияние свойств електроэнергии на работу потребителей Свойства эл. энергии Влияние на работу потребителей Колебания напряжения Технологические установки и электропривод: срок службы, эффективность работы брак продукции вероятность повреждения оборудования вибрации электродвигателей, механизмов вероятность отключения автоматических систем управления, пускателей и реле Освещение: пульсация светового потока, производительность труда, здоровье работников

Src="https://present5.com/presentation/3/16791413_137778273.pdf-img/16791413_137778273.pdf-27.jpg" alt=">Раздел 1 Метрология Лекция 4 Качество электрической энергии Влияние свойств електроэнергии на работу"> Раздел 1 Метрология Лекция 4 Качество электрической энергии Влияние свойств електроэнергии на работу потребителей Свойства эл. энергии Влияние на работу потребителей Несимметрия напряжения Электрооборудование: потери в сети, КПД, тормозные моменты в электродвигателях, срок службы (вдвое при 4% обратной последовательности), перекос фаз и последствия, как при отклонении напряжения Несинусоидальность Электрооборудование: напряжения однофазные короткие замыкания на землю кабельных линий передач, пробой конденсаторов, потери в линиях, потери в электродвигателях и трансформаторах, КПД Отклонение частоты развал энергосистемы аварийная ситуация

Src="https://present5.com/presentation/3/16791413_137778273.pdf-img/16791413_137778273.pdf-28.jpg" alt=">Раздел 1 Метрология Лекция 4 Качество электрической энергии 4. 2 Показатели качества"> Раздел 1 Метрология Лекция 4 Качество электрической энергии 4. 2 Показатели качества электрической энергии Свойства эл. энергии Показатель качества Отклонение напряжения Установившееся отклонение напряжения δU у Колебания напряжения Размах изменения напряжения δUt Доза фликера Pt Несинусоидальность Коэффициент искажения синусоидальности напряжения кривой напряжения КU Коэффициент n-ой гармонической составляющей напряжения КUn Несимметрия Коэффициент несимметрии напряжений по напряжений обратной последовательности К 2 U Коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности К 0 U

Src="https://present5.com/presentation/3/16791413_137778273.pdf-img/16791413_137778273.pdf-29.jpg" alt=">Раздел 1 Метрология Лекция 4 Качество электрической энергии Свойства эл. энергии "> Раздел 1 Метрология Лекция 4 Качество электрической энергии Свойства эл. энергии Показатель качества Отклонение частоты Δf Провал напряжения Длительность провала напряжения ΔUп Глубина провала напряжения δUп Импульс напряжения Импульсное напряжение U имп Временное Коэффициент временного перенапряжения Кпер. U перенапряжение Длительность временного перенапряжения Δtпер. U

Src="https://present5.com/presentation/3/16791413_137778273.pdf-img/16791413_137778273.pdf-30.jpg" alt=">Раздел 1 Метрология Лекция 4 Качество электрической энергии 4. 3 Определение показателей качества"> Раздел 1 Метрология Лекция 4 Качество электрической энергии 4. 3 Определение показателей качества электроэнергии Установившееся отклонение напряжения δUу: – среднеквадратическое значение напряжения Значения Ui получают усреднением не менее 18 измерений на интервале времени 60 с. Нормально допустимое δUу = ± 5%, предельное ± 10%.

Src="https://present5.com/presentation/3/16791413_137778273.pdf-img/16791413_137778273.pdf-31.jpg" alt=">Раздел 1 Метрология Лекция 4 Качество электрической энергии Размах изменения напряжения δUt:"> Раздел 1 Метрология Лекция 4 Качество электрической энергии Размах изменения напряжения δUt: Ui и Ui+1 – значения следующих друг за другом экстремумов U, среднеквадратическое значение которого имеет форму меандра. Предельно допустимые нормы размаха изменения напряжения приведены в стандарте в виде графика (из которого: δUt = ± 1, 6% при Δt = 3 мин, δUt = ± 0, 4% при Δt = 3 с).

Src="https://present5.com/presentation/3/16791413_137778273.pdf-img/16791413_137778273.pdf-32.jpg" alt=">Раздел 1 Метрология Лекция 4 Качество электрической энергии Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения"> Раздел 1 Метрология Лекция 4 Качество электрической энергии Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения КU: Un – действующее значение n-гармоники (m = 40); Нормально допустимое КU , % Предельно допустимое КU , % при Uн, к. В 0, 38 6 – 20 35 0, 38 6 – 20 35 8, 0 5 4, 0 12 8, 0 6, 0 KU находится усреднением результатов n ≥ 9 измерений в течение 3 с.

Src="https://present5.com/presentation/3/16791413_137778273.pdf-img/16791413_137778273.pdf-33.jpg" alt=">Раздел 1 Метрология Лекция 4 Качество электрической энергии Коэффициент n-ой гармонической составляющей напряжения"> Раздел 1 Метрология Лекция 4 Качество электрической энергии Коэффициент n-ой гармонической составляющей напряжения КUn Нормально допустимое КUn: Нечетные гармоники, не кратные 3 Предельно допустимое К при U U н при Uн, к. В n 0, 38 6 – 20 35 n 0, 38 6 – 20 35 5 6, 0% 4, 0% 3 2, 5% 1, 5% 7 5, 0% 3, 0% 2, 5% 9 0, 75% 0, 5% 11 3, 5% 2, 0% Предельно допустимое КUn = 1, 5 КUn норм КUn находится усреднением результатов n ≥ 9 измерений в течение 3 с.

Src="https://present5.com/presentation/3/16791413_137778273.pdf-img/16791413_137778273.pdf-34.jpg" alt=">Раздел 1 Метрология Лекция 4 Качество электрической энергии Коэффициент несимметрии напряжений по обратной"> Раздел 1 Метрология Лекция 4 Качество электрической энергии Коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности К 2 U U 1 и U 2 – напряжения прямой и обратной последовательностей. Нормально допустимое К 2 U = 2, 0%, предельно допустимое К 2 U = 4, 0% Коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности К 0 U U 0 – напряжение нулевой последовательности Нормально допустимое К 0 U = 2, 0%, предельно допустимое К 0 U = 4, 0% при U = 380 В

Src="https://present5.com/presentation/3/16791413_137778273.pdf-img/16791413_137778273.pdf-35.jpg" alt=">Раздел 1 Метрология Лекция 4 Качество электрической энергии Длительность провала напряжения ΔUп Предельно"> Раздел 1 Метрология Лекция 4 Качество электрической энергии Длительность провала напряжения ΔUп Предельно допустимое значение ΔUп = 30 с при U ≤ 20 к. В. Глубина провала напряжения Коэффициент временного перенапряжения Um max – наибольшее амплитудное значение за время контроля. Отклонение частоты Δf = fcp – fном fcp – усредненное значение из n ≥ 15 измерений в течение 20 с. Нормально допустимое Δf = ± 0, 2 Гц, предельно допустимое ± 0, 4 Гц.

Src="https://present5.com/presentation/3/16791413_137778273.pdf-img/16791413_137778273.pdf-36.jpg" alt=">Метрология, стандартизация и сертификация в электроэнергетике Лекция 5 Обеспечение единства и необходимой"> Метрология, стандартизация и сертификация в электроэнергетике Лекция 5 Обеспечение единства и необходимой точности измерений 1. Единство измерений и его обеспечение. 2. Воспроизведение и передача единиц физических величин. 3. Поверка СИТ. 4. Калибровка СИТ.

Src="https://present5.com/presentation/3/16791413_137778273.pdf-img/16791413_137778273.pdf-37.jpg" alt=">Раздел 1 Метрология Лекция 5 Обеспечение единства и необходимой точности измерений 5."> Раздел 1 Метрология Лекция 5 Обеспечение единства и необходимой точности измерений 5. 1 Единство измерений и его обеспечение Главная задача организации измерений достижение сопоставимых результатов измерений одних и тех же объектов, выполненных в разное время, в разных местах, с помощью разных методов и средств. Единство измерений измерения проводятся по стандартным или аттестованным методикам, результаты выражены в узаконенных единицах, а погрешности известны с заданной вероятностью. Причина Следствие Использование неверных методик Нарушение технологических измерений, неправильный выбор процессов, потери энергетических СИТ ресурсов, аварийные ситуации, брак продукции и др. Неправильное представление Непризнание результатов измерений и сертификации продукции.

Src="https://present5.com/presentation/3/16791413_137778273.pdf-img/16791413_137778273.pdf-38.jpg" alt=">Раздел 1 Метрология Лекция 5 Обеспечение единства и необходимой точности измерений Обеспечение единства"> Раздел 1 Метрология Лекция 5 Обеспечение единства и необходимой точности измерений Обеспечение единства измерений: ● метрологическое обеспечение; ● правовое обеспечение. Метрологическое обеспечение установление и применение научных и организационных основ, технических средств, правил и норм для достижения единства и требуемой точности измерений (регламентируется ДСТУ 3921. 1 -99). Составные части метрологического обеспечения: ● научная основа метрология; ● техническая основа система государственных эталонов, система передачи размеров единиц, рабочие СИТ, система стандартных образцов состава и свойств материалов; ● организационная основа метрологическая служба (сеть учреждений и организаций); ● нормативная основа законы Украины, ДСТУ и др. нормативные документы.

Src="https://present5.com/presentation/3/16791413_137778273.pdf-img/16791413_137778273.pdf-39.jpg" alt=">Раздел 1 Метрология Лекция 5 Обеспечение единства и необходимой точности измерений Правовое обеспечение"> Раздел 1 Метрология Лекция 5 Обеспечение единства и необходимой точности измерений Правовое обеспечение закон Украины «Про метрологію та метрологічну діяльність» и другие нормативно-правовые акты. Форма обеспечения единства измерений государственный метрологический контроль и надзор (ГМК и Н) Цель ГМК и Н проверка соблюдения требований закона и нормативно- правовых актов Украины и нормативных документов метрологии. Объекты ГМК и Н СИТ и методики выполнения измерений. Виды ГМК и Н: ГМК ● государственные испытания СИТ и утверждение их типов; ● государственная метрологическая аттестация СИТ; ● поверка СИТ; ● акредитация на право проведения метрологических работ. ГМН ● надзор за обеспечением единства измерений проверка: – состояния и применения СИТ, – применения аттестованных методик измерений, – правильности выполнения измерений, – соблюдения требований закона, метрологических норм и правил.

Src="https://present5.com/presentation/3/16791413_137778273.pdf-img/16791413_137778273.pdf-40.jpg" alt=">Раздел 1 Метрология Лекция 5 Обеспечение единства и необходимой точности измерений 5."> Раздел 1 Метрология Лекция 5 Обеспечение единства и необходимой точности измерений 5. 2 Воспроизведение и передача единиц физических величин Воспроизведение единицы совокупность мероприятий по материализации единицы физической величины с наивысшей точностью. Эталон средство измерительной техники, обеспечивающее воспроизведение, хранение и передачу размера единицы физической величины. Эталоны: международные государственные вторичные Государственный эталон официально утвержденный эталон, обеспечивающий воспроизведение единицы измерений и передачу ее размера вторичным эталонам с наибольшей в стране точностью.

Src="https://present5.com/presentation/3/16791413_137778273.pdf-img/16791413_137778273.pdf-41.jpg" alt=">Раздел 1 Метрология Лекция 5 Обеспечение единства и необходимой точности измерений Вторичные эталоны:"> Раздел 1 Метрология Лекция 5 Обеспечение единства и необходимой точности измерений Вторичные эталоны: ● эталон-копия; ● рабочий эталон. Рабочий эталон для поверки или калибровки СИТ. Передача размера единицы: ● методом непосредственного сличения; ● методом сличения с помощью компаратора. Схема передачи размера единицы: государственный эталон ↓ эталон – копия ↓ рабочие эталоны ↓ образцовые СИТ ↓ рабочие СИТ На каждом этапе передачи единицы потеря точности в 3 – 10 раз.

Src="https://present5.com/presentation/3/16791413_137778273.pdf-img/16791413_137778273.pdf-42.jpg" alt=">Раздел 1 Метрология Лекция 5 Обеспечение единства и необходимой точности измерений Единство и"> Раздел 1 Метрология Лекция 5 Обеспечение единства и необходимой точности измерений Единство и точность измерения определяются эталонной базой страны. Национальная эталонная база Украины 36 государственных эталонов. Государственные эталоны единиц электрических величин: ● эталон единицы силы электрического тока (S ≤ 4∙ 10 -6, δс ≤ 8∙ 10 -6 для постоянного тока, S ≤ 10 -4, δс ≤ 2∙ 10 -4 для переменного тока); ● эталон единицы напряжения (S ≤ 5∙ 10 -9, δс ≤ 10 -8 для ЭДС и постоянного напряжения, S ≤ 5∙ 10 -5, δс ≤ 5∙ 10 -4 для переменного напряжения); ● эталон единицы электрического сопротивления (S ≤ 5∙ 10 -8, δс ≤ 3∙ 10 -7); ● эталон времени и частоты (S ≤ 5∙ 10 -14, δс ≤ 10 -13);

Src="https://present5.com/presentation/3/16791413_137778273.pdf-img/16791413_137778273.pdf-43.jpg" alt=">Раздел 1 Метрология Лекция 5 Обеспечение единства и необходимой точности измерений 5."> Раздел 1 Метрология Лекция 5 Обеспечение единства и необходимой точности измерений 5. 3 Поверка СИТ установление пригодности СИТ к использованию на основе результатов контроля их метрологических характеристик. Цель поверки определение погрешностей и других метрологических характеристик СИТ, регламентированных ТУ. Виды поверок: ● первичная (при выпуске, после ремонта, при импорте); ● периодическая (при эксплуатации) ● внеочередная (при повреждении поверочного клейма, утрате свидетельства о поверке, вводе в эксплуатацию после длительного хранения) ● инспекционная (при осуществлении государственного метрологического контроля) ● экспертная (при возникновении спорных вопросов относительно метрологических характеристик, пригодности и правильности использования СИТ)

Src="https://present5.com/presentation/3/16791413_137778273.pdf-img/16791413_137778273.pdf-44.jpg" alt=">Раздел 1 Метрология Лекция 5 Обеспечение единства и необходимой точности измерений Поверке подлежат:"> Раздел 1 Метрология Лекция 5 Обеспечение единства и необходимой точности измерений Поверке подлежат: ● все СИТ, которые находятся в эксплуатации и на которые распространяется государственный метрологический надзор; ● рабочие эталоны, образцовые СИТ и те средства, которые используются во время государственных испытаний и государственной аттестации СИТ. Поверку производят: ● территориальные органы Госпотребстандарта Украины, аккредитованные на право ее проведения; ● аккредитованные метрологические службы предприятий и организаций. Результаты поверки оформляются документально. 5. 3 Калибровка СИТ определение в соответствующих условиях или контроль метрологических характеристик СИТ, на которые не распространяется государственный метрологический надзор

Src="https://present5.com/presentation/3/16791413_137778273.pdf-img/16791413_137778273.pdf-45.jpg" alt=">Раздел 1 Метрология Лекция 5 Обеспечение единства и необходимой точности измерений Виды калибровки:"> Раздел 1 Метрология Лекция 5 Обеспечение единства и необходимой точности измерений Виды калибровки: ● метрологическая (выполняется метрологической лабораторией); ● техническая (выполняется экспериментатором). Функции метрологической калибровки: ● определение действительных значений метрологических характеристик СИТ; ● определение и подтверждение пригодности СИТ к применению. Функция технической калибровки: ● определение действительных значений отдельных характеристик СИТ непосредственно перед использованием его в измерениях. Необходимость калибровки в эксплуатации СИТ, на которые не распространяется государственный метрологический надзор, определяется их пользователем. Метрологическая калибровка проводится аккредитованной лабораторией. Техническая калибровка проводится пользователем СИТ.

Src="https://present5.com/presentation/3/16791413_137778273.pdf-img/16791413_137778273.pdf-46.jpg" alt=">Метрология, стандартизация и сертификация в электроэнергетике Лекция 6 Основы экспертной квалиметрии 1. Экспертные"> Метрология, стандартизация и сертификация в электроэнергетике Лекция 6 Основы экспертной квалиметрии 1. Экспертные методы определения показателей качества. 2. Способы получения экспертных оценок. 3. Обработка данных экспертных оценок.

Src="https://present5.com/presentation/3/16791413_137778273.pdf-img/16791413_137778273.pdf-47.jpg" alt=">Раздел 1 Метрология Лекция 6 Основы экспертной квалиметрии 6. 1 Экспертные методы"> Раздел 1 Метрология Лекция 6 Основы экспертной квалиметрии 6. 1 Экспертные методы определения показателей качества Экспертные методы когда проведение измерений невозможно или экономически неоправдано. Экспертные методы Органолептический Социологический метод Органолептический метод определение свойств объекта с помощью органов чувств человека (зрения, слуха, осязания, обоняния, вкуса). Социологический метод определение свойств объекта на основе массовых опросов населения или его групп (каждый индивидуум выступает в роли эксперта).

Src="https://present5.com/presentation/3/16791413_137778273.pdf-img/16791413_137778273.pdf-48.jpg" alt=">Раздел 1 Метрология Лекция 6 Основы экспертной квалиметрии Экспертная оценка результат грубого"> Раздел 1 Метрология Лекция 6 Основы экспертной квалиметрии Экспертная оценка результат грубого оценивания. Для повышения достоверности оценки групповой метод оценивания (экспертная комиссия). Формирование экспертной комиссии путем тестирования (проверка компетентности). Необходимые условия: ● согласованность оценок экспертов; ● независимость оценок экспертов. Численность экспертной группы ≥ 7 и ≤ 20 человек. Проверка согласованности оценок при формировании экспертной группы: ● по непротиворечивости оценок (критерию Смирнова); ● по коэффициенту конкордации.

Src="https://present5.com/presentation/3/16791413_137778273.pdf-img/16791413_137778273.pdf-49.jpg" alt=">Раздел 1 Метрология Лекция 6 Основы экспертной квалиметрии 1. Проверка непротиворечивости оценок экспертов"> Раздел 1 Метрология Лекция 6 Основы экспертной квалиметрии 1. Проверка непротиворечивости оценок экспертов по критерию Смирнова β Среднее арифметическое значение оценки, m – количество экспертов; СКО оценок. Оценка считается непротиворечивой, если. 2. Проверка согласованности оценок по коэффициенту конкордации Коэффициент конкордации n – количество оцениваемых факторов (свойств продукции). Оценки согласованы, если χ2 – критерий согласия (квантиль χ2 -распределения)

Src="https://present5.com/presentation/3/16791413_137778273.pdf-img/16791413_137778273.pdf-50.jpg" alt=">Раздел 1 Метрология Лекция 6 Основы экспертной квалиметрии 6. 2 Способы получения"> Раздел 1 Метрология Лекция 6 Основы экспертной квалиметрии 6. 2 Способы получения экспертных оценок Задачи оценивания: ● ранжирование однородных объектов по степени выраженности заданного показателя качества; ● количественная оценка показателей качества в условных единицах или весовых коэффициентах. Построение ранжированного ряда: а) попарное сопоставление всех объектов («больше» – «меньше» , «лучше» – «хуже»); б) составление ранжированного ряда (по убыванию или возрастанию оценок сравнения). Количественная экспертная оценка в долях единицы или баллах. Основная характеристика бальной шкалы – количество градаций (оценочных точек). Используются 5 -, 10 -, 25 - и 100 -бальные шкалы.

Src="https://present5.com/presentation/3/16791413_137778273.pdf-img/16791413_137778273.pdf-51.jpg" alt=">Раздел 1 Метрология Лекция 6 Основы экспертной квалиметрии Пример построения бальной шкалы оценок:"> Раздел 1 Метрология Лекция 6 Основы экспертной квалиметрии Пример построения бальной шкалы оценок: 1) устанавливается максимальная общая оценка продукции в баллах Qmax ; 2) каждому отдельному показателю качества присваивается весовой коэффициент сi ; 3) по сi , исходя из Qmax, устанавливают максимальную бальную оценку каждого показателя Qi max = сi Qmax ; 4) устанавливаются скидки от идеальной оценки показателя при снижения качества ki ; 5) определяется бальная оценка каждого показателя Qi = ki сi Qmax ; 6) определяется общая оценка продукции в баллах QΣ = Qi ; 7) исходя из возможных бальных оценок, определяют число степеней качества (категорий, сортов).

Src="https://present5.com/presentation/3/16791413_137778273.pdf-img/16791413_137778273.pdf-52.jpg" alt=">Раздел 1 Метрология Лекция 6 Основы экспертной квалиметрии 6. 3 Обработка данных"> Раздел 1 Метрология Лекция 6 Основы экспертной квалиметрии 6. 3 Обработка данных экспертных оценок 1. Проверка однородности массива оценок по суммарной оценке рангов: j = 1, 2, 3 … n – номер ранга; i = 1, 2, 3 … m – номер эксперта; Rij – ранги, присвоенные каждым экспертом. Массив считается однородным, если RΣ ≥ Rкр (критическая оценка Rкр по таблице для Рд = 0, 95). Если условие не выполняется повторное оценивание или формирование новой группы экспертов. 2. Построение ранжированного ряда

Src="https://present5.com/presentation/3/16791413_137778273.pdf-img/16791413_137778273.pdf-53.jpg" alt=">Раздел 1 Метрология Лекция 6 Основы экспертной квалиметрии Таблица оценок Rкр для доверительной"> Раздел 1 Метрология Лекция 6 Основы экспертной квалиметрии Таблица оценок Rкр для доверительной вероятности Рд = 0, 95 Число экспертов Количество рангов 3 4 5 6 7 8 9 2 6, 6 1, 2 2, 2 3, 6 5, 0 7, 1 9, 7 3 12, 6 4, 7 7, 6 11, 1 15, 8 21, 6 4 21, 7 4, 5 8, 1 13, 3 19, 7 28, 1 38, 4 5 33, 1 6, 9 12, 4 20, 8 30, 8 43, 8 60, 0 6 47, 0 9, 8 17, 6 30, 0 44, 4 63, 1 86, 5 7 63, 0 13, 1 23, 8 40, 7 60, 5 85, 0 115, 0 8 81, 7 17, 0 29, 8 48, 3 73, 2 105, 0 145, 0 9 102, 6 21, 4 37, 5 60, 9 92, 8 135, 0 185, 0 126, 1 26, 3 46, 2 75, 0 113, 8 160, 0 225, 0 М (множитель) 10 100 100 Rкр = k (m, n) M.

Src="https://present5.com/presentation/3/16791413_137778273.pdf-img/16791413_137778273.pdf-54.jpg" alt=">Метрология, стандартизация и сертификация в электроэнергетике Лекция 7 Метрологическая служба 1. Государственная метрологическая"> Метрология, стандартизация и сертификация в электроэнергетике Лекция 7 Метрологическая служба 1. Государственная метрологическая система Украины. 2. Метрологическая служба Украины. 3. Международные и региональные организации по метрологии.

Src="https://present5.com/presentation/3/16791413_137778273.pdf-img/16791413_137778273.pdf-55.jpg" alt=">Раздел 1 Метрология Лекция 7 Метрологическая служба 7. 1 Государственная метрологическая система"> Раздел 1 Метрология Лекция 7 Метрологическая служба 7. 1 Государственная метрологическая система Украины: ● законодательная база; ● метрологическая служба. ● реализация единой технической политики в метрологии ● защита граждан и национальной экономики от последствий недостоверных результатов измерений ● экономия всех видов материальных ресурсов Функции ГМСУ ● повышение уровня научных исследований и разработок ● обеспечение качества и конкурентоспособности отечественной продукции ● создание научно-технических, нормативных, организационных основ обеспечения единства измерений в государстве

Src="https://present5.com/presentation/3/16791413_137778273.pdf-img/16791413_137778273.pdf-56.jpg" alt=">Раздел 1 Метрология Лекция 7 Метрологическая служба Законодательная база метрологической системы Украины ●"> Раздел 1 Метрология Лекция 7 Метрологическая служба Законодательная база метрологической системы Украины ● закон Украины "Про метрологію та метрологічну діяльність" ● государственные стандарты Украины (ДСТУ); ● отраслевые стандарты и технические условия; ● типовое положение о метрологических службах центральных органов исполнительной власти, предприятий и организаций. Закон Украины "Про метрологію та метрологічну діяльність" ● государственная метрологическая система ● применение, воспроизведение и хранение единиц измерений ● применение СИТ и использование результатов измерений ● структура и деятельность государственной и ведомственной Основные метрологических служб положения закона ● государственный и ведомственный метрологический контроль и надзор ● организация государственных испытаний, метрологической аттестации и поверки СИТ ● финансирование метрологической деятельности

Src="https://present5.com/presentation/3/16791413_137778273.pdf-img/16791413_137778273.pdf-57.jpg" alt=">Раздел 1 Метрология Лекция 7 Метрологическая служба Нормативные документы по метрологии ● Разработка"> Раздел 1 Метрология Лекция 7 Метрологическая служба Нормативные документы по метрологии ● Разработка и утверждение нормативных документов по метрологии осуществляется в соответствии с законодательством. ● Требования нормативных документов по метрологии, утвержденные Госпотребстандартом Украины, являются обязательными для исполнения центральными и местными органами исполнительной власти, органами местного самоуправления, предприятиями, организациями, гражданами – субъектами предпринимательской деятельности и иностранными производителями. ● Требования нормативных документов по метрологии, утвержденные центральными органами исполнительной власти, являются обязательными для исполнения предприятиями и организациями, относящимися к сфере управления этих органов. ● Предприятия и организации могут разрабатывать и утверждать в сфере своей деятельности документы по метрологии, конкретизирующие утвержденные Госпотребстандартом Украины нормативные документы. Закон Украины "Про метрологію та метрологічну діяльність"

Src="https://present5.com/presentation/3/16791413_137778273.pdf-img/16791413_137778273.pdf-58.jpg" alt=">Раздел 1 Метрология Лекция 7 Метрологическая служба 7. 2 Метрологическая служба Украины:"> Раздел 1 Метрология Лекция 7 Метрологическая служба 7. 2 Метрологическая служба Украины: ● государственная метрологическая служба; ● ведомственная метрологическая служба. Государственная метрологическая служба организует, осуществляет и координирует деятельность по обеспечению единства измерений. ● Государственный комитет по техническому регулированию и потребительской политике (Госпотребстандарт Украины) ● государственные научные метрологические центры ● территориальные метрологические органы Структура Госпотребстандарта ГМС ● Государственная служба единого времени и эталонных частот ● Государственная служба стандартных образцов веществ и материалов ● Государственная служба стандартных справочных данных о физических константах и свойствах веществ и материалов

Src="https://present5.com/presentation/3/16791413_137778273.pdf-img/16791413_137778273.pdf-59.jpg" alt=">Раздел 1 Метрология Лекция 7 Метрологическая служба Основные фукции ГМС: ● разработка научных,"> Раздел 1 Метрология Лекция 7 Метрологическая служба Основные фукции ГМС: ● разработка научных, технических, законодательных и организационных основ метрологического обеспечения ● разработка, совершенствование и поддержание эталонной базы ● разработка нормативных документов по обеспечению единства измерений ● стандартизация норм и правил метрологического обеспечения ● создание систем передачи размеров единиц измерений ● разработка и аттестация методик выполнения измерений ● организация государственной поверки и калибровка СИТ ● государственный метрологический контроль и надзор за производством и применением СИТ, соблюдением метрологических норм и правил ● обеспечение единства измерения времени и частоты ● разработка и внедрение стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов ● разработка и внедрение стандартных справочных данных о физических константах и свойствах веществ и материалов

Src="https://present5.com/presentation/3/16791413_137778273.pdf-img/16791413_137778273.pdf-60.jpg" alt=">Раздел 1 Метрология Лекция 7 Метрологическая служба Ведомственная метрологическая служба: ● центральных органов"> Раздел 1 Метрология Лекция 7 Метрологическая служба Ведомственная метрологическая служба: ● центральных органов исполнительной власти (министерств, ведоств); ● объединений предприятий; ● предприятий и организаций; ● обеспечение единства измерений в сфере своей деятельности ● разработка и внедрение современных методов измерений, СИТ, стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов ● организации и осуществление ведомственного Основные метрологического контроля и надзора функции ● разработка и аттестация методик выполнения измерений, ВМС метрологической аттестации, поверки и калибровки СИТ ● организация и проведение государственных испытаний, ведомственной поверки, калибровки и ремонта СИТ ● организация метрологического обеспечения испытаний и сертификации продукции ● проведение аккредитации измерительных лабораторий

Src="https://present5.com/presentation/3/16791413_137778273.pdf-img/16791413_137778273.pdf-61.jpg" alt=">Раздел 1 Метрология Лекция 7 Метрологическая служба ● Метрологические службы предприятий и"> Раздел 1 Метрология Лекция 7 Метрологическая служба ● Метрологические службы предприятий и организаций создаются с целью организации и выполнения работ по метрологическому обеспечению разработки, производства, испытаний, использования продукции. ● В метрологическую службу предприятия и организации входят метрологическое подразделение и (или) другие подразделения. ● Работы по обеспечению единства измерений относятся к основным видам работ, а подразделения метрологической службы – к основным производственным подразделениям. Типовое положение о метрологических службах центральных органов исполнительной власти, предприятий и организаций Аккредитация на право проведения: ● государственных испытаний, ● поверки и калибровки СИТ, ● аттестации методик выполнения измерений, ● проведения ответственных измерений.

Src="https://present5.com/presentation/3/16791413_137778273.pdf-img/16791413_137778273.pdf-62.jpg" alt=">Раздел 1 Метрология Лекция 7 Метрологическая служба 7. 3 Международные и региональные"> Раздел 1 Метрология Лекция 7 Метрологическая служба 7. 3 Международные и региональные организации по метрологии Основные международные метрологические организации: ● Международная организация мер и весов; ● Международная организации законодательной метрологии. Международная организация мер и весов (ОIPM) (создана на основе Метрической конвенции 1875 г. , 48 стран-участниц). Высший орган: Генеральная конференция по мерам и весам. Руководящий орган: Международный комитет мер и весов (CIPM): Состав: 18 крупнейших физиков и метрологов мира; Структура: 8 Консультативных комитетов: – по электричеству, – термометрии, – определению метра, – определению секунды, – по единицам физических величин и др).

Src="https://present5.com/presentation/3/16791413_137778273.pdf-img/16791413_137778273.pdf-63.jpg" alt=">Раздел 1 Метрология Лекция 7 Метрологическая служба При CIPM Международное бюро мер"> Раздел 1 Метрология Лекция 7 Метрологическая служба При CIPM Международное бюро мер и весов (BIPM) Основные задачи BIPM: ● сохранение международных эталонов единиц и сравнение с ними национальных эталонов; ● совершенствование метрической системы измерений; ● координация деятельности национальных метрологических организаций. Международная организации законодательной метрологии (OIML) (с 1956 г. , более 80 стран-участниц). Высший орган: Международная конференция законодательной метрологии. Руководящиq орган: Международный комитет законодательной метрологии (ICML). При ICML Международное бюро законодательной метрологии.

Src="https://present5.com/presentation/3/16791413_137778273.pdf-img/16791413_137778273.pdf-64.jpg" alt=">Раздел 1 Метрология Лекция 7 Метрологическая служба Цели OIML: ● установление единства"> Раздел 1 Метрология Лекция 7 Метрологическая служба Цели OIML: ● установление единства измерений на международном уровне; ● обеспечение сходимости результатов измерений в разных странах для достижения одинаковых характеристик продукции; ● разработка рекомендаций по оценке неопределенностей измерений, теории измерений, методам измерений и поверки СИТ и т. п. ; ● сертификация СИТ. Основные региональные организации КООМЕТ – метрологическая организация стран центральной и восточной Европы (включая Украину); ЕВРОМЕТ – метрологическая организация ЕС; ВЕЛМЕТ – европейское объединение по законодательной метрологии; EAL – европейское объединение по калибровке.

«Программы и методики аттестации цифровых АСКУЭ»
Новые метрологические термины и определения, утвержденные решением Электроэнергетического Совета СНГ 23.05.2008 протоколом № 33.

МЕТРОЛОГИЯ

ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ

(РМГ 29-99)
Настоящий нормативный документ разработан на основании Соглашения об организации единого метрологического пространства в области электроэнергетики Содружества Независимых Государств, одобренного Решением 13-го заседания Электроэнергетического Совета СНГ от 20 августа 1996 года, содержит дополнительные термины и определения, не включенные в национальные законодательства об обеспечении единства измерений государств-участников СНГ и в Рекомендации по межгосударственной стандартизации "Метрология. Основные термины и определения" РМГ 29-99, а также термины с определениями, адаптированными для электроэнергетики.

Термины, установленные настоящим документом, рекомендуется применять при разработке нормативных правовых документов по метрологическому обеспечению, а также при проведении совместных работ по метрологии в электроэнергетике в рамках Содружества.

Для каждого понятия, как правило, установлен один термин. Отдельные термины-синонимы приведены в примечаниях как справочные. Многие термины сопровождены их краткой формой, которую следует применять в случаях, исключающих возможность их различного толкования.

1. МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ. ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ

1.1. Электроэнергетика

Сфера взаимосвязанных процессов производства, передачи, распределения и сбыта (потребления) электрической и тепловой энергии в государстве или содружестве государств.

1.2. Метрологическое обеспечение в электроэнергетике

Совокупность правил, норм и средств измерений, а также научная и организационная деятельность по их разработке и применению в целях достижения единства и требуемой точности измерений в электроэнергетике.

1.3. Единое метрологическое пространство в электроэнергетике Содружества Независимых Государств

Пространство, определяемое совокупностью метрологического обеспечения в электроэнергетике и метрологических служб энергетических предприятий и организаций (энергосистем, энергокомпаний, электростанций, котельных, электрических и тепловых сетей, НИИ, проектных, наладочных и ремонтных организаций), входящих в состав электроэнергетических отраслей государств-членов Электроэнергетического Совета СНГ.

1.4. Центральный орган метрологической службы электроэнергетики

Орган метрологической службы электроэнергетической отрасли государства-члена Электроэнергетического Совета СНГ, уполномоченный представлять государство и принимать решения в рамках Соглашения об организации единого метрологического пространства в области электроэнергетики СНГ.

1.5. Информационное пространство СНГ

Совокупность национальных информационных пространств государств-участников СНГ, взаимодействующих на основе соответствующих межгосударственных договоров по согласованным сферам деятельности.

Примечание. Национальное информационное пространство – область создания и распространения в государстве информации по всем сферам его деятельности, включая электроэнергетику, с использованием соответствующих организаций, средств информации и каналов связи.

1.6. План работ по метрологическому обеспечению электроэнергетики СНГ

План работ, составленный на базе планов работ по метрологическому обеспечению государств-участников СНГ и утвержденный Исполнительным комитетом Электроэнергетического Совета СНГ.

1.7. Годовой план работ по метрологическому обеспечению электроэнергетики государства-участника СНГ

Годовой план работ, содержащий предложения для формирования проекта плана работ по метрологическому обеспечению электроэнергетики единого метрологического пространства СНГ.

1.8 Электроэнергетический Совет

Межправительственный отраслевой орган Содружества Независимых Государств, образованный межправительственным Соглашением о координации межгосударственных отношений в области электроэнергетики СНГ от 14 февраля 1992 года с целью проведения совместных и скоординированных действий по обеспечению надежного электроснабжения экономики и населения государств Содружества.

1.9. Исполнительный комитет

Постоянно действующий рабочий орган Электроэнергетического Совета СНГ.

2. ИЗМЕРЕНИЯ, СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ

2.1. Измерительная информация

Информация о значениях физических величин.

Примечание. Формами измерительной информации являются измерительный сигнал, нецифровой и цифровой отсчеты. Первые две формы содержат значение физической величины в скрытом (закодированном) виде, из которого его можно извлечь с помощью соответствующих преобразований, а третья форма дает непосредственное числовое (цифровое) значение физической величины.

2.2. Измерительный сигнал

Примечание. Различают аналоговые (например, унифицированные сигналы 5-20 mA) и дискретные (например, импульсы тока или напряжения) измерительные сигналы. Для получения из сигналов значений физической величины их необходимо соответствующим образом преобразовать: в первом случае с помощью аналогово-цифровых преобразований, а во втором – дискретно-цифровых преобразований.

2.3. Отсчет показаний средства измерений

Фиксация значения величины или числа по показывающему устройству или другому интерфейсу средства измерений в заданный момент времени.

Примечание. Возможны два вида отсчетов: нецифровой и цифровой. В первом случаеотсчет производится аналоговым или дискретным способом (например,по стрелке и шкале прибора, по уровню измерительной среды, по положению кривой на измерительной диаграмме и т.п.) с применением операций интерполяции и округления результата измерения, вносящих в него дополнительные погрешности. Во втором случае отсчет дает непосредственно цифровой результат измерений с гарантированной точностью и доверительной вероятностью, присущими средству измерений.

2.4. Результат измерения физической величины

Значение величины, полученное путем ее измерения.

Примечание . Результат измерения физической величины может быть представлен в одной из трех форм измерительной информации (сигнал, цифровой и нецифровой отсчет).

2.5. Цифровой результат измерения физической величины

Числовое значение физической величины, полученное путем ее измерения, представленное в позиционной системе исчисления в виде приближенного рационального числа заданного формата с известными точностью представления и доверительной вероятностью.

Пример. Результат измерения электроэнергии за расчетный период 12345,67 кВт·ч (формат с фиксированной запятой) или мощности 1234·10 2 кВт (формат с плавающей запятой).

Примечание. В современных технических системах для представления чисел используются, как правило, двоичная, восьмеричная, шестнадцатеричная и десятичная (или двоично-десятичная) системы счисления и два формата представления рациональных чисел: с фиксированной и с плавающей запятой (точкой).

2.6. Цифровое измерение физической величины

Измерение физической величины, результат которого представляется в виде цифрового результата.

Примечание. Цифровое измерение физической величины противопоставляется нецифровым измерениям, к которым относятся измерения с результатами, представленными в виде таких форм измерительной информации, как сигнал и нецифровой, отсчет.

2.7. Цифровое средство измерений (ЦСИ)

Средство измерений, выполняющее цифровое измерение.

Пример. Термометр или датчик давления энергоносителя с цифровым электронным табло и цифровым интерфейсом для дистанционной передачи данных.

Примечание. Цифровому СИ противопоставляется нецифровое СИ, в котором результат измерений представляется в нецифровом виде (сигнал, нецифровой отсчет).

2.8. Измерительный канал (измерительный комплекс) (ИК)

Цепь соединенных друг с другом средств измерений, образующих непрерывный путь прохождения измерительной информации от входа цепи к ее выходу, выполняющая функцию измерения одной или нескольких физических величин и имеющая нормированные метрологические характеристики.

Пример. ИК для измерения электроэнергии, мощности и сопутствующих им физических величин (например, пофазных значений тока и напряжения) содержит в общем случае измерительные трансформаторы тока и напряжения и электронный счетчик электроэнергии.

2.9. Цифровой измерительный канал (цифровой измерительный комплекс) (ЦИК)

Измерительный канал (комплекс), на выходе которого результат измерения представлен в виде цифрового результата.

Пример . ЦИК для измерения электроэнергии, содержащий электронный счетчик электроэнергии с цифровым табло и цифровым интерфейсом.

Примечание . ЦИК противопоставляется нецифровой ИК, на выходе которого результат измерений представляется в нецифровом виде (сигнал, нецифровой отсчет).

2.10. Измерительная система (ИС)

Совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей, ЭВМ и других технических средств, размещенных в разных точках контролируемого объекта с целью измерений одной или нескольких физических величин, свойственных этому объекту, выработки измерительных сигналов в разных целях и предоставления результатов измерений в виде отсчетов.

Примеры:

1. Измерительная система тепловой электростанции, позволяющая получать измерительные сигналы о физических величинах по энергоблокам.

2. Измерительная система для измерений электроэнергии с целью ее расчетного (коммерческого) и технического (контрольного) учета – система учета электроэнергии. Система учета электроэнергии состоит, как правило, из нескольких функционально независимых измерительных каналов (комплексов), предназначенных для решения конкретных измерительных задач.

3. Измерительный канал (комплекс) системы учета электроэнергии обычно состоит из измерительных трансформаторов тока, напряжения и счетчиков (датчиков) электроэнергии.

Примечания:

1. В зависимости от назначения ИС разделяют на измерительные информационные (ИИС); измерительные контролирующие (ИКС); измерительные управляющие системы (ИУС) и другие.

2. ИС, перестраиваемую в зависимости от изменения измерительной задачи, называют гибкой ИС .

2.11. Цифровая измерительная система (ЦИС)

Совокупность цифровых измерительных каналов и иных технических средств неизмерительного назначения, объединенных единым алгоритмом функционирования, предназначенная для измерений, а также выполнения иных операций неизмерительного назначения над цифровыми результатами измерений с целью определения цифровых значений одной или нескольких физических величин или их функций.

Примечания:

1. ЦИС противопоставляется нецифровая ИС, в которой хотя бы один ИК является нецифровым. В ЦИС все ИК должны быть цифровыми. В простейшем случае ЦИС содержит один ЦИК.

2. К техническим средствам (ТС) неизмерительного назначения относятся средства, которые не выполняют измерений. Такими средствами являются компьютер (в том случае, если он не реализует с помощью встроенных в него ТС аналого-цифровые и дискретно-цифровые измерительные преобразования измерительной информации), цифровой накопитель (цифровая память), монитор, принтер, модем, каналы и линии связи и другие подобные устройства.

2.12. Автоматическая измерительная система

Измерительная система, выполняющая все операции в автоматическом режиме, т.е. без участия оператора.

2.13. Автоматизированная измерительная система

Измерительная система, выполняющая часть операций с участием оператора.

2.14. Автоматизированная система учета и контроля электроэнергии (АСКУЭ)

Автоматизированная измерительная система, содержащая технические и программные средства для дистанционного измерения, сбора, передачи, хранения, накопления, обработки, анализа, отображения, документирования и распространения результатов потребления электроэнергии в территориально распределенных точках учета (измерения), расположенных на объектах энергосистемы и (или) потребителей.

Примечание. В состав АСКУЭ входят ИК, содержащие измерительные трансформаторы тока, напряжения и счетчики электроэнергии, а также устройства сбора и обработки данных (УСПД), каналы связи и компьютеры с программным обеспечением АСКУЭ.

2.15. Цифровая АСКУЭ

АСКУЭ как цифровая измерительная система, использующая в качестве основного средства измерений в составе каждого своего цифрового измерительного канала электронный счетчик со встроенной в него цифровой базой данных и с внешним доступом к ней по цифровому интерфейсу и (или) цифровому табло.

Примечание. Цифровой АСКУЭ противопоставляется нецифровая АСКУЭ, имеющая в своем составе, по крайней мере, один нецифровой ИК (например, ИК с числоимпульсным представлением результата измерений). В общем случае в состав цифровой АСКУЭ входят ЦИК и ТС неизмерительного назначения (например, УСПД и компьютеры). В простейшем случае цифровая АСКУЭ содержит один ЦИК (в простейшем случае ЦИК АСКУЭ содержит один электронный счетчик электроэнергии).

2.16. Цифровое устройство сбора и передачи данных (УСПД)

Специализированное средство приборного группового учета электроэнергии, используемое в АСКУЭ на среднем уровне для автоматического, с программируемой периодичностью запроса и приема данных учета с уровня первичных средств приборного учета (нижнего уровня АСКУЭ) от группы подключенных к нему по цифровым интерфейсам электронных счетчиков, хранения, накопления и (или) обработки этих данных учета, передачи их по каналу связи на уровень вторичных универсальных средств приборного учета (верхний уровень АСКУЭ), а также передачи в обратном направлении служебных и (или) иных данных.

Примечания.

1. Цифровое УСПД является ТС неизмерительного назначения, поскольку не реализует операций измерения электроэнергии и времени, а выполняет только операции неизмерительного назначения.

2. Цифровому УСПД противопоставляется нецифровое УСПД, которое осуществляет хотя бы по одному из подключенных к нему счетчиков прием нецифровых результатов измерений (например, результатов, представленных в числоимпульсном виде).

3. Цифровые УСПД подразделяются в зависимости от выполняемых ими преобразований на два вида: с групповой обработкой результатов измерений и без групповой обработки.

2.17. Электронный счетчик

Счетчик электроэнергии с электронной схемой измерения и отображения данных измерения.

Примечания.

1. Электронный счетчик является средством измерений, так как реализует операции измерения электроэнергии (мощности).

2. Электронный счетчик может представлять результаты измерений как в цифровом виде (с передачей их из своей цифровой базы данных по цифровым интерфейсам или на цифровое табло), так и в нецифровом виде (например, с передачей их по телеметрическим выходам в числоимпульсном виде).

2.18. Цифровой интерфейс

Интерфейс с цифровой, в виде чисел, передачей данных.

Примечание. Интерфейс - система технических средств и правил для унифицированного физического и информационного сопряжения и взаимодействия компонентов систем (программ и оборудования).

2.19. Точностные характеристики (ТХ) средства неизмерительного назначения

Характеристики технического средства неизмерительного назначения, которые определяют точность и достоверность цифровых преобразований, выполняемых этим средством над цифровыми результатами измерений.

Примечания:

1. ТХ аналогичны метрологическим характеристикам СИ, но относятся к ТС неизмерительного назначения.

2. ТХ зависят от назначения и состава цифровых преобразований соответствующего ТС. По составу цифровых преобразований ТС подразделяются на вычислительные (компьютер, контроллер), хранения (память), отображения (табло, дисплей, монитор), документирования (принтер), передачи (линии и каналы связи) и т.п. и/или их комбинации.

3. ТХ вычислителя определяет точность и достоверность вычислительных операций, включая форматы представления чисел, методы их округления и контроля правильности операций.

4. ТХ средства хранения определяет его разрядность, методы контроля записи, чтения, хранения чисел и их временную стабильность.

5. ТХ средства отображения или документирования определяет форматы представления чисел и методы их округления при выводе чисел из памяти для отображения или документирования.

6. ТХ средства передачи определяет скорость, задержку и надежность (безошибочность) приема/передачи чисел, включая методы обнаружения, контроля и исправления ошибок.

3. АТТЕСТАЦИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ И ЦИФРОВЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ

3.1. Метрологическая аттестация измерительной системы

Экспериментальные исследования измерительных каналов или представительной выборки измерительных каналов системы, направленные на определение обобщенной оценки метрологических характеристик данного экземпляра системы в рабочих условиях эксплуатации, удостоверяющего метрологические характеристики системы в процессе аттестации.

3.2. Экспертиза (ЭЦ) цифровых технических средств

Анализ и оценивание экспертами на основании соответствующей документации адекватности точностных характеристик технических средств неизмерительного назначения, используемых в составе цифровых измерительных систем.

Примечания:

1. ЦЭ аналогична метрологической экспертизе (МЭ) - анализу и оценке экспертами-метрологами правильности применения метрологических требований, правил и норм, связанных с единством и точностью измерений, но относится к ТС неизмерительного назначения.

2. ЦЭ отличается от МЭ требованиями и методами контроля.

3.3. Проверка (ПЦ) цифровых технических средств

Испытание технических средств неизмерительного назначения на соответствие их реальных точностных характеристик характеристикам, заявленным в соответствующей технической документации.

Примечания:

1. ПЦ отличается от поверки СИ (установления органом государственной метрологической службы пригодности СИ к применению на основании экспериментально определяемых МХ и подтверждения их соответствия установленным обязательным требованиям), хотя, как и поверка, производится экспериментальным путем.

2. ПЦ не требует для своего проведения эталонов и СИ, а производится путем считывания цифровых результатов измерений с ЦСИ и их оценкой по точностным критериям методами вычислительной математики.

3. Для ТС неизмерительного назначения достаточна первичная однократная ПЦ, связанная с их цифровой аттестацией. Необходимость в периодических ПЦ как для средств измерений отсутствует в силу их неизменной (стабильной) цифровой структуры.

4. ПЦ конкретного ТС неизмерительного назначения проводится согласно соответствующей инструкции, которая должна входить в комплект технической документации ТС, предназначенного для использования в составе ЦИС.

3.4. Освидетельствование измерительного комплекса

Подтверждение технических и метрологических характеристик средств измерений и других технических средств, входящих в состав измерительного комплекса электроэнергии в соответствии с установленными правилами.

МЕТРОЛОГИЯ
Раздел 1 МЕТРОЛОГИЯ
СТАНДАРТИЗАЦИЯ
КАЧЕСТВО
Лекция 2 Метрология – наука об измерениях
СЕРТИФИКАЦИЯ
1.
2.
3.
4.
5.
Сущность и содержание метрологии.
Измерения физических величин.
Средства измерительной техники.
Нормирование метрологических характеристик.
Государственная система промышленных приборов и средств
автоматизации.

2.1 Сущность и содержание метрологии
Метрология – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения
единства измерений и способах достижения необходимой точности.
Части метрологии:
● научно-теоретическая метрология;
● законодательная метрология;
● прикладная метрология.
Научно-теоретическая метрология:
● общая теория измерений;
● методы и средства измерений;
● методы определения точности измерений;
● эталоны и образцовые средства измерений;
● обеспечение единства измерений;
● критерии оценки и аттестация качества продукции.
Законодательная метрология:
● стандартизация терминов, систем единиц, мер, эталонов и СИТ;
● стандартизация характеристик СИТ и методик оценки точности;
● стандартизация методик поверки и контроля СИТ, методик контроля
и аттестации качества продукции.

Раздел 1 Метрология Лекция 2 Метрология – наука об измерениях

Прикладная метрология:
● организация государственной службы единства мер и измерений;
● организация и проведение периодической поверки СИТ и
государственных испытаний новых средств;
● организация государственной службы стандартных справочных
данных и стандартных образцов, изготовление стандартных образцов;
● организация и осуществление службы контроля над выполнением
стандартов и технических условий производства, государственных
испытаний и аттестации качества продукции.
Взаимосвязь метрологии и стандартизации:
методы и способы
контроля выполнения
стандартов
Метрология
Стандартизация
стандарты
на выполнение измерений
и средства измерений

Раздел 1 Метрология Лекция 2 Метрология – наука об измерениях

2.2 Измерения физических величин
Измерение отображение физической величины ее значением путем
эксперимента и вычислений с помощью специальных
технических средств (ДСТУ 2681-94).
Погрешность измерения отклонение результата измерения от условно
истинного значения измеряемой величины (ДСТУ 2681-94).
Числовые оценки погрешности:
● абсолютная погрешность
X изм X ;
относительная погрешность
100%
100%
X
X изм
приведенная погрешность γ
100% .
Xн
Неопределенность измерения оценка, характеризующая диапазон
значений, в котором находится истинное значение
измеряемой величины (ДСТУ 2681-94).
;

Раздел 1 Метрология Лекция 2 Метрология – наука об измерениях

Результат измерения числовое значение, приписываемое измеряемой
величине, с указанием точности измерения.
Численные показатели точности:
● доверительный интервал (доверительные границы) погрешности
● оценка СКО погрешности
ΔР;
S.
Правила выражения показателей точности:
● численные показатели точности выражаются в единицах измеряемой
величины;
● численные показатели точности должны содержать не более двух
значащих цифр;
● наименьшие разряды результата измерения и численных показателей
точности должны быть одинаковыми.
Представление результата измерения
~
Х Х, Р
или
~
Х Х Р
Пример: U = 105,0 В, Δ0,95 = ± 1,5 B
или
U = 105,0 ± 1,5 B.

Раздел 1 Метрология Лекция 2 Метрология – наука об измерениях

2.3 Средства измерительной техники
Средства измерительной техники (СИТ) технические средства для
выполнения измерений, имеющие нормированные
метрологические характеристики.
СИТ:
● средства измерений;
● измерительные устройства.
Средства измерений:
● измерительные приборы (электромеханические; сравнения;
электронные; цифровые; виртуальные);
● регистрирующие средства (регистрируют сигналы измерительной
информации);
● кодовые средства (АЦП – преобразуют аналоговую измерительную
информацию в кодовый сигнал);
● измерительные каналы (совокупность СИТ, средств связи и др. для
создания сигнала ИИ одной измеряемой величины);
● измерительные системы (совокупность измерительных каналов и
измерительных устройств для создания ИИ
нескольких измеряемых величин).

Раздел 1 Метрология Лекция 2 Метрология – наука об измерениях

Измерительные устройства
● эталоны, образцовые и рабочие меры (для воспроизведения и
хранения размера физических величин);
● измерительные преобразователи (для изменения размера
измеряемой величины или преобразование
измеряемой величины в другую величину);
● компараторы (для сравнения однородных величин);
● вычислительные компоненты (совокупность средств ВТ и
программного обеспечения для выполнения
вычислений в процессе измерения).
2.4 Нормирование метрологических характеристик
Метрологические характеристики влияющие на результаты и
погрешности измерений и предназначенные для оценивания
технического уровня и качества СИТ, определения результата
и оценки инструментальной погрешности измерений.

Раздел 1 Метрология Лекция 2 Метрология – наука об измерениях

Группы метрологических характеристик:
1) определяющие область применения СИТ:
● диапазон измерений;
● порог чувствительности.
2) определяющие точность измерений:
● погрешность;
● сходимость (близость результатов повторных измерений в
одинаковых условиях);
● воспроизводимость (повторяемость результатов измерений
той же величины в разных местах, в разное время,
разными методами, разными операторами, но в
аналогичных условиях).
Класс точности – обобщенная метрологическая характеристика,
определяемая границами допускаемых погрешностей, а также
другими характеристиками, влияющими на точность.
Обозначение классов точности:
К = |γmax |
а) 1,0 ;
К = |δmax |
а) 1, 0 ; б) 1,0/0,5
б) 1,0

Раздел 1 Метрология Лекция 2 Метрология – наука об измерениях

2.5 Государственная система промышленных приборов и средств
автоматизации (ГСП)
Назначение ГСП создание научно обоснованных рядов приборов и
устройств с унифицированными характеристиками и
конструктивным выполнением.
Основные группы средств ГСП:
● средства для получения измерительной информации;
● средства для приема, преобразования и передачи информации;
● средства для преобразования, обработки и хранения информации и
формирования команд управления.
Системно-технические принципы ГСП:
● минимизация номенклатуры и количества;
● блочно-модульное построение;
● агрегатирование (построение сложных устройств и систем из
унифицированных узлов, блоков и модулей или типовых конструкций
методом сопряжения);
● совместимость (энергетическая, функциональная, метрологическая,
конструктивная, эксплуатационная, информационная).

10. Метрология, стандартизация и сертификация в электроэнергетике

МЕТРОЛОГИЯ
СТАНДАРТИЗАЦИЯ
КАЧЕСТВО
Лекция 3 Обработка результатов измерений
СЕРТИФИКАЦИЯ
1. Измерения в системе оценки качества
продукции.
2. Вычисление значения измеряемой величины.
3. Процедура оценивания погрешности.
4. Оценивание погрешности однократных измерений.
5. Оценивание погрешности испытаний.
6. Оценка ошибок контроля качества.

11. Раздел 1 Метрология Лекция 3 Обработка результатов измерений

3.1 Измерения в системе оценки качества продукции
Оценка качества продукции в определении или контроле количественных
и качественных характеристик продукции путем проведения
измерений, анализа, испытаний.
Цель измерения характеристик нахождение значения соответствующей
физической величины.
Цель измерительного контроля заключение о годности продукции и
соответствии нормам.
Этапы проведения измерений:
● выбор и использование соответствующей аттестованной методики
проведения измерений (ДСТУ 3921.1-99);
● выбор и подготовка поверенных СИТ;
● выполнение измерений (однократные; многократные;
статистические);
● обработка и анализ результатов измерений;
● принятие решения о качестве продукции (сертификация продукции).

12. Раздел 1 Метрология Лекция 3 Обработка результатов измерений

3.2 Вычисление значения измеряемой величины
Пусть модель объекта (измеряемой величины)
Х = ƒ (X1, X2, …, Xm) – ∆мет;
при измерениях получены результаты наблюдений Хij,
i = 1, …, m – количество прямо измеряемых входных величин;
j = 1, …, n – число наблюдений каждой входной величины.
Результат измерения:
~
Х:
~
Х Х р
Порядок нахождения
1) исключение известных систематических погрешностей путем введения
поправок ∆c ij:
Х΄ij = Хij – ∆c ij ;
2) вычисление среднего арифметического каждой входной величины:
n
X ij
~
Х j 1 ;
i
n

13. Раздел 1 Метрология Лекция 3 Обработка результатов измерений

3) вычисление оценок СКО результатов наблюдений каждой величины:
n
~ 2
(X ij Х i)
S(Х i)
j 1
(n 1)
4) оценка равноточности измерений (исключение грубых погрешностей)
– по критерию Смирнова
(сравнивая значения
Vij
~
X ij X i
S(Xi)
с коэффициентами Смирнова)
– по критерию Райта;
5) уточнение среднего арифметического каждой входной величины и
вычисление значения измеряемой величины:
~
~
~
Х f Х 1 ... Х m Δмет.

14. Раздел 1 Метрология Лекция 3 Обработка результатов измерений

3.3 Процедура оценивания погрешности
1) вычисление оценок СКО
– входных величин:
n
~
S(Х i)
~ 2
(X ij Х i)
j 1
n (n 1)
– результата измерения:
S(Х)
m
f
~
S(Х)
i
X
1
i
2
2) определение доверительных границ случайной составляющей
погрешности:
Δ P t P (v) S (Х) ,
tP(v) – квантиль распределения Стьюдента для заданной Рд
при числе степеней свободы v = n – 1.

15. Раздел 1 Метрология Лекция 3 Обработка результатов измерений

3) вычисление границ и СКО неисключенной систематической
составляющей погрешности:
Δ нс k
f
Δ нсi
X
1
i
m
2
Sнс
;
Δ нс
3k
k = 1,1 при Рд = 0,95;
∆нсi определяется по имеющейся информации;
4) вычисление СКО суммарной погрешности:
5) оценка погрешности измерения
если ∆нс /
S(Х) < 0,8
если ∆нс /
S(Х) > 8
если 0,8 ≤ ∆нс /
S(Х) ≤ 8
S
2
S (Х)2 Sнс
;
ΔP = Δ P ;
Δ P = ∆нс;
ΔP
Δ Р Δ нс
S
S (Х) Sнс

16. Раздел 1 Метрология Лекция 3 Обработка результатов измерений

3.4 Оценивание погрешности однократных измерений
прямые измерения (i = 1,
j = 1)
~
Х Х
Р
~
Х = Хизм – ∆c ; ∆Р = ∆max ,
(∆max через класс точности прибора).
косвенные измерения (i = 2, …, m,
j = 1)
~
Х Х
~
~
~
Х f Х 1 ... Х m мет.
Р
ΔP
2
f
Δ max i ;
X
1
i
m

17. Раздел 1 Метрология Лекция 3 Обработка результатов измерений

● если
Х = ∑ Xi
X
● если
ΔP
X1 ... X
X 1 ... X m
m
2
Δ
1
max i
m
δХ
● если
Х = kY
∆Х = k ∆Ymax
● если
X = Yn
δХ = n δYmax
(∆max и
δmax
2
δ max i
1
ΔP
∆Х = nYn-1∆Y max
вычисляются через класс точности).
δХ X
100%

18. Раздел 1 Метрология Лекция 3 Обработка результатов измерений

3.5 Оценивание погрешности испытаний
X
Пусть X = f (Y).
изм
∆зад – погрешность задания значения Y
изм
Погрешность испытаний Х
исп изм
При Х =
X
y
Y
зад
ƒ (X1, X2, …, Xm) наибольшая погрешность испытаний
исп изм
m
X
X i
i
i 1
2
зад
Y

19. Раздел 1 Метрология Лекция 3 Обработка результатов измерений

3.6 Оценка ошибок контроля качества
Ошибки контроля качества:
● ошибка контроля І вида: годная продукция
идентифицируется как негодная.
● ошибка контроля ІІ вида: негодная продукция
идентифицируется как годная.
Статистика:
Пусть контролируется величина Х.
Б – число единиц продукции, неправильно принятых за годные (в % от
общего числа измеренных);
Г – число единиц продукции, неправильно забракованных.
S
Аs
100%
Х
AS
Б
Г
1,6
3
5
0,37…0,39
0,87…0,9
1,6…1,7
0,7…0,75
1,2…1,3
2,0…2,25

20. Метрология, стандартизация и сертификация в электроэнергетике

МЕТРОЛОГИЯ
СТАНДАРТИЗАЦИЯ
КАЧЕСТВО
Лекция 4 Качество электрической энергии
СЕРТИФИКАЦИЯ
1. Качество электрической
энергии и работа потребителей.
2. Показатели качества электроэнергии.
3. Определение показателей качества электроэнергии.

21. Раздел 1 Метрология Лекция 4 Качество электрической энергии

4.1 Качество электрической энергии и работа потребителей
Электромагнитная среда система электроснабжения и присоединенные к
ней электрические аппараты и оборудование, связанные кондуктивно и
создающие помехи, отрицательно влияющие на работу друг друга.
Электромагнитная совместимость технических средств возможность
нормальной работы в существующей электромагнитной среде.
Допустимые уровни помех в электрической сети характеризуют качество
электроэнергии и называются показателями качества электроэнергии.
Качество электроэнергии степень соответствия ее параметров
установленным нормам.
Показатели качества электрической энергии, методы их оценки и нормы
ГОСТ 13109-97: «Электрическая энергия. Совместимость технических
средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в
системах электроснабжения общего назначения».

22. Раздел 1 Метрология Лекция 4 Качество электрической энергии

Свойства электрической энергии
Отклонение напряжения отличие фактического напряжения в
установившемся режиме работы системы электроснабжения от его
номинального значения при медленном изменении нагрузки.
Колебания напряжения быстроизменяющиеся отклонения напряжения
длительностью от полупериода до нескольких секунд.
Несимметрия напряжений несимметрия трёхфазной системы напряжений
Несинусоидальность напряжения искажение синусоидальной формы.
кривой напряжения.
Отклонение частоты отклонение фактической частоты переменного
напряжения от номинального значения в установившемся режиме
работы системы электроснабжения.
Провал напряжения внезапное и значительное снижение напряжения (<
90%Uн) длительностью от нескольких периодов до нескольких
десятков
секунд с последующим восстановлением напряжения.
Временное перенапряжение внезапное и значительное повышение
напряжения (> 110%Uн) длительностью более 10 миллисекунд.
Импульсное перенапряжение резкое повышение напряжения
длительностью менее 10 миллисекунд.

23. Раздел 1 Метрология Лекция 4 Качество электрической энергии

Свойства электрической энергии и вероятные виновники ее ухудшения
Свойства электроэнергии
Наиболее вероятные виновники
Отклонение напряжения
Энергоснабжающая организация
Колебания напряжения
Потребитель с переменной нагрузкой
Несинусоидальность напряжения Потребитель с нелинейной нагрузкой
Несимметрия напряжений
Потребитель с несимметричной
нагрузкой
Отклонение частоты
Энергоснабжающая организация
Провал напряжения
Энергоснабжающая организация
Импульс напряжения
Энергоснабжающая организация
Временное перенапряжение
Энергоснабжающая организация

24. Раздел 1 Метрология Лекция 4 Качество электрической энергии

Свойства эл. энергии

Отклонение напряжения Технологические установки:
срок службы, вероятность аварии
технологический процесс длительность и
себестоимость
Электропривод:
реактивная мощность (3…7% на 1%U)
момент (25% при 0,85Uн), потребляемый ток
срок службы
Освещение:
срок службы ламп (в 4 раза при 1,1 Uн)
световой поток (на 40% ламп накаливания и
на 15% люминисцентных ламп при 0,9 Uн),
ЛЛ мерцают или не зажигаются при < 0,9 Uн

25. Раздел 1 Метрология Лекция 4 Качество электрической энергии

Влияние свойств електроэнергии на работу потребителей
Свойства эл. энергии
Колебания напряжения
Влияние на работу потребителей
Технологические установки и электропривод:
срок службы, эффективность работы
брак продукции
вероятность повреждения оборудования
вибрации электродвигателей, механизмов
отключение автоматических систем управления
отключение пускателей и реле
Освещение:
пульсация светового потока,
производительность труда,
здоровье работников

26. Раздел 1 Метрология Лекция 4 Качество электрической энергии

Влияние свойств електроэнергии на работу потребителей
Свойства эл. энергии
Влияние на работу потребителей
Несимметрия напряжения
Электрооборудование:
потери в сети,
тормозные моменты в электродвигателях,
срок службы (вдвое при 4% обратной
последовательности), эффективность работы
перекос фаз и последствия, как при отклонении
напряжения
Несинусоидальность
напряжения
Электрооборудование:
однофазные короткие замыкания на землю
кабельных линий передач, пробой
конденсаторов, потери в линиях, потери в
электродвигателях и трансформаторах,
коэффициент мощности
Отклонение частоты
развал энергосистемы
аварийная ситуация

27. Раздел 1 Метрология Лекция 4 Качество электрической энергии

4.2 Показатели качества электрической энергии
Свойства эл. энергии
Показатель качества
Отклонение напряжения
Установившееся отклонение напряжения δUу
Колебания напряжения
Размах изменения напряжения δUt
Доза фликера Pt
Несинусоидальность
напряжения
Коэффициент искажения синусоидальности
кривой напряжения КU
Коэффициент n-ой гармонической
составляющей напряжения КUn
Несимметрия
напряжений

обратной последовательности К2U
Коэффициент несимметрии напряжений по
нулевой последовательности К0U

28. Раздел 1 Метрология Лекция 4 Качество электрической энергии

Свойства эл. энергии
Показатель качества
Отклонение частоты
Отклонение частоты Δf
Провал напряжения
Длительность провала напряжения ΔUп
Глубина провала напряжения δUп
Импульс напряжения
Импульсное напряжение Uимп
Временное
перенапряжение
Коэффициент временного перенапряжения КперU
Длительность временного перенапряжения ΔtперU

29. Раздел 1 Метрология Лекция 4 Качество электрической энергии

4.3 Определение показателей качества электроэнергии
Установившееся отклонение напряжения δUу:
U у
Uу
U у U ном
U ном
100%
n
2
U
i n
– среднеквадратическое значение напряжения
1
Значения Ui получают усреднением не менее 18 измерений на интервале
времени 60 с.
Нормально допустимое δUу = ±5%, предельное ±10%.

30. Раздел 1 Метрология Лекция 4 Качество электрической энергии

Размах изменения напряжения δUt:
U
U i U i 1
U t
100%
U ном
Ui
Ui+1
t
t
Ui и Ui+1 – значения следующих друг за другом экстремумов U,
среднеквадратическое значение которого имеет форму меандра.
Предельно допустимые нормы размаха изменения напряжения приведены в
стандарте в виде графика
(из которого, например, δUt = ±1,6% при Δt = 3 мин, δUt = ±0,4% при Δt = 3 с).

31. Раздел 1 Метрология Лекция 4 Качество электрической энергии

Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения КU:
m
KU
2
U
n
n 2
U ном
100%
Un – действующее значение n-гармоники (m = 40);
Нормально допустимое КU ,%
Предельно допустимое КU ,%
при Uн, кВ
при Uн, кВ
0,38
6 – 20
35
0,38
6 – 20
35
8,0
5
4,0
12
8,0
6,0
KU находится усреднением результатов n ≥ 9 измерений в течение 3 с.

32. Раздел 1 Метрология Лекция 4 Качество электрической энергии

Коэффициент n-ой гармонической составляющей напряжения КUn
KUn
Uт
100%
U ном
Нормально допустимое КUn:
Нечетные гармоники, не кратные 3 Предельно допустимое КU при Uн
при Uн, кВ
n
0,38
6 – 20
35
n
0,38
6 – 20
35
5
6,0%
4,0%
3,0%
3
2,5%
1,5%
1,5%
7
5,0%
3,0%
2,5%
9
0,75%
0,5%
0,5%
11
3,5%
2,0%
2,0%
Предельно допустимое КUn = 1,5 КUn норм
КUn находится усреднением результатов n ≥ 9 измерений в течение 3 с.

33. Раздел 1 Метрология Лекция 4 Качество электрической энергии

Коэффициент несимметрии напряжений по обратной
последовательности К2U
K 2U
U2
100%
U1
U1 и U2 – напряжения прямой и обратной последовательностей.
Нормально допустимое К2U = 2,0%, предельно допустимое К2U = 4,0%
Коэффициент несимметрии напряжений по нулевой
последовательности К0U
K 0U
3U 0
100%
U1
U0 – напряжение нулевой последовательности
Нормально допустимое К0U = 2,0%, предельно допустимое К0U = 4,0% при
U = 380 В

34. Раздел 1 Метрология Лекция 4 Качество электрической энергии

Длительность провала напряжения ΔUп
Предельно допустимое значение ΔUп = 30 с при U ≤ 20 кВ.
Глубина провала напряжения
U п
U ном U min
100%
U ном
Коэффициент временного перенапряжения
KперU
U m max
2U ном
Um max – наибольшее амплитудное значение за время контроля.
Отклонение частоты
Δf = fcp – fном
fcp – усредненное значение из n ≥ 15 измерений в течение 20 с.
Нормально допустимое Δf = ±0,2 Гц, предельно допустимое ±0,4 Гц.

35. Метрология, стандартизация и сертификация в электроэнергетике

МЕТРОЛОГИЯ
СТАНДАРТИЗАЦИЯ
КАЧЕСТВО
Лекция 5 Обеспечение единства и
необходимой точности измерений
1.
2.
3.
4.
СЕРТИФИКАЦИЯ
Единство измерений и его обеспечение.
Воспроизведение и передача единиц физических величин.
Поверка СИТ.
Калибровка СИТ.

36. Раздел 1 Метрология Лекция 5 Обеспечение единства и необходимой точности измерений

5.1 Единство измерений и его обеспечение
Главная задача организации измерений достижение сопоставимых
результатов измерений одних и тех же объектов, выполненных в
разное время, в разных местах, с помощью разных методов и средств.
Единство измерений измерения проводятся по стандартным или
аттестованным методикам, результаты выражены в узаконенных
единицах, а погрешности известны с заданной вероятностью.
Причина
Следствие
Использование неверных методик
измерений, неправильный выбор
СИТ
Нарушение технологических
процессов, потери энергетических
ресурсов, аварийные ситуации, брак
продукции и др.
Неправильное представление
результатов измерений
Непризнание результатов измерений
и сертификации продукции.

37. Раздел 1 Метрология Лекция 5 Обеспечение единства и необходимой точности измерений

Обеспечение единства измерений:
● метрологическое обеспечение;
● правовое обеспечение.
Метрологическое обеспечение установление и применение научных и
организационных основ, технических средств, правил и норм для
достижения единства и требуемой точности измерений
(регламентируется ДСТУ 3921.1-99).
Составные части метрологического обеспечения:
● научная основа
метрология;
● техническая основа
система государственных эталонов,
система передачи размеров единиц,
рабочие СИТ, система стандартных
образцов состава и свойств материалов;
● организационная основа метрологическая служба (сеть
учреждений и организаций);
● нормативная основа
законы Украины, ДСТУ и др.
нормативные документы.

38. Раздел 1 Метрология Лекция 5 Обеспечение единства и необходимой точности измерений

Правовое обеспечение закон Украины «Про метрологію та
метрологічну діяльність» и другие нормативно-правовые акты.
Форма обеспечения единства измерений государственный
метрологический контроль и надзор (ГМК и Н)
Цель ГМК и Н проверка соблюдения требований закона и нормативноправовых актов Украины и нормативных документов метрологии.
Объекты ГМК и Н СИТ и методики выполнения измерений.
Виды ГМК и Н:
ГМК ● государственные испытания СИТ и утверждение их типов;
● государственная метрологическая аттестация СИТ;
● поверка СИТ;
● аккредитация на право проведения метрологических работ.
ГМН ● надзор за обеспечением единства измерений проверка:
– состояния и применения СИТ,
– применения аттестованных методик измерений,
– правильности выполнения измерений,
– соблюдения требований закона, метрологических норм и правил.

39. Раздел 1 Метрология Лекция 5 Обеспечение единства и необходимой точности измерений

5.2 Воспроизведение и передача единиц физических величин
Воспроизведение единицы совокупность мероприятий по
материализации единицы физической
величины с наивысшей точностью.
Эталон средство измерительной техники, обеспечивающее
воспроизведение, хранение и передачу размера единицы
физической величины.
Эталоны:
международные
государственные
вторичные
Государственный эталон официально утвержденный эталон,
обеспечивающий воспроизведение единицы
измерений и передачу ее размера вторичным
эталонам с наибольшей в стране точностью.

40. Раздел 1 Метрология Лекция 5 Обеспечение единства и необходимой точности измерений

Вторичные эталоны:
● эталон-копия;
● рабочий эталон.
Рабочий эталон для поверки или калибровки СИТ.
Передача размера единицы:
● методом непосредственного сличения;
● методом сличения с помощью компаратора.
Схема передачи размера единицы:
государственный эталон
↓
эталон – копия
↓
рабочие эталоны
↓
образцовые СИТ
↓
рабочие СИТ
На каждом этапе передачи единицы потеря точности в 3 – 10 раз.

41. Раздел 1 Метрология Лекция 5 Обеспечение единства и необходимой точности измерений

Единство и точность измерения определяются эталонной базой страны.
Национальная эталонная база Украины 37 государственных эталонов.
Государственные эталоны единиц электрических величин:
● эталон единицы силы электрического тока
(S ≤ 4∙10-6, δс ≤ 8∙10-6 для постоянного тока,
S ≤ 10-4, δс ≤ 2∙10-4 для переменного тока);
● эталон единицы напряжения
(S ≤ 5∙10-9, δс ≤ 10-8 для ЭДС и постоянного напряжения,
S ≤ 5∙10-5, δс ≤ 5∙10-4 для переменного напряжения);
● эталон единицы электрического сопротивления
(S ≤ 5∙10-8, δс ≤ 3∙10-7);
● эталон времени и частоты
(S ≤ 5∙10-14, δс ≤ 10-13);

42. Раздел 1 Метрология Лекция 5 Обеспечение единства и необходимой точности измерений

5.3 Поверка СИТ
Поверка СИТ установление пригодности СИТк использованию на основе
результатов контроля их метрологических характеристик.
Цель поверки определение погрешностей и других метрологических
характеристик СИТ, регламентированных ТУ.
Виды поверок:
● первичная (при выпуске, после ремонта, при импорте);
● периодическая (при эксплуатации)
● внеочередная (при повреждении поверочного клейма,
утрате свидетельства о поверке, вводе в эксплуатацию
после длительного хранения)
● инспекционная (при осуществлении государственного
метрологического контроля)
● экспертная (при возникновении спорных вопросов
относительно метрологических характеристик, пригодности
и правильности использования СИТ)

43. Раздел 1 Метрология Лекция 5 Обеспечение единства и необходимой точности измерений

Поверке подлежат все СИТ, которые находятся в эксплуатации и на которые
распространяется государственный метрологический надзор.
Поверке подлежат также рабочие эталоны, образцовые СИТ и те средства,
которые используются во время государственных испытаний и
государственной аттестации СИТ.
Поверку производят:
● территориальные органы Госстандарта Украины, аккредитованные на
право ее проведения;
● аккредитованные метрологические службы предприятий и организаций.
Результаты поверки оформляются документально.
5.3 Калибровка СИТ
Калибровка СИТ определение в соответствующих условиях или
контроль метрологических характеристик СИТ, на
которые не распространяется государственный
метрологический надзор.

44. Раздел 1 Метрология Лекция 5 Обеспечение единства и необходимой точности измерений

Виды калибровки:
● метрологическая (выполняется метрологической
лабораторией);
● техническая (выполняется экспериментатором).
Функции метрологической калибровки:
● определение действительных значений метрологических
характеристик СИТ;
● определение и подтверждение пригодности СИТ к применению.
Функция технической калибровки:
● определение действительных значений отдельных характеристик
СИТ непосредственно перед использованием его в измерениях.
Необходимость калибровки в эксплуатации СИТ, на которые не
распространяется государственный метрологический надзор,
определяется их пользователем.
Метрологическая калибровка проводится аккредитованными лабораториями.
Техническая калибровка проводится пользователем СИТ.

45. Метрология, стандартизация и сертификация в электроэнергетике

МЕТРОЛОГИЯ
СТАНДАРТИЗАЦИЯ
КАЧЕСТВО
Лекция 6 Основы экспертной квалиметрии
СЕРТИФИКАЦИЯ
1. Оценивание качества продукции.
2. Экспертные методы определения
показателей качества.
3. Способы получения экспертных оценок.
4. Обработка данных экспертных оценок.

46. Раздел 1 Метрология Лекция 6 Основы экспертной квалиметрии

6.1 Оценивание качества продукции
Квалиметрия оценивание качества продукции.
Качество продукции многомерное свойство продукции, обобщенная
характеристика ее потребительских свойств;
нефизическая величина, оценивается
показателями качества.
Оценка качества в сравнении показателей качества с показателями
образцовой продукции.
Показатель качества:
● физическая величина (измеряется измерительными методами);
● нефизическая величина (оценивается экспертными методами).
Показатели качества:
● единичные;
● комплексные (формируются из единичных).

47. Раздел 1 Метрология Лекция 6 Основы экспертной квалиметрии

Комплексные показатели:
● одноуровневые;
● многоуровневые;
● обобщенные.
Формирование комплексных показателей:
● по ивестной функциональной зависимости;
● по зависимости, принятой по соглашению;
● по принципу средневзвешенного:
n
– средневзвешенное арифметическое:
Q ciQi
;
i 1
n
– средневзвешенное геометрическое:
Q
n
Сі – весовые коєффициенты: обычно
c
i 1
i
ci
Q
i
i 1
n
c
i
i 1
1
.
.

48. Раздел 1 Метрология Лекция 6 Основы экспертной квалиметрии

6.2 Экспертные методы определения показателей качества
Экспертные методы когда проведение измерений невозможно или
экономически неоправдано.
Экспертные
методы
Органолептический
метод
Социологический
метод
Органолептический метод определение свойств объекта с помощью
органов чувств человека
(зрения, слуха, осязания, обоняния, вкуса).
Социологический метод определение свойств объекта на основе
массовых опросов населения или его групп
(каждый индивидуум выступает в роли эксперта).

49. Раздел 1 Метрология Лекция 6 Основы экспертной квалиметрии

Экспертная оценка результат грубого оценивания.
Для повышения достоверности оценки групповой метод оценивания
(экспертная комиссия).
Формирование экспертной комиссии путем тестирования
(проверка компетентности).
Необходимые условия:
● согласованность оценок экспертов;
● независимость оценок экспертов.
Численность экспертной группы ≥ 7 и ≤ 20 человек.
Проверка согласованности оценок
при формировании экспертной группы:
● по непротиворечивости оценок
(критерию Смирнова);
● по коэффициенту конкордации.

50. Раздел 1 Метрология Лекция 6 Основы экспертной квалиметрии

1. Проверка непротиворечивости оценок экспертов по критерию Смирнова β
Среднее арифметическое значение оценки
m – количество экспертов;
СКО оценок
S
~ 2
Q
Q
i)
m 1
.
Оценка считается непротиворечивой, если
~
Q
Qi
~
Qi Q
S
m
,
.
2. Проверка согласованности оценок экспертов по коэффициенту конкордации
Коэффициент конкордации
W
12S
m 2 (n 3 n)
n – количество оцениваемых факторов (свойств продукции).
Оценки согласованы, если
(n 1)тW 2
χ2 – критерий согласия (квантиль χ2-распределения)

51. Раздел 1 Метрология Лекция 6 Основы экспертной квалиметрии

6.3 Способы получения экспертных оценок
Задачи оценивания:
● ранжирование однородных объектов по степени
выраженности заданного показателя качества;
● количественная оценка показателей качества
в условных единицах или весовых коэффициентах.
Построение ранжированного ряда:
а) попарное сопоставление всех объектов
(«больше» – «меньше», «лучше» – «хуже»);
б) составление ранжированного ряда
(по убыванию или возрастанию оценок сравнения).
Количественная экспертная оценка в долях единицы или баллах.
Основная характеристика бальной шкалы – количество градаций
(оценочных точек).
Используются 5-, 10-, 25- и 100-бальные шкалы.

52. Раздел 1 Метрология Лекция 6 Основы экспертной квалиметрии

Пример построения бальной шкалы оценок.
1) устанавливается максимальная общая оценка продукции в баллах Qmax ;
2) каждому отдельному показателю качества присваивается весовой
коэффициент сi ;
3) по сi , исходя из Qmax, устанавливают максимальную бальную оценку
каждого показателя Qi max = сi Qmax ;
4) устанавливаются скидки от идеальной оценки показателя при снижения
качества ki ;
5) определяется бальная оценка каждого показателя Qi = ki сi Qmax ;
6) определяется общая оценка продукции в баллах
n
QΣ =
Q
i 1
i
;
7) исходя из возможных бальных оценок, определяют число степеней
качества (категорий, сортов).

53. Раздел 1 Метрология Лекция 6 Основы экспертной квалиметрии

6.4 Обработка данных экспертных оценок
1. Проверка однородности массива оценок по суммарной оценке рангов:
R Rij
j 1 i 1
n
m
2
j = 1, 2, 3 … n – номер ранга;
I = 1, 2, 3 … m – номер эксперта;
Rij – ранги, присвоенные каждым экспертом.
Массив считается однородным, если RΣ ≥ Rкр
(критическая оценка Rкр по таблице для Рд = 0,95).
Если условие не выполняется повторное оценивание или
формирование новой группы экспертов.
2. Построение ранжированного ряда
m
Rj
m
Ri1; ........ Rin
i 1
i 1

54. Раздел 1 Метрология Лекция 6 Основы экспертной квалиметрии

Таблица оценок Rкр для доверительной вероятности Рд = 0,95
Число экспертов
Количество рангов
3
4
5
6
7
8
9
2
6,6
1,2
2,2
3,6
5,0
7,1
9,7
3
12,6
2,6
4,7
7,6
11,1
15,8
21,6
4
21,7
4,5
8,1
13,3
19,7
28,1
38,4
5
33,1
6,9
12,4
20,8
30,8
43,8
60,0
6
47,0
9,8
17,6
30,0
44,4
63,1
86,5
7
63,0
13,1
23,8
40,7
60,5
85,0
115,0
8
81,7
17,0
29,8
48,3
73,2
105,0
145,0
9
102,6
21,4
37,5
60,9
92,8
135,0
185,0
10
126,1
26,3
46,2
75,0
113,8
160,0
225,0
М (множитель)
10
100
100
100
100
100
100
Rкр = k (m,n) M.

55. Метрология, стандартизация и сертификация в электроэнергетике

МЕТРОЛОГИЯ
СТАНДАРТИЗАЦИЯ
КАЧЕСТВО
Лекция 7 Метрологическая служба
СЕРТИФИКАЦИЯ
1. Государственная метрологическая
система Украины.
2. Метрологическая служба Украины.
3. Международные и региональные организации по метрологии.

56. Раздел 1 Метрология Лекция 7 Метрологическая служба

7.1 Государственная метрологическая система Украины
Государственная метрологическая система Украины:
● законодательная база;
● метрологическая служба.
● реализация единой технической политики в области метрологии
● защита граждан и национальной экономики от последствий
недостоверных результатов измерений
● экономия всех видов материальных ресурсов
Функции ● повышение уровня фундаментальных исследований и научных
ГМСУ
разработок
● обеспечение качества и конкурентоспособности отечественной
продукции
● создание научно-технических, нормативных и организационных
основ обеспечения единства измерений в государстве

57. Раздел 1 Метрология Лекция 7 Метрологическая служба

Законодательная база метрологической системы Украины
● закон Украины "Про метрологію та метрологічну діяльність"
● государственные стандарты Украины (ДСТУ);
● отраслевые стандарты и технические условия;
● типовое положение о метрологических службах центральных органов
исполнительной власти, предприятий и организаций.

● государственная метрологическая система
● применение, воспроизведение и хранение единиц измерений
● применение СИТ и использование результатов измерений
● структура и деятельность государственной и ведомственной
Основные
метрологических служб
положения
● государственный и ведомственный метрологический
закона
контроль и надзор
● организация государственных испытаний, метрологической
аттестации и поверки СИТ
● финансирование метрологической деятельности

58. Раздел 1 Метрология Лекция 7 Метрологическая служба

Нормативные документы по метрологии
● Разработка и утверждение нормативных документов по метрологии
осуществляется в соответствии с законодательством.

Госпотребстандартом Украины, являются обязательными для исполнения
центральными и местными органами исполнительной власти, органами
местного самоуправления, предприятиями, организациями, гражданами –
субъектами предпринимательской деятельности и иностранными
производителями.
● Требования нормативных документов по метрологии, утвержденные
центральными органами исполнительной власти, являются обязательными
для исполнения предприятиями и организациями, относящимися к сфере
управления этих органов.
● Предприятия и организации могут разрабатывать и утверждать в
сфере своей деятельности документы по метрологии, которые
конкретизируют утвержденные Госпотребстандартом Украины нормативные
документы и не противоречат им.
Закон Украины "Про метрологію та метрологічну діяльність"

59. Раздел 1 Метрология Лекция 7 Метрологическая служба

7.2 Метрологическая служба Украины
Метрологическая служба Украины:
● государственная метрологическая служба;
● ведомственная метрологическая служба.
Государственная метрологическая служба организует, осуществляет и
координирует деятельность по обеспечению единства измерений.
● Государственный комитет по техническому регулированию и
потребительской политике (Госпотребстандарт Украины)
● государственные научные метрологические центры
● территориальные метрологические органы Госпотребстандарта
Структура ● Государственная служба единого времени и эталонных
ГМС
частот
● Государственная служба стандартных образцов веществ и
материалов
● Государственная служба стандартных справочных данных о
физических константах и свойствах веществ и материалов

60. Раздел 1 Метрология Лекция 7 Метрологическая служба

Основные фукции ГМС:
● разработка научных, технических, законодательных и организационных
основ метрологического обеспечения
● разработка, совершенствование и поддержание эталонной базы
● разработка нормативных документов по обеспечению единства измерений
● стандартизация норм и правил метрологического обеспечения
● создание систем передачи размеров единиц измерений
● разработка и аттестация методик выполнения измерений
● организация государственной поверки и калибровка СИТ
● государственный метрологический контроль и надзор за производством и
применением СИТ, соблюдением метрологических норм и правил
● обеспечение единства измерения времени и частоты и определение
параметров вращения Земли
● разработка и внедрение стандартных образцов состава и свойств
веществ и материалов
● разработка и внедрение стандартных справочных данных о физических
константах и свойствах веществ и материалов

61. Раздел 1 Метрология Лекция 7 Метрологическая служба

Ведомственная метрологическая служба:
● центральных органов исполнительной власти (министерств, ведоств);
● объединений предприятий;
● предприятий и организаций;
● обеспечение единства измерений в сфере своей деятельности
● разработка и внедрение современных методов измерений,
СИТ, стандартных образцов состава и свойств веществ и
материалов
Основные
функции
ВМС
● организации и осуществление ведомственного
метрологического контроля и надзора
● разработка и аттестация методик выполнения измерений,
метрологической аттестации, поверки и калибровки СИТ
● организация и проведение государственных испытаний,
ведомственной поверки, калибровки и ремонта СИТ
● организация метрологического обеспечения испытаний и
сертификации продукции
● проведение аккредитации измерительных и калибровочных
лабораторий

62. Раздел 1 Метрология Лекция 7 Метрологическая служба

● Метрологические службы предприятий и организаций создаются с
целью организации и выполнения работ по метрологическому обеспечению
разработки, производства, испытаний, использования продукции.
● В метрологическую службу предприятия и организации входят
метрологическое подразделение и (или) другие подразделения.
● Работы по обеспечению единства измерений относятся к основным
видам работ, а подразделения метрологической службы – к основным
производственным подразделениям.
Типовое положение о метрологических службах центральных
органов исполнительной власти, предприятий и организаций
На право проведения:
● государственных испытаний,
● поверки и калибровки СИТ,
● аттестации методик выполнения измерений,
● проведения ответственных измерений
аккредитация

63. Раздел 1 Метрология Лекция 7 Метрологическая служба

7.3 Международные и региональные организации по метрологии
Основные международные метрологические организации:
● Международная организация мер и весов;
● Международная организации законодательной метрологии;
● Международная электротехническая комиссия.
Международная организация мер и весов (ОIPM)
(создана на основе Метрической конвенции 1875 г., 48 стран-участниц).
Высший орган: Генеральная конференция по мерам и весам.
Руководящий орган: Международный комитет мер и весов (CIPM):
Состав: 18 крупнейших физиков и метрологов мира;
Структура: 8 Консультативных комитетов:
– по электричеству,
– термометрии,
– определению метра,
– определению секунды,
– по единицам физических величин и др.

64. Раздел 1 Метрология Лекция 7 Метрологическая служба

При CIPM Международное бюро мер и весов (BIPM)
Основные задачи BIPM:
● сохранение международных эталонов единиц и сравнение с ними
национальных эталонов;
● совершенствование метрической системы измерений;
● координация деятельности национальных метрологических
организаций.
Международная организации законодательной метрологии (OIML)
(с 1956г., более 80 стран-участниц).
Высший орган: Международная конференция законодательной
метрологии.
Руководящиq орган: Международный комитет законодательной
метрологии (ICML).
При ICML Международное бюро законодательной метрологии.

65. Раздел 1 Метрология Лекция 7 Метрологическая служба

Цели OIML:
● установление единства измерений на международном уровне;
● обеспечение сходимости результатов измерений и исследований в
разных странах для достижения одинаковых характеристик продукции;
● разработка рекомендаций по оценке неопределенностей измерений,
теории измерений, методам измерений и поверки СИТ и т.п.;
● сертификация СИТ.
Международная электротехническая комиссия (IEC)
(с 1906г., 80 стран-участниц) основной международный орган
по стандартизации в области электротехники, радиоэлектроники и связи
и сертификации изделий электронной техники.
Основные региональные организации
КООМЕТ –
метрологическая организация стран центральной и восточной
Европы (включая Украину);
ЕВРОМЕТ – метрологическая организация ЕС;
ВЕЛМЕТ – европейское объединение по законодательной метрологии;
EAL –
европейское объединение по калибровке.

-- [ Страница 1 ] --

СРЕДНЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

МЕТРОЛОГИЯ,

СТАНДАРТИЗАЦИЯ

И СЕРТИФИКАЦИЯ

В ЭНЕРГЕТИКЕ

Федеральным государственным учреждением

«Федеральный институт развития образования»

в качестве учебного пособия для использования в учебном процессе

образовательных учреждений, реализующих программы среднего профессионального образования

ACADEMIA

Москва Издательский центр «Академия»

2009 УДК 389(075.32) ББК 30.10я723 М576 Рецензент - преподаватель дисциплин «Метрология, стандартизация и сертификация и «Метрологическое обеспечение» ГОУ СПО электромеханического колледжа № 55 С. С. Зайцева Метрология, стандартизация и сертификация в энергетиМ576 ке: учеб. пособие для студ. сред. проф. образования / [С. А. Зай­ цев, А. Н.Толстое, Д.Д. Грибанов, Р. В. Меркулов]. - М. : И з­ дательский центр «Академия», 2009. - 224 с.

ISBN 978-5-7695-4978- Рассмотрены основы метрологии и метрологического обеспечения: тер­ мины, физические величины, основы теории измерений, средства изме­ рений и контроля, метрологические характеристики, измерения и конт­ роль электрических и магнитных величин. Изложены основы стандартиза­ ции: история развития, нормативно-правовая основа, международная, региональная и отечественная, унификация и агрегатирование, качество продукции. Особое внимание уделено основам сертификации и подтверж­ дению соответствия.

Для студентов средних профессиональных учебных заведений.

УДК 389(075.32) Б Б К 30.10я Оригинал-макет данного издания является собственностью Издательского центра «Академия». и его воспроизведение любым способом без согласия правообладателя запрещается © Зайцев С.А.. Толстов А. Н., Грибанов Д Д.. М ерку­ лов Р. В., © Образовательно-издательский центр «Академия», ISBN 978-5-7695-4978-6 © Оформление Издательский центр «Академия»,

ПРЕДИСЛОВИЕ

Современная техника и перспективы ее развития, постоянно повышающиеся требования к качеству изделий предопределяют необходимость получения и использования знаний, которые яв­ ляются базовыми, т.

Е. основными для всех специалистов, работа­ ющих и на этапе разработки конструкции, и на этапе ее изготов­ ления, и на этапах эксплуатации и обслуживания вне зависимо­ сти от ведомственной принадлежности. Эти знания будут востре­ бованы и в общем маш иностроении, и в энергомаш иностроении, и во многих других областях. Эти базовые материалы и рассмотре­ ны в настоящем учебном пособии. М атериал, который представ­ лен в учебном пособии, не является обособленным от других дис­ циплин, изучаемых в учебном заведении. Знания, полученные в ходе изучения ряда дисциплин, например «Математики», «Ф изи­ ки», пригодятся при освоении вопросов метрологии, стандарти­ зации, подтверждения соответствия, взаимозаменяемости. Знания, умения и практические навыки после изучения этого учебного материала будут востребованы на протяжении всего времени работы после окончания учебного заведения вне зависимости от места ра­ боты, будь то сфера производства или сервисного обслуживания, или сфера торговли техническими механизмами или машинами.

В главе I представлены основные понятия о науке «М етроло­ гия», рассмотрены основы теории измерений, средства измере­ ний и контроля электрических и магнитных величин, вопросы метрологического обеспечения и единства измерений.

Глава 2 рассказывает о системе стандартизации в Российской Федерации, системах стандартов, унификации и агрегатировании, вопросах взаимозаменяемости деталей, узлов и механизмов, по­ казателях качества продукции, системах качества, Материал, представленный в главе 3, позволит изучить и прак­ тически использовать знания в области сертификации, подтверж­ дения соответствия продукции и работ, аттестации испытатель­ ного оборудования, используемого в энергомаш иностроении, Для лучшего усвоения представленного материала в конце каж­ дого подраздела приведены контрольные вопросы.

Предисловие, глава 2 написаны А. Н.Толстовым, глава 1 - С, А. Зайцевы м, Р. В, М еркуловым, Д. Д. Грибановым, глава 3 - Д. Д. Грибановым.

ОСНОВЫ МЕТРОЛОГИИ И МЕТРОЛОГИЧЕСКОГО

ОБЕСПЕЧЕНИЯ

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

Она зародилась в глубокой древности, как только человеку понадобились измерения массы, длины, времени и т.п. Причем в качестве единиц величин использовались такие, которые были всегда «под рукой». Так, например, в России длина измерялась перстами, локтями, саженями и др. Эти меры представлены на рис. I.I.

Роль метрологии за последние десятилетия чрезвычайно воз­ росла. Она проникла и завоевала (в некоторых областях завоевы­ вает) себе весьма твердые позиции. В связи с тем, что метрология распространилась практически на все области человеческой де­ ятельности, метрологическая терминология тесно соприкасается с терминологией каждой из «специальных» сфер. При этом воз­ никло что-то, напоминающее явление несовместимости. Тот или иной термин, приемлемый для одной области науки или техни­ ки, оказывается неприемлемым для другой, так как в традицион­ ной терминологии другой области этим же словом может обозна­ чаться соверш енно другое понятие. Например, размер по отнош е­ нию к одежде может обозначать «большой», «средний» и «малый»;

слово «полотно» может иметь различные значения: в текстильной промыш ленности - это материал (льняное полотно); прим ени­ тельно к железнодорожному транспорту оно обозначает путь, по которому этот транспорт движется (полотно железной дороги).

В целях наведения порядка в этом вопросе был разработан и утвержден государственный стандарт на метрологическую терми­ нологию - ГОСТ 16263 «Государственная система обеспечения единства измерений. Метрология. Термины и определения». В на­ стоящее время этот ГОСТ заменен РМ Г 29 - 99 «ГСИ. М етроло­ гия. Термины и определения». Далее в учебнике термины и опре­ деления представлены в соответствии с этим документом.

Поскольку к терминам предъявляются требования лаконично­ сти, им свойственна определенная условность. С одной стороны, не следует об этом забывать и применять утвержденные термины в соответствии с их определением, а с другой стороны, понятия, данные в определении, заменять другими терминами.

В настоящее время объектом метрологии являются все едини­ цы измерения физических величин (механических, электрических, тепловых и др.), все средства измерений, виды и методы измере­ ний, т. е. все то, что необходимо для обеспечения единства изме­ рений и организации метрологического обеспечения на всех эта­ пах жизненного цикла любых изделий и научных исследований, а также учет любых ресурсов.

Современная метрология как наука, опирающ аяся на дости­ жения других наук, их методы и средства измерений, в свою оче­ редь способствует их развитию. Метрология проникла во все обла­ сти человеческой деятельности, во все науки и дисциплины и является для всех них единой наукой. Нет ни одной области чело­ веческой деятельности, где можно было бы обойтись без количе­ ственных оценок, получаемых в результате измерений.

Например, относительная погреш ность определения влаж но­ сти, равная 1 %, в 1982 г. привела к неточности определения годовой стоимости угля в 73 млн руб., а зерна - 60 млн руб.

Чтобы было более наглядно, метрологи обычно приводят такой пример:

«На складе было 100 кг огурцов. Проведенные измерения пока­ зали, что их влажность составляет 99%, т. е. в 100 кг огурцов со­ держится 99 кг воды и 1 кг сухого вещества. Через какое-то время хранения вновь была измерена влажность этой же партии огурцов.

Результаты измерения, занесенные в соответствующий протокол, показали, что влажность уменьшилась до 98 %. Поскольку влаж­ ность изменилась всего на 1 %, то ни у кого не возникло мысли, а какова же масса оставшихся огурцов? А оказывается, что если влажность стала 98%, то огурцов осталось ровно половина, т.е.

50 кг. И вот почему. Количество сухого вещества в огурцах не зави­ сит от в л а ж н о сти, следовательно, оно не изменилось и как было 1 кг, так и осталось 1 кг, но если раньше это составляло 1 %, то после хранения стало 2%. Составив пропорцию, легко опреде­ лить, что огурцов стало 50 кг».

В промыш ленности значительная часть измерений состава ве­ щества все еще производится с помощ ью качественного ан али ­ за. П огреш ности этих анализов иногда бываю т в несколько раз вы ш е, чем разница между количествами отдельных ком п он ен ­ тов, на которые долж ны отличаться друг от друга металлы раз­ личны х м арок, хим ических м атериалов и др. В результате таких изм ерений невозмож но достичь необходимого качества продук­ ции.

1. Что такое метрология и почему ей уделяется столько внимания?

2. Какие объекты метрологии вы знаете?

3. Зачем нужны измерения?

4. Возможны ли измерения без погрешностей?

1.2. Физическая величина. Системы единиц Физическая величина (ФВ) - свойство, общее в качественном отнош ении многим ф изическим объектам (физическим системам, их состояниям и происходящим в них процессам), но в количе­ ственном отнош ении индивидуальное для каждого объекта. Н а­ пример, длина различных объектов (стола, ш ариковой ручки, автомобиля и т.п.) может оцениваться в метрах или долях метра, а каждого из них - в конкретных величинах длины: 0,9 м; 15 см;

3,3 мм. Примеры можно привести не только для любых свойств физических объектов, но и для физических систем, их состояний и происходящих в них процессов.

Термин «величина» обычно применяется в отношении тех свойств или характеристик, которые могут быть оценены количественно физическими методами, т.е. могут быть измерены. Существуют та­ кие свойства или характеристики, которые в настоящее время н а­ ука и техника еще не позволяют оценивать количественно, напри­ мер запах, вкус, цвет. Поэтому такие характеристики обычно избе­ гают называть «величинами», а называют «свойствами».

В ш ироком смысле «величина» - понятие многовидовое. Это можно продемонстрировать на примере трех величин.

П е р в ы й п р и м е р - это цена, стоимость товаров, выра­ женная в денежных единицах. Раньше системы денежных единиц были составной частью метрологии. В настоящее время это само­ стоятельная область.

В т о р ы м п р и м е р о м разновидности величин можно на­ звать биологическую активность лекарственных веществ. Биологи­ ческая активность ряда витаминов, антибиотиков, гормональных препаратов выражается в Международных единицах биологичес­ кой активности, обозначаемых И. Е. (например, в рецептах пишут «количество пенициллина - 300 тыс. И. Е.»).

Т р е т и й п р и м е р - физические величины, т.е. свойства, при­ сущие физическим объектам (физическим системам, их состояни­ ям и происходящим в них процессам). Именно этими величинами, главным образом, и занимается современная метрология.

Размер ФВ (размер величины) - количественное содержание в данном объекте свойства, соответствующего понятию «физическая величина» (например, размер длины, массы, силы тока и т.д.).

Термин «размер» следует употреблять в тех случаях, когда не­ обходимо подчеркнуть, что речь идет о количественном содержа­ нии свойства в данном объекте физической величины.

Размерность ФВ (размерность величины) - выражение, отража­ ющее связь величины с основными величинами системы, в кото­ рой коэф ф ициент пропорциональности равен единице. Размер­ ность величины представляет собой произведение основных вели­ чин, возведенных в соответствующие степени.

Количественная оценка конкретной физической величины, выраженная в виде некоторого числа единиц данной величины, называется значением физической величины. Отвлеченное число, вхо­ дящее в значение физической величины, называется числовым зна­ чением, например 1 м, 5 г, 10 А и т.п. Между значением и размером величины есть принципиальная разница. Размер величины суще­ ствует реально, независимо от того, знаем ли мы его, или нет. Выра­ зить размер величины можно при помощи любой единицы.

Истинное значение ФВ (истинное значение величины) - значе­ ние ФВ, которое идеальным образом отражало бы в качествен­ ном и количественном отнош ениях соответствующее свойство объекта. Например, скорость света в вакууме, плотность дистил­ лированной воды при температуре 44 °С имеют вполне определен­ ное значение - идеальное, которое мы не знаем.

Экспериментальным путем может быть получено действитель­ ное значение физической величины.

Действительное значение ФВ (действительное значение величи­ ны) - значение ФВ, найденное экспериментальным путем и на­ столько приближающееся к истинному значению, что для данной цели может быть, использовано вместо него.

Размер ФВ, обозначаемый Q, не зависит от выбора единицы, однако числовое значение целиком зависит от выбранной едини­ цы. Если размер величины Q в системе единиц ФВ «1» определит­ ся как где п | - числовое значение размера ФВ в системе «1»; \Qi\ - единица ФВ в этой же системе, то в другой системе единиц ФВ «2», в которой не равно \Q{\, не изменивш ийся размер Q будет выражен другим значением:

Так, например, масса одного и того же батона хлеба может быть 1 кг или 2,5 фунта или диаметр трубы равен 20" или 50,8 см.

П оскольку размерность ФВ представляет собой выражение, отражающее связь с основными величинами системы, в которой коэф ф ициент пропорциональности равен 1, то размерность рав­ на произведению основных ФВ, возведенных в соответствующую степень.

В общем случае формула размерности для единиц ФВ имеет вид где [Q] - размерность производной единицы; К - некоторое по­ стоянное число; [А], [Я] и [С] - размерность основных единиц;

а, Р, у - целые положительные или отрицательные числа, вклю ­ чая и 0.

При К = 1 производные единицы определяются следующим образом:

Если в системе в качестве основных единиц прияты длина L, масса М и время Т, она обозначается L, М, Т. В этой системе раз­ мерность производной единицы Q имеет следующий вид:

Системы единиц, производные единицы которых образуются по приведенной выше формуле, называются согласованными, или когерентными.

Понятие размерности ш ироко используется в ф изике, технике и метрологической практике при проверке правильности слож­ ных расчетных формул и вы яснении зависимости между ФВ.

На практике часто бывает необходимо использовать безразмер­ ные величины.

Безразмерная ФВ - это величина, в размерность которой ос­ новные величины входят в степени, равной 0. Однако следует по­ нимать, что величины, безразмерные в одной системе единиц, могут иметь размерность в другой системе. Например, абсолютная диэлектрическая проницаемость в электростатической системе является безразмерной, в то время как в электромагнитной систе­ ме ее размерность равна L~2T 2, а в системе L M T I ее размерность - L-3 М - " Т 4Р.

Единицы той или иной физической величины, как правило, связаны с мерами. Размер единицы измеряемой физической вели­ чины принимается равным размеру величины, воспроизводимо­ му мерой. Однако на практике одна единица оказывается неудоб­ ной для измерения больших и малых размеров данной величины.

Поэтому применяется несколько единиц, находящихся в кратных и дольных соотнош ениях между собой.

Кратная единица ФВ - единица, которая в целое число раз больше, чем основная или производная единица.

Дольная единица ФВ - единица, которая в целое число раз меньше основной или производной единицы.

Кратные и дольные единицы ФВ образуются благодаря соот­ ветствующим приставкам к основным единицам. Эти приставки приведены в табл.1.1.

Единицы величин начали появляться с того момента, когда у человека возникла необходимость выражать что-либо количествен­ но. Первоначально единицы физических величин выбирались про­ извольно, без какой-либо связи друг с другом, что создавало зн а­ чительные трудности.

Приставки СИ и множители для образования десятичных кратных Множитель В связи с этим был введен термин «единица физической вели­ чины».

Единица основной ФВ (единица величины) - физическая величи­ на, которой по определению присвоено числовое значение, рав­ ное 1. Единицы одной и той же ФВ могут в различных системах различаться по своему размеру. Например, метр, фут и дюйм, являясь единицами длины, имеют различный размер:

По мере развития техники и международных связей, труд­ ности использования результатов измерений, выраженных в раз­ личны х единицах, возрастали и тормозили дальнейш ий науч­ но-технический прогресс. В озникла необходимость в создании единой системы единиц физических величин. Под системой еди­ ниц ФВ поним ается совокупность основны х единиц Ф В, вы би­ раемых независим о друг от друга и производны х единиц ФВ, которые получаю тся из основны х на основании ф изических зависимостей.

Если система единиц физических величин не имеет своего наи­ менования, она обычно обозначается по своим основным едини­ цам, например LMT.

Производная ФВ (производная величина) - ФВ, входящая в систему и определяем ая через основны е величины этой систе­ мы по известны м ф изическим зависим остям. Н априм ер, с к о ­ рость в системе величин L M T определяется в общ ем случае урав­ нением где v - скорость; / - расстояние; t - время.

Впервые понятие системы единиц ввел немецкий ученый К. Га­ усс, который предложил принцип ее построения. По этому прин­ ципу вначале устанавливают основные физические величины и их единицы. Единицы этих физических величин называются основ­ ными, потому что они являются основой для построения всей си ­ стемы единиц других величин.

Первоначально была создана система единиц, основанная на трех единицах: длина - масса - время (сантиметр - грамм - секунда (СГС).

Рассмотрим наиболее распространенную во всем мире и при­ нятую в нашей стране М еждународную систему единиц СИ, со­ держащую семь основных единиц и две дополнительных. О снов­ ные единицы ФВ этой системы приведены в табл. 1.2.

Физическая величина Размерность Наименование Обозначение Масса тока температура Дополнительными ФВ являются:

Плоский угол, выражаемый в радианах; радиан (рад, rad), рав­ ный углу между двумя радиусами окружности, длина дуги между которыми равна радиусу;

Телесный угол, выражаемый в стерадианах, стерадиан (ср, sr), равный телесному углу с верш иной в центре сферы, вырезаю щ е­ му на поверхности сферы площадь, равную площади квадрата со стороной, равной радиусу сферы.

Производные единицы системы СИ образуются с помощью простейших уравнений связи между величинами и без какого-либо коэф фициента, поскольку эта система когерентна и ^=1. В этой системе размерность производной ФВ [Q] в общем виде опреде­ лится следующим образом:

где [I] - единица длины, м; [М ] - единица массы, кг; [ Т] - единица времени, с; [ /] - единица силы тока, A; [Q] - единица термодинамической температуры, К; [У] - единица силы света, кд; [N] - единица количества вещества, моль; а, (3, у, 8, е, со, X - целые положительные или отрицательные числа, включая и 0.

Например, размерность единицы скорости в системе СИ будет выглядеть следующим образом:

Так как написанное выражение для размерности производной ФВ в системе СИ совпадает с уравнением связи между производ­ ной ФВ и единицами основных ФВ, то удобнее пользоваться выражением для размерностей, т.е.

Аналогично частота периодического процесса F - Т~ 1 (Гц);

сила - LMT 2; плотность - _3М; энергия - L2M T~2.

Подобным образом можно получить любую производную ФВ системы СИ.

Эта система была введена в наш ей стране 1 января 1982 г. В на­ стоящее время действует ГОСТ 8.417 - 2002, который определяет основные единицы системы СИ.

Метр равен 1650763,73 длин волн в вакууме излучения, соот­ ветствующего переходу между уровнями 2р ю и 5d5 атома крипто­ на-86.

Килограмм равен массе международного прототипа килограмма.

Секунда равна 9 192 631 770 периодам излучения, соответству­ ющего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома ц е зи я -133.

Ампер равен силе не изменяю щ егося тока, который при про­ хождении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади кругового попе­ речного сечения, расположенным в вакууме на расстоянии 1 м друг от другого, вызвал бы на каждом участке проводника дли­ ной 1 м силу взаимодействия, равную 2- 10“7 Н.

Кельвин равен 1/273,16 части термодинамической температуры тройной точке воды. (Температура тройной точки воды - это тем­ пература точки равновесия воды в твердой (лед), жидкой и газооб­ разной (пар) фазах на 0,01 К или 0,01 °С выше точки таяния льда).

Допускается применение шкалы Цельсия (С). Температура в °С обозначается символом t:

где Т0- 273,15 К.

Тогда t = 0 при Т = 273,15.

Моль равен количеству вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько содержится атомов в углеро­ де-12 массой 0,012 кг.

Кандела равна силе света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540 101 Гц, энергетическая сила света которого в этом направлении составля­ ет 1/683 Вт/ср.

Кроме системных единиц системы С И в наш ей стране узако­ нено применение некоторых внесистемных единиц, удобных для практики и традиционно применяю щихся для измерения:

давления - атмосфера (9,8 Н /см 2), бар, мм ртутного столба;

длины - дюйм (25,4 мм), ангстрем (10~ш м);

мощности - киловатт-час;

времени - час (3 600 с) и др.

Кроме того, применяются логарифмические ФВ - логарифм (де­ сятичный или натуральный) безразмерного отнош ения одноимен­ ных ФВ. Логарифмические ФВ применяю т для выражения звуко­ вого давления, усиления, ослабления. Единица логарифмической ФВ - бел (Б) - определяется по формуле где Р2 и Р\ - одноименные энергетические величины: мощность, энергия.

Для «силовых» величин (напряж ения, сила тока, давления, напряженности поля) бел определяется по формуле Дольная единица от бела - децибел (дБ):

Ш ирокое применение получили относительные ФВ - безраз­ мерные отношения двух одноименных ФВ. Они выражаются в про­ центах (%), безразмерных единицах.

В табл. 1.3 и 1.4 приведены примеры производных единиц СИ, наименование которых образованы из наименований основных и дополнительных единиц и имеют специальные наименования.

Существуют определенные правила написания обозначений единиц. При написании обозначений производных единиц обоТ а б л и ц а 1. Примеры производных единиц СИ, наименования которых образованы из наименований основных и дополнительных единиц Производные единицы СИ, имеющие специальные наименования Наименование ханическое напряжение, модульупру­ гости бота, количе­ ство теплоты поток энергии электричества (электриче­ ский заряд) ское напря­ жение, элек­ трический по­ тенциал, раз­ ность электри­ ческих потен­ циалов, элек­ тродвижущая сила ская емкость ское сопро­ тивление нитной ин­ дукции, маг­ нитный поток ность, взаим­ ная индуктив­ ность значения единиц, входящих в производны е, разделяю тся точка­ ми, стоящ ими на средней линии как знак умножения «...». Н а­ пример: Н м (читается «ньютон-метр»), А - м 2 (ампер-квадратный метр), Н - с / м 2 (нью тон-секунда на квадратный метр). Н аи­ более употребительно выражение в виде произведения обозна­ чений единиц, возведенных в соответствующую степень, напри­ мер м2- С“ ".

При наименовании, соответствующем произведению единиц с кратными или дольными приставкам и, рекомендуется п р и ­ ставку присоединять к наименованию первой единицы, входя­ щей в произведение. Например, 103 единиц момента силы - нью­ тон-м етров следует именовать «килонью тон-метр», а не «нью­ тон-километр». Записывается это следующим образом: кН м, а не Н км.

1. Что такое физическая величина?

2. Почему величины называются физическими?

3. Что понимается под размером ФВ?

4. Что означает истинное и действительное значения ФВ?

5. Что означает безразмерная ФВ?

6. Чем отличается кратная единица ФВ величины от дольной?

7. Укажите правильный ответ на следующие вопросы:

единицей объема, принятой в СИ, является:

1) литр; 2) галлон; 3) баррель; 4) кубический метр; 5) унция;

единицей температуры, принятой в СИ, является:

1) градус Фаренгейта; 2) градус Цельсия; 3) Кельвин, 4) градус Ранкина;

единицей массы, принятой в СИ, является:

1) тонна; 2) карат; 3) килограмм; 4) фунт; 5) унция, 8. Не заглядывая в пройденный материал, напишите в столбик наи­ менования основных физических величин Международной системы еди­ ниц СИ, их наименования и условные обозначения, 9. Назовите известные внесистемные единицы физических величин, узаконенные и широко применяющиеся в нашей стране, 10. Попытайтесь с помощью табл, 1,1 присвоить приставки к основ­ ным и производным единицам физических величин и запомнить наибо­ лее распространенные в энергетике для измерений электрических и маг­ нитных величин, 1.3. Воспроизведение и передача размеров Как уже говорилось, метрология - это наука, которая в пер­ вую очередь занимается измерениями.

Измерение - нахождение значения ФВ опытным путем с помо­ щью специальных технических средств.

Измерение включает в себя различные операции, после завер­ шения которых получается некоторый результат, являю щ ийся результатом измерения (прямые измерения) или исходными дан­ ными для получения результата наблюдения (косвенные измере­ ния), Измерение включает в себя наблюдение.

Наблюдение при измерении - эксперим ентальная операция, выполняемая в процессе измерений, в результате которой полу­ чают одно значение из группы значений величины, подлежащих совместной обработке для получения результата измерения.

пользоваться, необходимо обеспечить единство измерений.

Единство измерений - это такое состояние измерений, при котором результаты измерений выражаются в узаконенных еди­ ницах, а их погрешность известна с заданной вероятностью. Так же указывалось, что измерение - это нахождение значения ФВ опытным путем с помощью специальных технических средств - средств измерений (СИ), Для обеспечения единства измерений необходима тождествен­ ность единиц, в которых проградуированы все средства измере­ ний, т,е, должна быть использована определенная шкала ФВ, вос­ произведение, хранение и передача единиц ФВ, Шкала ФВ - последовательность значений, присвоенная в со­ ответствии с правилами, принятыми по соглашению, последова­ тельности одноименных ФВ различного размера (например, ш ка­ ла медицинского термометра или весов).

Воспроизведение, хранение и передача размеров единиц ФВ осуществляется с помощью эталонов. Высшим звеном в цепи пе­ редачи размеров единиц ФВ являются эталоны первичные этало­ ны и эталоны-копии.

Первичный эта,юн - эталон, обеспечивающий воспроизведе­ ние единицы с наивысш ей в стране (по сравнению с другими эталонами той же единицы) точностью.

Вторичный эталон - эталон, значение которого устанавлива­ ют по первичному эталону.

Специальный эталон - эталон, обеспечивающий воспроизве­ дение единицы в особых условиях и заменяю щ ий для этих усло­ вий первичный эталон.

Государственный эталон - первичный или специальный эталон, официально утвержденный в качестве исходного ал я страны.

Эталон-свидетель - вторичный эталон, предназначенный для проверки сохранности государственного эталона и для замены его в случае порчи или утраты.

Эталон-копия - вторичный эталон, предназначенный для пе­ редачи размеров единиц рабочим эталонам.

Эталон сравнения - вторичный эталон, применяемый для сли­ чения эталонов, которые по тем или иным причинам не могут быть непосредственно сличаемы друг с другом.

Рабочий эталон - эталон, применяемый для передачи размера единицы рабочим СИ.

Эталон единицы - средство измерений (или комплекс С И), обеспечивающее воспроизведение и (или) хранение единицы в целях передачи ее размера нижестоящим по поверочной схеме средствам измерений, выполненное по особой спецификации и официально утвержденное в установленном порядке в качестве эталона.

Эталонная установка - измерительная установка, входящая в комплекс С И, утвержденная в качестве эталона.

Основное назначение эталонов - обеспечение материальнотехнической базы воспроизведения и хранения единиц ФВ. Они систематизируются по воспроизводимым единицам:

Основные единицы ФВ Международной системы СИ должны воспроизводится централизованно с помощью Государственных эталонов;

Дополнительные, производные, а при необходимости и вне­ системные единицы ФВ исходя из технико-экономической целе­ сообразности воспроизводятся одним из двух способов:

1) централизованно с помощью единого для всей страны Го­ сударственного эталона;

2) децентрализовано посредством косвенных измерений, вы­ полненных в органах метрологической службы с помощью рабо­ чих эталонов.

Централизованно воспроизводится больш инство важнейших производных единиц М еждународной системы единиц СИ:

ньютон - сила (1 Н = 1 кг - м с~2);

джоуль - энергия, работа (1 Дж = 1 Н м);

паскаль - давление (1 Па = 1 Н м~2);

ом - электрическое сопротивление;

вольт - электрическое напряжение.

Децентрализовано воспроизводятся единицы, размер которых не может передаваться прямым сравнением с эталоном (напри­ мер, единица площади) или если поверка мер посредством кос­ венных измерений проще, чем сравнение с эталоном, и обеспе­ чивает необходимую точность (например, единица вместимости и объема). При этом создаются поверочные установки высшей точности.

Государственные эталоны хранятся в соответствующих метро­ логических институтах Российской Федерации. По ныне действу­ ющему решению Госстандарта РФ допускается их хранение и при­ менение в органах ведомственных метрологических служб.

Кроме национальных эталонов единиц ФВ существуют между­ народные эталоны, хранимые в М еждународном бюро мер и ве­ сов. Под эгидой Международного бюро мер и весов проводится систематическое международное сличение национальных этало­ нов крупнейших метрологических лабораторий с международны­ ми эталонами и между собой. Так, например, эт&тон метра и ки ­ лограмма сличают один раз в 25 лет, эталоны электрического на­ пряжения, сопротивления и световые - один раз в 3 года.

Большинство эталонов представляют собой сложные и весьма дорогостоящие физические установки, требующие для своего об­ служивания и применения ученых высочайшей квалификации, обеспечивающих их эксплуатацию, совершенствование и хране­ ние.

Рассмотрим примеры некоторых государственных эталонов.

В качестве эталона длины до 1960 г. действовал следующий эта­ лон метра. Метр определялся как расстояние при 0 °С между осями двух соседних штрихов, нанесенных на платиново-иридиевом брус­ ке, хранящ емся в М еждународном бюро мер и весов, при усло­ вии, что эта линейка находится при нормальном давлении и под­ держивается двумя роликами диаметром не менее 1 см, располо­ женными симметрично в одной продольной плоскости на рассто­ янии 571 мм один от другого.

Требование к повы ш ению точности (платиново-иридиевы й брусок не позволяет воспроизводить метр с погрешностью, мень­ шей 0,1 мкм), а также целесообразность установления естествен­ ного и неразмерного эталона привели к созданию в 1960 г. нового, действующего по настоящее время эталона метра, точность кото­ рого на порядок выше старого.

В новом этал о н е метр о п р ед ел яется как д л и н а, равн ая 1 650 763,73 длины волны в вакууме излучения, соответствующего переходу между уровнями 2р Ц и 5d5 атома криптона-86. Ф изиче­ ский принцип эталона заключается в определении излучения све­ товой энергии при переходе атома с одного энергетического уровня на другой.

Место хранения эталона метра - ВЫ ИИМ им. Д. И. Менделеева.

Среднее квадратическое отклонение (СКО) воспроизведения единицы метра не превышает 5 10~9 м.

Эталон постоянно совершенствуется в целях повыш ения точ­ ности, стабильности, надежности с учетом последних достиже­ ний физики.

Государственный первичный эталон РФ массы (килограмма) хранится во В Н И И М им. Д. И. Менделеева. Он обеспечивает вос­ произведение единицы массы 1 кг с СКО не более 3 10~8 кг. В со­ став государственного первичного эталона килограмма входят:

Копия международного прототипа килограмма - платиново­ иридиевый прототип № 12, представляющий собой гирю в виде цилиндра с закругленными ребрами диаметром 39 мм и высотой 39 мм;

Эталонные весы № 1 и № 2 на 1 кг с дистанционным управ­ лением для передачи размера единицы массы от прототипа № эталонам-копиям и от эталонов-копий рабочим эталонам.

Эталон единицы силы электрического тока хранится во ВН И ­ ИМ им. Д. И. Менделеева. Он состоит из токовых весов и аппарату­ ры для передачи размера единицы силы тока, в которую входит катушка электрического сопротивления, получивш ая значение сопротивления от первичного эталона единицы электрического сопротивления - ома.

СКО погрешности воспроизведения не превышает 4- 10~6, неисключенная систематическая погрешность не превышает 8 10~6.

Эталон единицы температуры представляет собой очень слож­ ную установку. Измерение температуры в диапазоне 0,01...0,8 К осуществляется по температурной шкале термометра магнитной восприимчивости ТШ ТМ В. В диапазоне 0,8... 1,5 К используется ш кала гелия-3 (3Не), основанная на зависимости давления насы ­ щенных паров гелия-3 от температуры. В диапазоне 1,5...4,2 К ис­ пользуется шкала гелия-4 (4Н), основанная на том же принципе.

В диапазоне 4,2... 13,81 К температура измеряется по шкале гер­ м аниевого терм ом етра сопротивления Т Ш ГТС. В диапазоне 13,81...6 300 К используется международная практическая шкала М П ТШ -68, основанная на ряде воспроизводимых равновесных состояний различных веществ.

Передача размеров единиц от первичного эталона рабочим мерам и средствам измерения осуществляется с помощью разряд­ ных эталонов.

Разрядный эталон - мера, измерительный преобразователь или измерительный прибор, служащий для поверок по ним других С И и утвержденный в органах Государственной метрологической службы.

Передача размеров от соответствующего эталона рабочим сред­ ствам измерения (РСИ) осуществляется по поверочной схеме.

Поверочная схема - утвержденный в установленном порядке документ, устанавливающий средства, методы и точность переда­ чи размера единицы от эталона рабочим СИ.

Схема передачи размеров (метрологическая цепь) от эталонов к рабочим СИ (первичный эталон - эталон-копия - разрядные эталоны -» рабочие СИ) представлена на рис. 1.2.

Между разрядными эталонами существует соподчиненность:

эталоны первого разряда поверяются непосредственно по эталонам-копиям; эталоны второго разряда - по эталонам 1-го разря­ да и т.д.

Отдельные рабочие СИ наивысшей точности могут поверяться по эталонам-копиям, высшей точности - по эталонам 1-го разряда.

Разрядные эталоны находятся в метрологических институтах Государственной метрологической службы (М С), а также в повеРис. 1.2. Схема передачи размеров рочных лабораториях отраслевых М С, которым в установленном порядке предоставлено право поверки СИ.

СИ в качестве разрядного эталона утверждаются органом Го­ сударственной МС. Для обеспечения правильности передачи раз­ меров ФВ во всех звеньях метрологической цепи должен быть ус­ тановлен определенный порядок. Этот порядок приводится в по­ верочных схемах.

Положение о поверочных схемах установлено ГОСТ 8.061 - «ГСИ. Поверочные схемы. Содержание и построение».

Различают Государственные поверочные схемы и локальные (отдельных региональных органов Государственной МС или ве­ домственных МС). Поверочные схемы содержат текстовую часть и необходимые чертежи и схемы.

Строгое соблюдение поверочных схем и своевременная повер­ ка разрядных эталонов - необходимые условия для передачи д о ­ стоверных размеров единиц физических величин рабочим сред­ ствам измерений.

Непосредственно для выполнения измерений в науке и техни­ ке используют рабочие средства измерения.

Рабочее средство измерения - С И, применяемое для измере­ ний, не связанных с передачей размеров.

1. Что такое эталон единицы физической величины?

2. Каково основное назначение эталонов?

3. На каких принципах основан эталон единицы длины?

4. Что такое поверочная схема?

С точки зрения информационной теории измерение представ­ ляет собой процесс, направленный на уменьшение энтропии из­ меряемого объекта. Энтропия является мерой неопределенности наших знаний об объекте измерений.

В процессе измерения мы уменьшаем энтропию объекта, т.е.

получаем дополнительную информацию об объекте.

Измерительной информацией называется информация о значе­ ниях измеренных ФВ.

Эта информация и называется измерительной, поскольку по­ лучается в результате измерений. Таким образом, измерение - это нахождение значения ФВ опытным путем, заключающемся в сравнении измеряемой ФВ с ее единицей с помощью специаль­ ных технических средств, которые часто называют средствами измерений.

Применяемые при измерениях методы и технические средства не являются идеальными, а органы восприятия экспериментато­ ра не могут идеально воспринимать показания приборов. Поэтому после завершения процесса измерения остается некоторая не­ определенность в наших знаниях об объекте измерения, т. е. полу­ чить истинное значение ФВ невозможно. Остаточная неопределен­ ность наших знаний об измеряемом объекте может характеризо­ ваться различными мерами неопределенности. В метрологической практике энтропия практически не используется (за исклю чени­ ем аналитических измерений). В теории измерений мерой неопре­ деленности результата измерений является погрешность резуль­ тата наблюдений.

Под погрешностью результата измерения, или погрешностью из­ мерения, понимается отклонение результата измерения от истин­ ного значения измеряемой физической величины.

Записывается это следующим образом:

где X тм - результат измерения; X - истинное значение ФВ.

Однако поскольку истинное значение ФВ остается неизвест­ ным, то неизвестна и погрешность измерений. Поэтому на прак­ тике имеют дело с приближенными значениями погрешности или с так называемыми их оценками. В формулу для оценки погреш ­ ности подставляют вместо истинного значения ФВ ее действи­ тельное значение. Под действительным значением ФВ понимается ее значение, полученное опытным путем и настолько приближа­ ющееся к истинному значению, что для данной цели может быть использовано вместо него.

Таким образом, формула для оценки погрешности имеет сле­ дующий вид:

где ХЛ- действительное значение ФВ.

Таким образом, чем меньше погрешность, тем более точными являются измерения.

Точность измерений - качество изм ерений, отражающее бли­ зость их результатов к истинному значению измеряемой величи­ ны. Ч исленно оно обратно погреш ности измерений, например, если погреш ность изм ерений равна 0,0001, то точность равна 10 000.

Каковы же основные причины возникновения погрешности?

Можно выделить четыре основные группы погрешностей из­ мерений:

1) погрешности, обусловленные методиками выполнения из­ мерений (погрешность метода измерений);

2) погрешность средств измерений;

3) погрешность органов чувств наблюдателей (личные погреш­ ности);

4) погрешности, обусловленные влиянием условий измерений.

Все эти погрешности дают суммарную погрешность измерений.

В метрологии принято подразделять суммарную погрешность из­ мерений на две составляющие: случайную и систематическую по­ грешности.

Эти составляющие различны по своей физической сути и про­ явлению.

Случайная погрешность измерений - составляющая погреш но­ сти результатов измерений, изменяю щ аяся случайным образом (по знаку и значению) в повторных наблюдениях, проведенных с одинаковой тщательностью одной и той же не изменяющейся (де­ терм инированной) ФВ.

Случайная составляющая суммарной погрешности характери­ зует такое качество измерений, как их точность. Случайная по­ грешность результата измерения характеризуется так называемой дисперсией D. Она выражается квадратом единиц измеряемой ФВ.

П оскольку это неудобно, обычно на практике случайная погреш­ ность характеризуется так называемым средним квадратическим отклонением. М атематически СКО выражается как квадратный корень из дисперсии:

Среднее квадратическое отклонение результата измерений ха­ рактеризует рассеяние результатов измерений. П ояснить это мож­ но следующим образом. Если навести винтовку на какую-либо точку, жестко ее закрепить и произвести несколько выстрелов, то не все пули попадут в эту точку. Они будут располагаться вблизи точки прицеливания. Степень их разброса от указанной точки и будет характеризоваться средним квадратическим отклонением.

Систематическая погрешность измерений - составляющая по­ грешности результата измерений, остающаяся постоянной или же закономерно изменяю щ аяся при повторных наблюдениях одной и той же не изменяю щ ейся ФВ. Эта составляющая суммарной погреш ности характеризует такое качество изм ерений, как их правильность.

В общем случае в результатах измерений всегда присутствуют эти обе составляющие. На практике часто бывает так, что одна из них значительно превышает другую. В этих случаях меньшей со­ ставляющей пренебрегают. Например, при измерениях, проводи­ мых с помощью линейки или рулетки, как правило, преобладает случайная составляющая погрешности, а систематическая - мала, ею пренебрегают. Случайная составляющая в этом случае объяс­ няется следующими основными причинами: неточность (перекос) установки рулетки (линейки), неточность установки начала от­ счета, изменение угла наблюдения, усталость глаза, изменение освещенности.

Систематическая погрешность возникает из-за несовершенства метода вы полнения изм ерений, погреш ностей С И, неточного знания математической модели изм ерений, влияния условий, погрешностей градуировки и поверки СИ, личных причин.

Поскольку случайные погрешности результатов измерений яв­ ляются случайными величинами, в основе их обработки лежат методы теории вероятностей и математической статистики.

Случайная погрешность характеризует такое качество, как точ­ ность измерений, а систематическая - правильность измерений.

По своему выражению погрешность измерений может быть аб­ солютной и относительной.

Абсолютная погрешность - погрешность, выраженная в еди­ ницах измеряемой величины. Например, погрешность измерения массы в 5 кг - 0,0001 кг. Она обозначается знаком Д.

Относительная погрешность - это безразм ерная величина, определяющаяся отношением абсолютной погрешности к действи­ тельному значению измеряемой ФВ, она может выражаться в процентах (%). Например, относительная погрешность измерения массы 5 кг - Q’QQQl _ 0,00002 или 0,002 %. Иногда берется отно­ шение абсолютной погрешности к максимальному значению ФВ, которое может быть измерено данным СИ (верхний предел ш ка­ лы прибора). В этом случае относительная погрешность называется приведенной.

Относительная погрешность обозначается 8 и определяется сле­ дующим образом:

где Д - абсолютная погрешность результата измерения; Xs - дей­ ствительное значение ФВ; Хтм - результат измерения ФВ.

Поскольку Xs = Хтм (или очень мало отличается от него), то на практике обычно принимается Кроме случайной и систематической погрешностей измерений различают так называемую грубую погрешность измерения. И ног­ да в литературе эту погрешность называют промахом. Грубая по­ грешность результата измерения - это такая погрешность, кото­ рая значительно превышает ожидаемую.

К ак уже отмечалось, в общем случае проявляю тся одновре­ менно обе составляющие суммарной погреш ности измерений:

случайная и систематическая, поэтому где: Д - суммарная погрешность измерений; Д - случайная со­ ставляющая погрешности измерения; 0 - систематическая со­ ставляющая погрешности измерения.

Виды измерений обычно классифицируются по следующим признакам:

характеристика точности - равноточны е, неравноточные (равнорассеянные, неравнорассеянны е);

число измерений - однократные, многократные;

отнош ение к изменению измеряемой величины - статиче­ ские, динамические;

метрологическое назначение - метрологические, технические;

выражение результата измерений - абсолютные, относитель­ ные;

общие приемы получения результатов измерений - прямые, косвенные, совместные, совокупные.

Равноточные измерения - ряд измерений какой-либо величи­ ны, выполненных одинаковыми по точности СИ и в одних и тех же условиях.

Неравноточные измерения - ряд измерений какой-либо вели­ чины, выполненных несколькими различными по точности СИ и (или) в разных условиях.

Однократное измерение - измерение, выполненное один раз.

Многократные измерения - измерения одного и того же разме­ ра ФВ, результат которого получен из нескольких следующих друг за другом наблюдений, т.е. состоящих из ряда однократных изме­ рений.

Прямое измерение - измерение ФВ, проводимое прямым мето­ дом, при котором искомое значение ФВ получают непосредствен­ но из опытных данных. Прямое измерение производится путем экспериментального сравнения измеряемой ФВ с мерой этой ве­ личины или путем отсчета показаний СИ по шкале или цифрово­ му прибору.

Например, измерения длины, высоты с помощью линейки, напряжения - с помощью вольтметра, массы - с помощью ве­ сов.

Косвенное измерение - измерение, проводимое косвенным ме­ тодом, при котором искомое значение ФВ находят на основании результата прямого измерения другой ФВ, ф ункционально свя­ занной с искомой величиной известной зависимостью между этой ФВ и величиной, получаемой прямым измерением. Например:

определение площ ади, объема с помощью изм ерения длины, ш ирины, высоты; электрической мощности - методом измере­ ния силы тока и напряжения и т.д.

Совокупные измерения - проводимые одновременно измерения нескольких одноименных величин, при которых искомые значе­ ния величин определяют путем решения системы уравнений, по­ лучаемых при измерениях различных сочетаний этих величин.

П р и м е р: Значение массы отдельных гирь набора определяют по известному значению массы одной из гирь и по результатам измерений (сравнений) масс различных сочетаний гирь.

Имеются гири с массами т и тъ /и3:

где Л/] 2 - масса гирь Ш и т2", М, 2 3 - масса гирь т ь т2 тг.

Часто именно этим путем добиваются повыш ения точности результатов измерений.

Совместные измерения - проводимые одновременно измере­ ния двух или нескольких неодноименных физических величин для определения зависимости между ними.

Как уже указывалось, измерение - это процесс нахождения значений физической величины. Таким образом, физическая ве­ личина является объектом измерения. Кроме того, следует иметь в виду, что под физической величиной понимается такая величи­ на, размер которой может быть определен ф изическими метода­ ми. Именно поэтому величина и называется физической.

Значение ф изической величины определяется с помощ ью средств измерений определенным методом. Под методом измере­ ний понимается совокупность приемов использования принци­ пов и средств измерений. Различают следующие методы измере­ ний:

метод непосредственной оценки - метод, в котором значение величины определяют непосредственно по отчетному устройству измерительного прибора (измерение длины с помощью линейки, массы - с помощью пружинных весов, давление - с помощью манометра и т. п.);

метод сравнения с мерой - метод измерения, в котором изме­ ряемую величину сравниваю т с величиной, воспроизводимой мерой (измерение зазора между деталями с помощью щупа, из­ мерение массы на рычажных весах с помощью гирь, измерение длины с помощью конпевых мер и т.п.);

метод противопоставления - метод сравнения с мерой, в ко­ тором измеряемая величина и величина, воспроизводимая мерой, одновременно воздействует на прибор сравнения, с помощью которого устанавливается соотнош ение между этими величинами (измерение массы на равноплечных весах с помещением изм еря­ емой массы и уравновешивающих ее гирь па двух чашках весов);

дифференциальный метод - метод сравнения с мерой, в кото­ ром на измерительный прибор воздействует разность измеряемой и известной величины, воспроизводимой мерой (измерение дли­ ны сравнением с образцовой мерой на компараторе - средстве сравнения, предназначенном для сличения мер однородных ве­ личин);

нулевой метод - метод сравнения с мерой, в котором резуль­ тирующий эф ф ект воздействия величин на прибор сравнения до­ водят до нуля (измерение электрического сопротивления мостом с полным его уравновешиванием);

метод замещения - метод сравнения с мерой, в котором изме­ ренную величину замешают известной величиной, воспроизво­ димой мерой (взвешивание с поочередным помещением измеря­ емой массы и гирь на одну и ту же чашку весов);

метод совпадений - метод сравнения с мерой, в которой раз­ ность между измеряемой величиной и величиной, воспроизводи­ мой мерой, измеряют, используя совпадение от меток шкал или периодических сигналов (измерение длины с помощью ш танген­ циркуля с нониусом, когда наблюдают совпадение отметок на шкалах ш тангенциркуля и нониуса; измерение частоты вращения с помощью стробоскопа, когда положение какой-либо отметки на вращающемся объекте совмещают с отметкой на невращающейся части определенной частоте вспыш ек стробоскопа).

Кроме отмеченных методов различают контактный и бескон­ тактный методы измерений.

Контактный метод измерений - это метод измерений, осно­ ванный на том, что чувствительный элемент прибора приводится в контакт с объектом измерения. Например, измерение размеров отверстия штангенциркулем или индикаторным нутромером.

Бесконтактный метод измерений - это метод измерений, ос­ нованный на том, что чувствительный элемент средства измере­ ний не приводится в контакт с объектом измерения. Например, измерение расстояния до объекта с помощью радиолокатора, из­ мерение параметров резьбы с помощ ью инструментального м ик­ роскопа.

Итак, мы разобрались (надеемся) с некоторыми полож ени­ ями метрологии, связанными с единицами физических величин, системами единиц физических величин, группами погрешностей результата измерений и, наконец, с видами и методами измере­ ний.

Мы подошли к одному из важнейших разделов науки об изме­ рении - обработке результатов измерений. На самом деле от того, какой метод измерения мы избрали, чем мы измерили, как мы измерили, зависит результат измерения и его погрешность. Но без обработки этих результатов мы не сможем определить численное значение измеряемой величины, сделать какой-либо конкретный вывод.

По большому счету обработка результатов измерений - это ответственный и порой сложный этап подготовки ответа на воп­ рос об истинном значении измеряемого параметра (физической величины). Это и определение среднего значения измеряемой ве­ личины и его дисперсии, и определение доверительных интерва­ лов погрешностей, нахождение и исключение грубых погреш нос­ тей, оценка и анализ систематических погрешностей и т.д. Более подробно с этими вопросами можно познакомиться в другой л и ­ тературе. Здесь же мы рассмотрим лиш ь первые шаги, вы полня­ емые при обработке результатов равноточных измерений, кото­ рые подчиняю тся нормальному закону распределения.

К ак уже указывалось, определить истинное значение ф изиче­ ской величины по результатам ее измерения невозможно в прин­ ципе. На основании результатов измерений может быть получена оценка этого истинного значения (его среднее значение) и д и ­ апазон, внутри которого искомое значение находится с принятой доверительной вероятностью. Другими словами, если принятая доверительная вероятность равна 0,95, то истинное значение из­ меряемой физической величины с вероятностью 95 % находится внутри определенного интервала результатов всех измерений.

Конечной задачей обработки результатов любых измерений является получение оценки истинного значения измеряемой ф и ­ зической величины, обозначаемой Q, и диапазона значений, внут­ ри которого находится эта оценка с принятой доверительной ве­ роятностью.

Для равноточных (равнорассеянных) результатов измерений эта оценка представляет собой среднее арифметическое значение изме­ ряемой величины из п единичных результатов:

где п - число единичных измерений в ряду; Xi - результаты из­ мерений.

Для определения диапазона (доверительного интервала) изме­ нения среднего значения измеряемой физической величины не­ обходимо знать закон ее распределения и закон распределения погрешности результатов измерений. В метрологической практике обычно используются следующие законы распределения резуль­ татов измерений и их погрешностей: нормальный, равномерный, по треугольнику и трапециевидный.

Рассмотрим случай, когда рассеяние результатов измерений подчиняется нормальному закону распределения, а результаты измерений являются равноточными.

На первом этапе обработки результатов измерений оценивают наличие грубых погрешностей (промахов). Для этого определяют среднюю квадратическую погрешностью результатов единичных из­ мерений в ряду измерений (С К П) Вместо термина С К П на практике широко распространен тер­ мин «среднее квадратическое отклонение», которое обозначается символом S. При обработке ряда результатов измерений, свобод­ ных от систематических погрешностей, С К П и СКО являются одинаковой оценкой рассеяния результатов единичных измере­ ний.

Для оценки наличия грубых погрешностей пользуются опреде­ лением доверительных границ погрешности результата измерения.

В случае нормального закона распределения они вычисляются как где t - коэф фициент, зависящий от доверительной вероятности Р и числа измерений (выбирается по таблицам).

Если среди результатов измерений найдутся такие, значение которых выходят из доверительных границ, т. е. больше или м ень­ ше среднего значения х на величину 35, то они являются грубыми погреш ностями и из дальнейшего рассмотрения исключаются.

Точность результатов наблюдений и последующих вычислений при обработке данных должна быть согласованы с необходимой точностью результатов измерений. Погрешность результатов из­ мерений следует выражать не более чем двумя значащими цифра­ ми.

При обработке результатов наблюдений следует пользоваться правилами приближенных вычислений, а округление выполнять по следующим правилам.

1. Округлять результат измерения следует так, чтобы он оканчи­ вался цифрой того же порядка, что и погрешность. Если значение результата измерения оканчивается нулями, то нуль отбрасывается до того разряда, который соответствует разряду погрешности.

Например: погрешность Д = ±0,0005 м.

После вычислений получены результаты измерений:

2. Если первая из заменяемых нулем или отбрасываемых цифр (сле­ ва направо) меньше 5, то остающиеся цифры не изменяются.

Например: Д = 0,06; X - 2,3641 = 2,36.

3. Если первая из заменяемых нулем или отбрасываемых цифр рав­ на 5, а за ней не следует никаких цифр или нулей, то округление производят до ближайшего четного числа, т.е. четную последнюю оставленную цифру или ноль оставляют без изменений, нечетную уве­ личивают на /:

Например: Д = ±0,25;

4. Если первая из заменяемых нулем или отбрасываемых цифр больше или равна 5, но за ней следует отличная от нуля цифра, то последнюю оставленную цифру увеличивают на 1.

Например: Д = ±1 2; Х х = 236,51 = 237.

Дальнейш ий анализ и обработка полученных результатов вы ­ полняется по ГОСТ 8.207 - 80 ГСИ «Прямые измерения с м ного­ кратными наблюдениями. Методы обработки результатов наблю­ дений».

Рассмотрим пример начальной обработки результатов единич­ ных измерений диаметра шейки вала (табл. 1.5), выполненных микрометром в одних и тех же условиях.

1. Расположим полученные результаты в монотонно увеличи­ вающийся ряд:

Xi;...10,03; 10,05; 10,07; 10,08; 10,09; 10,10; 10,12; 10,13; 10,16;

2. Определим среднее арифметическое значение результатов измерений:

3. Определим среднюю квадратическую погрешность результа­ тов измерений в полученном ряду:

4. Определим интервал, в котором будут находиться результаты измерений без грубых ошибок:

5. Определяем наличие грубых ошибок: в нашем конкретном примере результаты измерений не имеют грубых ош ибок и, сле­ довательно, все они принимаются для дальнейшей обработки.

Номер изме­ рения 10,08 10.09 10,03 10,10 10,16 10,13 10,05 10,30 10,07 10, Диаметр шейки, мм Если бы в результатах и зм ерени й были бы зн ач ен и я больш е 10,341 мм и м еньш е 9,885 м м, то п риш лось бы их исклю чить и сн о ва определить величины X и S.

1. Какие методы измерений находят применение в промышленности?

2. С какой целью выполняется обработка результатов измерений?

3. Как определяется среднее арифметическое значение измеряемой величины?

4. Как определяется средняя квадратическая погрешность результатов единичных измерений?

5. Что такое исправленный ряд результатов измерений?

6. Сколько значащих цифр должна содержать погрешность измере­ ния?

7. Каковы правила округления результатов расчетов?

8. Определите наличие и исключите из результатов равноточных из­ мерений напряжения в сети, выполненных вольтметром, грубые ошиб­ ки (результаты измерений представлены в вольтах): 12,28; 12,38; 12,25:

12,75; 12,40; 12,35; 12,33; 12,21; 12,15;12,24; 12,71; 12,30; 12,60.

9. Округлите результаты измерений и запишите его с учетом погреш­ ности:

1.5. Средства измерений и контроля Классификация средств измерений и контроля. Ч еловек п ракти ­ чески как в повседневн ой ж и зн и, так и в трудовой деятельности все врем я производит разли чн ы е и зм ерен и я, часто даж е не заду­ м ы ваясь об этом. К аж ды й свой ш аг он сои зм еряет с характером д ороги, ощ уш ает тепло или холод, уровень освещ ен н ости, с по­ м ощ ью санти м етра и зм еряет объем своей груди д л я вы бора одеж ­ ды и т.д. Н о, кон еч н о, только с пом ощ ью сп ец и альн ы х средств он мож ет получить достоверн ы е д ан н ы е о тех или ины х п арам ет­ рах, которы е ему необходим ы.

К л асси ф и к ац и я средств изм ерени й и кон трол я по т ипу конт ­ ролируемых ф изических величин вклю чает в себя следую щ ие о сн о в ­ н ы е величины; весовы е вел и чи н ы, геом етри чески е вел и чи н ы, м ехан ические вели чи ны, д авл ен и я, количества, расхода, уровня вещ ества, врем ени и частоты, ф и зи ко -х и м и ч еско го состава ве­ щ ества, теп ловы е величины, электри чески е и м агн и тн ы е вели чи ­ ны, ради отехн ически е величины, оп тическое излучение, и о н и ­ зирую щ ие излучение, акустические величины.

Каждый тип контролируемых физических величин, в свою оче­ редь, может быть подразделен на виды контролируемых величин.

Так, для электрических и магнитных величин можно выделить основные виды средств измерений и контроля: напряжения, тока, мощности, фазовых сдвигов, сопротивления, частоты, напряж ен­ ности магнитного поля и т.д.

Универсальные измерительные приборы позволяют проводить измерения многих параметров. Например, ш ироко используемый в практике мультиметр позволяет измерять постоянные и пере­ менные напряж ения, силу тока, величину сопротивления. При серийном производстве работник на своем рабочем месте часто должен контролировать только один или ограниченное число па­ раметров. В этом случае ему более удобно применять одномерные измерительные приборы, отсчет результатов измерения по кото­ рым более быстр и может быть получена большая точность. Так, например, при настройке стабилизаторов напряжения достаточ­ но иметь два независимых друг от друга приборов: вольтметра для контроля напряжения на выходе и амперметра для измерения тока нагрузки в рабочем диапазоне работы стабилизатора.

Автоматизация процесса производства привела к тому, что все шире начали применяться автоматические средства контроля. Во многих случаях они выдают информацию только в том случае, когда происходит отклонение измеряемого параметра от задан­ ных значений. Автоматические средства контроля классифициру­ ются по числу проверяемых параметров, степени автоматизации, способу преобразования измерительного импульса, воздействия на технологический процесс, использование компьютера.

Последние все чаще входят в состав различных технических устройств, они позволяют фиксировать в процессе эксплуатации возникаю щие неисправности, выдавать их по требованию обслу­ живающего персонала и даже указывать на методы устранения возникших неисправностей, обнаруженных с помощью различ­ ных измерительных устройств, входящих в состав самого техни­ ческого устройства. Так, при проведении периодического техни­ ческого осмотра автомобиля (а это предусмотрено соответству­ ющими правилами) вместо непосредственного подключения из­ мерительных приборов к различным агрегатам достаточно под­ ключить только один измерительный, а фактически фиксирую ­ щ ий, прибор в виде ноутбука, на который компьютер автомоби­ ля (а их может быть даже несколько) выдаст всю информацию не только о сиюминутном состоянии оборудования автомобиля, но и статистику возникавших неисправностей за последние несколь­ ко месяцев. Необходимо отметить, что в связи с тем что многие измерительные устройства, входящие в состав оборудования ав­ томобиля (или других технических устройств), работают на прин­ тер выдает рекомендации: снять, выбросить, заменить новым. Ком­ пьютеры в виде микропроцессоров входят непосредственно в со­ став различных измерительных приборов, например осциллогра­ фов, анализаторов спектра сигналов, измерителей нелинейных искажений. Они обрабатывают измеряемую информацию, запо­ минают ее и выдают оператору в удобной форме не только во время проведения измерений, но и спустя какое то время по тре­ бованию экспериментатора.

М ожно провести классификацию по способу преобразования из­ мерительного импульса; механические способы, пневматические, гидравлические, электрические, оптические акустические и т.д.

Практически в каждом из перечисленных способов можно допол­ нительно провести классиф икацию. Например, электрические способы могут использовать сигналы постоянного или перемен­ ного напряж ения, низкочастотные, высокочастотные, инф ранизкочастотные и т.д. В медицине используются флю орографические и рентгеноскопические способы преобразования. Или появивш а­ яся в последнее время магниторезонансная томография (компь­ ютерная томография).

Все это практически показывает, что провести всеобъемную классификацию по каким-то общим принципам фактически не­ целесообразно. В то же время в связи с тем, что в последнее время в процесс измерения параметров различных видов, все шире вне­ дряю тся электронные и электротехнические методы, компью тер­ ная техника, необходимо уделить этим методом большее внима­ ние.

Электрические методы измерений и контроля позволяют дос­ таточно просто осуществить запоминание полученных результа­ тов, обработку их статистически, определять среднее значение, дисперсию, прогнозировать последующие результаты измерений.

И спользование электроники позволяет передавать результаты из­ мерений по каналам связи. Например, на современных автомоби­ лях информация о снижения давления в ш ине (а это необходимо для предупреждения аварийной информации) передается води­ телю по радиоканалу. Для этого на ниппель камеры шины навер­ тывается вместо золотника миниатюрный датчик давления с ра­ диопередатчиком, который передает информацию с вращающе­ гося колеса к неподвижной антенне и далее на приборный щиток водителя. С помощью радиолокатора на последних типах автома­ шин определяется расстояние до впереди идушей автомашины, и если оно становится слиш ком малым, автоматически без участия водителя включаются тормоза. В авиации с помощью так называ­ емых черных ящ иков (на самом деле они ярко-оранжевые, чтобы были заметны) записывается информация о режиме полета, ра­ боте всех основных устройств самолета, что позволяет в случае катастрофы найти ее причину и принять меры для исключения подобной ситуации в дальнейшем. Подобные устройства по тре­ бованию страховых компаний начинают вводиться в ряде стран и на автомобилях. Ш ироко используются радиоканалы передачи измерительной информации с запускаемых спутников и балли­ стических ракет. Эта инф ормация обрабатывается автоматически (здесь играют роль секунды) и в случае отклонения движения от заданной траектории или возникновения аварийной ситуации с земли передается команда на самоликвидацию запущенного объекта.

Обобщенные структурные схемы средств измерений и контроля.

Для создания и изучения измерительных систем, отдельных средств измерений часто применяют так называемые общие структурные схемы средств измерений и контроля. В этих схемах изображены отдельные элементы средства измерений в виде символических блоков, соединенных между собой сигналами, характеризующи­ ми ф изические величины.

ГОСТ 16263 - 70 определяет следующие общие структурные элементы средств измерений: чувствительный, преобразователь­ ный элементы, измерительная цепь, измерительный механизм, отсчетное устройство, шкала, указатель, регистрирующее устрой­ ство (рис. 1.3).

Практически все элементы структурной схемы кроме чувстви­ тельного элемента (в ряде случаев и он тоже) работают на прин­ ципах электротехники и электроники.

Чувствительный элемент средства измерений является первым преобразовательным элем ентом, на который непосредственно воздействует измеряемая величина. Только этот элемент обладает способностью ф иксировать изм енения измеряемой величины.

Конструктивно чувствительные элементы весьма разнообразны, некоторые из них будут рассмотрены далее при изучении датчи­ ков. Главная задача чувствительного элемента - выработать сиг­ нал измерительной информации в форме, удобной для его даль­ нейшей обработки. Этот сигнал может быть чисто механическим, например перемещение или поворот. Но оптимальным является электрический сигнал (напряжение или реже ток), который под­ вергается удобной датьнейш ей обработке. Так, например, при измерении давления (жидкости, газа) чувствительный элемент представляет собой гофрированную эластичную мембрану котоРис. 1.3. Обобщенная слруктурная схема средств измерений и контроля рая под воздействием давления деформируется, т. е. происходит преобразование давления в линейное перемещение. А измерение светового потока с помощью фотодиода непосредственно преоб­ разует интенсивность светового потока в напряжение.

Преобразовательный элемент средства измерений осуществляет преобразование сигнала, выработанного чувствительным элемен­ том, в форму, удобную для последующей обработке и передаче по каналу связи. Так, рассмотренный ранее чувствительный элемент для измерения давления, на выходе которого линейное перемеще­ ние требует наличия преобразовательного элемента, например по­ тенциометрического датчика, позволяюшего преобразовать линей­ ное перемещение в напряжение пропорциональное перемещению.

В некоторых случаях приходится применять последовательно не­ сколько преобразователей, на выходе которых в конечном итоге будет удобный для использования сигнал. В этих случаях говорят о первом, втором и других преобразователях, включенных последо­ вательно. Фактически такая последовательная цепь преобразовате­ лей именуется измерительной цепью средства измерения.

Индикат ор необходим для выдачи оператору полученную из­ мерительную информацию в удобном для восприятия виде. В зави­ симости от характера сигнала, поступающего на индикатор от измерительной цепи, индикатор может быть выполнен как с по­ мощью механических или гидравлических элементов, (например, манометра), так и в виде (чаще всего) электрического вольтметра.

Сама инф ормация может быть представлена оператору в аналого­ вом или дискретном (цифровом) виде. В аналоговых индикаторах обычно представляется с помощью стрелки, перемещающейся по шкале с нанесенны ми значениями измеряемой величины (про­ стейший пример - стрелочные часы) и гораздо реже при непод­ вижной стрелке с перемещающейся шкалой. Дискретные циф ро­ вые индикаторы выдают информацию в виде десятичных цифр (простейший пример - часы с цифровой индикацией). Ц ифро­ вые индикаторы позволяют получить более точные результаты измерений по сравнению с аналоговыми, но при измерении бы­ стро меняю щихся величин оператор на цифровом индикаторе видит мелькание цифр, в то время как на аналоговом приборе хорошо заметно движение стрелки. Так, например, закончились неудачей использовать на автомобилях цифровые спидометры.

Результаты измерений могут быть при необходимости занесе­ ны в память измерительного устройства, в качестве которых обычно используются микропроцессоры. В этих случаях оператор может спустя какое то время востребовать из памяти необходимые ему предыдущие результаты измерения. Так, например, на всех л око­ мотивах железнодорожного транспорта стоят специальные устрой­ ства, записывающие скорость движения состава на разных участ­ ках пути. Эта информация сдается на конечных станциях и под­ вергается обработке для принятия мер с нарушителями скорост­ ных режимов на разных участках дороги.

В ряде случаев бывает необходимость передать измеренную ин ­ формацию на большое расстояние. Например, слежение за спут­ никами земли специальны ми центрами, находящимся в различ­ ных районах страны. Эта инф ормация оперативно передается в центральный пункт, где обрабатывается для контроля движения спутников.

Для передачи информации в зависимости от расстояния могут использоваться различные каналы связи - электрические кабели, световоды, инфракрасные каналы (простейш ий пример - дис­ танционное управление работой телевизора с помощью пульта), радиоканалы. На небольшие расстояния можно передавать анало­ говую информацию. Например, на автомобиле информация о дав­ лении масла в системе смазки непосредственно в виде аналогово­ го сигнала передается по проводам от датчика давления к индика­ тору. При относительно длинных каналах связи приходится ис­ пользовать передачу цифровой информации. Это связано с тем, что передавая аналоговый сигнал неизбежно его ослабление из-за падения напряжения в проводах. Но оказалось, что передавать цифровую информацию, в десятичной системе счисления невоз­ можно. Нельзя каждой цифре установить какой-то определенный уровень напряжения, например: цифре 2 - 2 В, цифре 3 - 3 В и т.д. Единственным приемлемым способом оказалось использо­ вать так называемую двоичную систему счисления, в которой су­ ществуют только две цифры: нуль и единица. Им можно устано­ вить соотнош ения нулю - нулевое напряжение, а единице - какое-то отличное от нуля. Неважно какое. Оно может быть и 3 В и 10 В. Во всех случаях оно будет соответствовать единице двоичной системы. Кстати, и любой компьютер, и портативные калькуля­ торы работают так же в двоичной системе счисления. Специаль­ ные схемы в них перекодируют вводимую с помощью клавиатуру десятичную информацию в двоичную, а результаты вычисления из двоичной формы - в привычную нам десятичную.

Хотя мы часто говорим, что какие-то сведения содержат боль­ шой объем информации или здесь практически нет никакой ин­ формации, мы не задумываемся о том, что информации можно придать вполне определенную математическую трактовку. П он я­ тие количественной меры информации ввел американский уче­ ный К. Ш еннон - один из основателей теории информации:

где I - количество полученной инф ормации; р„ - вероятность у приемника информации события после приема информации; р - вероятность у приемника информации события до приема и н ­ ф ормации.

Логарифм при основании 2 можно вычислить по формуле Если информация принимается без ош ибок, которые принци­ пиально могут быть в линии связи, то вероятность события у при­ емника сообщения равна единице. Тогда формула для количествен­ ной оценки информации примет более простой вид:

В качестве единицы меры количества информации принята еди­ ница, получившая название бит. Например, если с помощью при­ боров установлено, что на выходе какого-то устройства есть на­ пряжение (а имеются варианты: есть напряжение или нет) и ве­ роятности этих событий равновероятны, т.е. р = 0,5, то количе­ ство информации Определение количества передаваемой по каналу связи инф ор­ мации важно потому, что любой канал связи может передавать информацию с определенной скоростью, измеряемой в бит/с.

Согласно теореме, получившей название теоремы Ш еннона, для правильной передачи сообщения (информации) необходимо, что­ бы скорость передачи информации была бы больше производи­ тельности источника информации. Так, например, стандартная скорость передачи телевизионного изображения в цифровой ф ор­ ме (а именно так работает спутниковое телевидение и в ближай­ шие годы на этот метод перейдет и эфирное телевидение) равна 27 500 кбит/с. Необходимо иметь в виду, что по телевизионному каналу в ряде случаев передается важная информация снятая с осциллографа (форма сигналов, шкалы приборов и т.д.). Так как каналы связи, какими бы они не были, обладают вполне опреде­ ленными значениями максимальной скоростью передачи инф ор­ мации, то в информационных системах используют различные способы сжатия объема информации. Например, можно переда­ вать не всю информацию, а только ее изменение. Для уменьшения объема информации в каком-то непрерывном процессе можно ограничиться подготовкой к передаче по каналу связи данных об этом процессе только в определенные моменты времени, осуще­ ствляя опрос и получая так называемые выборки. Обычно опрос осуществляется через равные промежутки времени Т - периода опроса.

Восстановление на приемном конце канала связи непрерыв­ ной функции осуществляется с помошью интерполяционной об­ работке обычно осуществляемой автоматически. В системе пе­ редачи данных с использованием выборок источник непрерывно­ го сигнала с помощью электронного ключа (модулятора) превра­ щается в последовательность импульсов разной амплитуды. Эти импульсы поступают в канал связи, а на приемной стороне опре­ деленным образом подобранный фильтр превращает последова­ тельность импульсов снова в непрерывный сигнал. На ключ по­ ступает так же сигнал от специального генератора импульсов, который открывает ключ через равные промежутки времени Т.

О возможности восстановления первоначальной формы сигнала по выборкам указал в начале 1930-х годов Котельников, который сформулировал теорему, носящую сегодня его имя.

Если спектр функция Дг) ограничен, т.е.

где / тах - максимальная частота в спектре и если опрос произво­ дится с частотой / = 2/тах, то функция /(/) может быть точно вос­ становлена по выборкам.

Метрологические характеристики средств измерений и контро­ ля. Важнейшими свойствами средств измерений и контроля явля­ ются те, от которых зависит качество получаемой с их помощью измерительной информации. Качество измерений характеризует­ ся точностью, достоверностью, правильностью, сходимостью и воспроизводимостью измерений, а также размером допускаемых погрешностей.

Метрологические характеристики (свойства) средств измерений и контроля - это такие характеристики, которые предназначены для оценки технического уровня и качества средства измерений, для определения результатов измерений и расчетной оценки характе­ ристик инструментальной составляющей погрешности измерений.

ГОСТ 8.009 - 84 устанавливает комплекс нормируемых метро­ логических характеристик средств измерений, который выбира­ ется из числа приводимых далее.

Характеристики, предназначенные для определения результат ов измерений (без введения поправки):

функция преобразования измерительного преобразователя;

значение однозначной или значения многозначной меры;

цена деления шкалы измерительного прибора или многознач­ ной меры;

вид выходного кода, число разрядов кода.

Характеристики погрешностей средств измерений - характери­ стики систематической и случайной составляющих погрешностей, вариация выходного сигнала средства измерений либо характери­ стика погрешности средств измерений.

Характеристики чувствительности средств измерений к влия­ ющим величинам - функция влияния или изменение значений метрологических характеристик средств измерений, вызванные из­ менениями влияющих величин в установленных пределах.

Динамические характеристики средств измерений подразделяются на полные и частные. К первым относятся: переходная характери­ стика, амплитудно-фазовая и импульсная характеристики, пере­ даточная ф ункция. К частным динамическим характеристикам относятся: время реакции, коэф ф ициент демпфирования, посто­ янная времени, значение резонансной собственной круговой ча­ стоты.

Неинформативные параметры выходного сигнала средств изме­ рений - параметры выходного сигнала, не используемые для пе­ редачи или индикации значения информативного параметра вход­ ного сигнала измерительного преобразователя или не являю щ ие­ ся выходной величиной меры.

Рассмотрим более подробно наиболее часто встречающиеся метрологические показатели средств измерений, которые обеспе­ чиваются определенными конструктивными решениями средств измерений и их отдельных узлов.

Цена деления шкалы - это разность значений величин, соот­ ветствующих двум соседним отметкам шкалы. Например, если перемещение указателя шкалы из положения I в положение II (рис. 1.4, а) соответствует изменению величины в 0,01 В, то цена деления этой шкалы равна 0,01 В. Значения цен делений выбира­ ют из ряда 1, 2, 5, 10, 20, 50, 100, 200, 500. Но чаще всего ис­ пользуют кратные и дольные значения от 1 до 2, а именно: 0,01;

0,02; 0,1; 0,2; 1; 2; 10 и т.д. Цена деления шкалы всегда указывает­ ся на шкале средства измерений.

И нт ервал деления шкалы - это расстояние между серединами двух соседних штрихов шкалы (рис. 1.4, б). Н а практике исходя из разрешающей силы глаз оператора (острота зрения), учитывая ширину штрихов и указателя, минимальный интервал деления ш калы принимаю т равным 1 мм, а максимальный - 2,5 мм. Наи­ более распространенной величиной интервала является 1 мм.

Начальное и конечное значение шкалы - соответственно наи­ меньшее и наибольшее значение измеряемой величины, указан­ ные на шкале, характеризующие возможности шкалы средства измерений и определяющие диапазон показаний.

Одной из основных характеристик средств измерений контак­ тным методом является измерительное усилие, которое возникает в зоне контакта измерительного наконечника средства измерений с измеряемой поверхностью в направлении линии измерения. Оно необходимо для того, чтобы обеспечить устойчивое замыкание измерительной цепи. В зависимости от допуска контролируемого изделия рекомендуемые величины измерительного усилия нахо­ дятся в пределах от 2,5 до 3,9 Н. Важным показателем измеритель­ ного усилия является перепад измерительного усилия - разность измерительного усилия при двух положениях указателя в пределах диапазона показаний. Стандарт ограничивает эту величину в зави­ симости от типа средства измерений.

Свойство средства измерений, заключающееся в его способ­ ности реагировать на изменения измеряемой величины, называ­ ется чувствительностью. Она оценивается отношением изменения положения указателя относительно шкалы (выраженного в л и ­ нейных или угловых единицах) к соответствующему изменению измеряемой величины.

Порог чувствительности средства измерений - изменение и з­ меряемой величины, вызываю щее наименьш ее изменение его показаний, обнаруживаемое при нормальном для данного сред­ ства способе отсчета. Эта характеристика важна при оценке малых перемещений.

В ариация показаний - наибольш ая эксперим ентально о п р е­ деляемая разность между повторными показаниям и средства и з­ м ерений, соответствую щ ими одному и тому же действительно­ му значению измеряемой им величины при неизм енны х в н е ­ шних условиях. О бы чно вариация показаний у средств изм ере­ ний составляет 10...50% цены деления, она определяется пу­ тем м ногократного арретирования н аконечника средства изм е­ рений.

Для датчиков характерны следующие метрологические харак­ теристики:

Номинальная ст атическая характ ерист ика преобразования S f H „х). Эта нормируемая метрологическая характеристика явля­ ется градуировочной характеристикой преобразователя;

Коэффициент преобразования - отнош ение приращ ения зна­ чения электрической величины к вызвавшему его приращению неэлектрической величины Кпр = AS/AXttyпредельная чувст вит ельност ь- порог чувствительности;

системат ическая составляющая погрешности преобразования;

случайная составляющая погрешности преобразования;

Динамическая погрешность преобразования - связана с тем, что при измерении быстроменяющихся величин инерционность преобразователя приводит к запаздыванию его реакции на изме­ нение входной величины.

Особое место в метрологических характеристиках средств из­ мерений и контроля занимаю т погрешности измерений, в частно­ сти погрешности самих средств измерений и контроля. В подразд. 1. уже были рассмотрены основные группы погрешностей измере­ ний, являющиеся следствием проявления ряда причин, создающих суммарный эффект.

Погрешность измерения - это отклонение Д результата изме­ рения Хтм от действительного значения Ха измеряемой величины.

Тогда погрешность средства измерений - это разность Дп между показанием прибора Хп и действительным значением измеряемой величины:

Погреш ность средства измерений есть составляющая общей погрешности измерения, которая включает в себя в общем случае помимо Д„ погрешности установочных мер, температурных коле­ баний, погрешности, вызванные нарушением первичной настрой­ ки СИ, упругими деформациями объекта измерения, обуслов­ ленные качеством измеряемой поверхности и другие.

Наряду с терминами «погрешность измерения», «погрешность средства измерений» используется понятие «точность измерения», которое отражает близость его результатов к истинному значению измеряемой величины. Высокая точность измерения соответствует малым погрешностям измерений. П огреш ности измерений обы ч­ но классифицируют по причине их возникновения и по виду по­ грешностей.

Инструментальные погрешности возникают вследствие недоста­ точно высокого качества элементов средств измерений и контро­ ля. К этим погрешностям можно отнести погрешности изготовле­ ния и сборки СИ; погрешности из-за трения в механизме СИ, недостаточной жесткости его деталей и т.п. Инструментальная погрешность индивидуальна для каждого СИ.

Причиной возникновения методических погрешностей служит несовершенство метода измерений, т.е. то, что мы сознательно измеряем, преобразуем или используем на выходе средств изме­ рений не ту величину, которая нам нужна, а другую, которая отражает нужную лиш ь приблизительно, но гораздо проще ре­ ализуется.

За основную погрешность принимаю т погрешность средства из­ мерений, используемого в нормальных условиях, оговоренных в нормативно-технических документах (НТД). Известно, что наряду с чувствительностью к измеряемой величине средство измерений имеет некоторую чувствительность и к неизмеряемым, но влия­ ющим величинам, например к температуре, атмосферному дав­ лению, вибрации, ударам и т.д. Поэтому любое средство измере­ ний имеет основную погрешность, которая отражается в НТД.

При эксплуатации средств измерений и контроля в производ­ ственных условиях возникают значительные отклонения от нор­ мальных условий, вызывающие дополнительные погрешности. Эти погрешности нормируются соответствующими коэффициентами влияния изменения отдельных влияющих величин на изменение показаний в виде а; % /10°С; % /10% U„m и т.д.

Погреш ности средств измерений нормируют установлением предела допускаемой погрешности. Предел допускаемой погрешно­ сти средства измерений - наибольшая (без учета знака) погреш ­ ность средства измерений, при которой оно может быть признано и допущено к применению. Например, пределы допускаемой по­ грешности 100-мм концевой меры длины 1-го класса равны ± мкм, а для амперметра класса 1,0 равны ±1 % от верхнего предела измерений.

Кроме того, все перечисленные погреш ности измерения под­ разделяют по виду на систематические, случайные и грубые, ста­ тические и динамические составляющие погрешностей, абсолют­ ные и относительные (см. подразд. 1.4).

Погреш ности средств измерений могут выражаться:

в виде абсолютной погрешности Д:

для меры где Хном - номинальное значение; Ха - действительное значение измеряемой величины;

для прибора где Х п - показание прибора;

В виде относительной погрешности, %, в виде приведенной погрешности, %, где XN - нормирующее значение измеряемой ф изической вели­ чины.

В качестве нормирующего значения может быть принят предел измерения данным СИ. Например, для весов с пределом измере­ ния массы 10 кг Хц = 10 кг.

Если в качестве нормирующей величины принимается размах всей шкалы, то именно к значению этого размаха в единицах из­ меряемой физической величины и относят абсолютную погреш ­ ность.

Например, для амперметра с пределами от -100 мА до 100 мА X N - 200 мА.

Если в качестве нормирующей величины принимается длина шкалы прибора 1, то Х#= 1.

На каждое СИ погрешность приводится только в какой-то од­ ной форме.

Если погрешность СИ при неизменных внешних условиях по­ стоянна во всем диапазоне измерений, то Если она меняется в указанном диапазоне, то где а, Ь - положительные числа, не зависящие от Ха.

При Д = ±а погрешность называется аддитивной, а при Д = ±(а + + Ьх) - мультипликативной.

Для аддитивной погрешности где р - больший (по модулю) из пределов измерений.

Для мультипликативной погрешности где с, d - положительные числа, выбираемые из ряда; с = Ъ + d;

Приведенная погрешность где q - больший (по модулю) из пределов измерений.

Значения р, с, d, q выбираются из ряда чисел: 1 10”; 1,5 10”;

(1,6- 10"); 2- 10"; 2,5- 10”; 3- 10"; 4- 10"; 5- 10"; 6- 10", где п - по­ ложительное или отрицательное целое число, включая 0.

Для обобщенной характеристики точности средств измерений, определяемую пределами допускаемых погрешностей (основной и дополнительной), а также другими их свойствами, влияющими на погрешность измерений, вводится понятие «класс точности средств измерений». Единые правила установления пределов до­ пускаемых погрешностей показаний по классам точности средств измерений регламентирует ГОСТ 8.401 - 80 «Классы точности удоб­ ны для сравнительной оценки качества средств измерений, их выбора, международной торговли».

Несмотря на то, что класс точности характеризует совокупность метрологических свойств данного средства измерений, он не опре­ деляет однозначно точность измерений, так как последняя зависит также от метода измерений и условий их выполнения.

Классы точности определяются стандартами и техническими условиями, содержащими технические требования к средствам измерений. Для каждого класса точности средства измерений кон­ кретного типа устанавливаются конкретные требования к метро­ логическим характеристикам, в совокупности отражающие уро­ вень точности. Единые характеристики для средств измерений всех классов точности (например, входные и выходные сопротивле­ ния) нормируются независимо от классов точности. Средства из­ мерений нескольких физических величин или с несколькими д и­ апазонами измерений могут иметь два и более классов точности.

Например, электроизмерительному прибору, предназначенному для измерения электрического напряжения и сопротивления, могут быть присвоены два класса точности: один - как вольтметру, другой - как амперметру.

Оценить свое настоящее. В.Шекспир 4 ОГЛАВЛЕНИЕ 1. История развития..4 2. Методическая работа..21 3. Научная работа..23 4. Сотрудничество с предприятиями..27 5. Международная деятельность..28 6. Наши заведующие кафедрой..31 7. Преподаватели кафедры..40 8. Сотрудники кафедры.. 9. Спортивная жизнь кафедры.. 10. Наши выпускники.....»

«Нижегородский государственный университет им. Н.И.Лобачевского Факультет Вычислительной математики и кибернетики Образовательный комплекс Введение в методы параллельного программирования Раздел 3. Оценка коммуникационной трудоемкости параллельных алгоритмов Гергель В.П., профессор, д.т.н. Кафедра математического обеспечения ЭВМ Содержание Общая характеристика механизмов передачи данных – Алгоритмы маршрутизации – Методы передачи данных Анализ трудоемкости основных операций передачи данных –...»

« Европе за всеобщее будущее Нидерланды/ Германия Сухие туалеты с механизмом отделения урины Принципы, эксплуатация и строительство Вода и санитария Июль 2007 © Опубликовано WECF Утрехт/ Мюнхен; февраль 2006 Русское издание; май 2007 Русское издание подготовлено к печати Редакторы и авторы Стефан Дегенер Институт управления сточными водами...»

«В.Б. Покровский ТЕОРИЯ МЕХАНИЗМОВ И МАШИН. ДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ. ЗУБЧАТЫЕ ЗАЦЕПЛЕНИЯ Конспект лекций Научный редактор проф., д-р техн. наук В.В. Каржавин Екатеринбург 2004 УДК 621.01 (075.8) ББК 34.41.я 73 П48 Рецензенты: кафедра “Подъемно-транспортное оборудование” Российского государственного профессионально-педагогического университета; доцент кафедры “Теоретическая механика” УГТУ-УПИ, канд. техн. наук Б.В.Трухин

«Социологические исследования, № 4, Апрель 2007, C. 75-85 ПОКОЛЕНИЯ В НАУКЕ: ВЗГЛЯД СОЦИОЛОГА философских наук, профессор, заведующий отделом методологии и социологии науки Центра исследований научно-технического потенциала и истории науки им. Г. М. Доброва Национальной Академии Наук Украины. Киев. Предмет изучения в данной статье - кадровая ситуация в научных организациях на постсоветском пространстве. Доминирование старшего...»

«ПЕРЕЧЕНЬ ЭЛЕКТРОННЫХ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ РЕСУРСОВ МАОУ СОШ №2 МЕДИАТЕКА Класс Фирма-изготовитель Название Краткое описание Кол-во (возрастная группа) ЕГЭ Планета Физика. Механика Презентации с готовыми чертежами к задачам 9-11 кл. 1 (подготовка к ГИА и ЕГЭ 9класс) Новый диск Русский язык Готовимся к ЕГЭ. Версия 2.0 10-11 кл. Сдаем ЕГЭ по русскому языку Варианты. Тренажеры. Нормативные документы. 10-11 кл. 1С Кирилл и Мефодий Виртуальная школа Кирилла Репетитор по географии Кирилла и Мефодия. 10-11...»

«МЕЖБЮДЖЕТНЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ В ПРОЦЕССЕ 2012 / 9 P ROFES INS S TUDIJOS: t eo ri ja i r p r a kti ka ВЫРАВНИВАНИЯ СОЦИАЛЬНОЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РЕГИОНОВ Ольга Строгнацкая Балтийская Международная Академия Латвия Аннотация В статье рассматриваются теоретические положения правового и финансового механизма горизонтального и вертикального межбюджетного выравнивания, производится анализ существующих в настоящее время межбюджетных инструментов выравнивания в Латвии, анализируются недостатки системы,...»

«Не взаимодействующие с внешней средой замкнутые системы перемещения в пространстве с автономным энергоснабжением и математический аппарат анализа многомерных взаимосвязанных замкнутых пространственных процессов Автор [email protected] Оглавление Термины и определения Отличия неизменяемых и изменяемых замкнутых систем Что следует из теорем Ирншоу и Кёнига Один из примеров практической реализации замкнутой системы перемещения в пространстве Энергетические свойства замкнутых систем перемещения в...»

«Ян Цзичжоу Большие достижения чжэнь-цзю (чжэнь цзю да чэн) Перевод с китайского Б.Б. Виногродского. М. Профит Стайл, 2003 г., 3000 экз. (в трех томах) ПРЕДИСЛОВИЕ ИЗДАТЕЛЬСТВА Автор этого трактата Ян Цзичжоу (второе имя Цзиши) был врачом чжень-цзю во время династии Мин (1368-1644). Эта книга написана им на основе семейной хроники Вэйшэн чжень-цзю сюаньцзи бияо (Тайная сущность и сокровенные механизмы чжень-цзю при защите здоровья), которую он расширил, отредактировав и добавив материалы по 12...»

«КАЛЕНДАРЬ ТЕКУЩИХ КОНКУРСОВ ДЛЯ НАУЧНО-ПЕДАГОГИЧЕСКИХ РАБОТНИКОВ (по состоянию на 7 мая 2014 года) НАЗВАНИЕ КОНКУРСА НАУЧНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ СРОКИ ПОДАЧИ ИНФОРМАЦИЯ И КОНТАКТЫ ЗАЯВОК Конкурсы федеральных органов власти* Открытый конкурс на получение В Конкурсе могут принимать участие государственные до 24 мая 2014 г. Форма Конкурсной лицензионного доступа к базам российские научные и научно-образовательные документации размещена данных международных индексов организации, являющиеся участниками...»

«РУКОВОДСТВО ПО СЕРИЯ ДОКЛАДОВ БЕЗОПАСНОСТИ IPIECA ЛИКВИДАТОРА ПРИ ТОМ 11 РАЗЛИВАХ НЕФТИ IPIECA Международная ассоциация представителей нефтяной промышленности по охране окружающей среды СЕРИЯ РУКОВОДСТВО ПО ДОКЛАДОВ БЕЗОПАСНОСТИ ЛИКВИДАТОРА IPIECA ПРИ РАЗЛИВАХ НЕФТИ ТОМ 11 IPIECA Международная ассоциация представителей нефтяной промышленности по охране окружающей среды (IPIECA) Великобритания, SE1 8NL, Лондон, Блэкфрайрс-Роуд, 209-215,...»

«Библиотека Альдебаран: http://lib.aldebaran.ru Лев Николаевич Скрягин Тайны Морских Катастроф OCR Schreibikus ([email protected]) http://lib.ru Тайны Морских Катастроф: Издательство Транспорт; М.; 1986 Аннотация Книга представляет собой сборник очерков о наиболее тяжелых катастрофах на море за последние два века. Написанная популярно, она подробно освещает такие темы, как борьба моряков против перегрузки судов, значение для безопасности плавания остойчивости судна, опасность столкновения...»

«Г.И. ГАЙСИНА СЕМЕЙНОЕ УСТРОЙСТВО ДЕТЕЙ-СИРОТ И ДЕТЕЙ, ОСТАВШИХСЯ БЕЗ ПОПЕЧЕНИЯ РОДИТЕЛЕЙ: РОССИЙСКИЙ И ЗАРУБЕЖНЫЙ ОПЫТ 3 Г.И.Гайсина СЕМЕЙНОЕ УСТРОЙСТВО ДЕТЕЙ-СИРОТ И ДЕТЕЙ, ОСТАВШИХСЯ БЕЗ ПОПЕЧЕНИЯ РОДИТЕЛЕЙ: РОССИЙСКИЙ И ЗАРУБЕЖНЫЙ ОПЫТ 2013 4 УДК 37.018.324 ББК 74.903 Издание подготовлено при финансовой поддержке Российского гуманитарного научного фонда в рамках научно - исследовательского проекта Семейное устройство детей-сирот: российский и зарубежный опыт (№ 13-46-93008). Гайсина Г.И....»

«2 1. Цели и задачи дисциплины Цель дисциплины – дать теоретические представления о влиянии производственной деятельности и отходов потребления на природные объекты, промышленные комплексы и на здоровье населения. Основа дисциплины – теоретические представления о распределении, превращении и миграции загрязняющих веществ в различных средах и природных объектов и об их влиянии на биологические объекты, природные, антропоэкосистемы и здоровье, а также о физико-химических процессах очистки выбросов...»

«46 Мир России. 2010. № 3 К вопросу о национальных особенностях модернизации российского общества В.А. ЯДОВ В выступлениях правительственных лиц, в научной литературе и СМИ последних лет постоянно говорится о том, что России надлежит интенсифицировать процессы модернизации и определить свой национальный путь в будущее. Я попытался очень сжато резюмировать, что мы можем извлечь из научного багажа социологии в качестве полезного в этом фокусе знания. Намерение слишком смелое, но вынужденное в силу...»

«НАЦИОНАЛЬНОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ СТРОИТЕЛЕЙ Стандарт организации ОРГАНИзАЦИЯ СТРОИТЕЛЬНОГО ПРОИзВОДСТВА Общие положения СТО НОСТРОЙ 2.33.14-2011 т нд рт екоммерческого п ртнерств морегулируем я орг низ ция оюз строителей мч тки 013 2.33.14 – 2013 ИзДАНИЕ ОфИЦИАЛЬНОЕ Москва 2011 НАЦИОНАЛЬНОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ СТРОИТЕЛЕЙ Стандарт организации ОРГАНИЗАЦИЯ СТРОИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА Общие положения СТО НОСТРОЙ 2.33.14- Издание официальное Общество с ограниченной ответственностью Центр научных исследований...»

« ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ НА СЛАБЫХ ГРУНТАХ (к СНИП 2.05.02-85) ОДОБРЕНО ГЛАВТРАНСПРОЕКТОМ МИНТРАНССТРОЯ СССР 21.05.86 № 30-04/15-14-178 МОСКВА СТРОЙИЗДАТ 1989 Рекомендовано к изданию секцией Ученого совета СОЮЗДОРНИИ Минтрансстроя СССР. Рассмотрены основные вопросы изысканий, проектирования и строительства...»

« ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ МОСКВА - 2007 УДК 550.3 ББК 26.21 Гуфельд И.Л., Сейсмический процесс. Физико-химические аспекты. Научное издание. Королёв, М.О.: ЦНИИМаш, 2007. 160 с. ISBN 978-5-85162-066-9 В книге обобщены данные мониторинга сейсмической опасности и рассмотрены причины неудач в прогнозе сильных коровых землетрясений. Показана...»

« АНАЛИЗА Москва Институт экономики 2012 Рубинштейн А.Я. Введение в новую методологию экономического анализа. – М.: Институт экономики РАН, 2012. – 58 с. ISBN 978 5 9940 0389-3 В настоящем докладе представлена попытка создания новой экономической методологии, предполагающей взаимодействие рыночной экономики с государственной активностью,...»