Метрологическое обеспечение стандартизации, сертификации и качества измерения значений физических величин

Размещено на http://www.allbest.ru/

Липецкий государственный технический университет

Кафедра прикладной математики

Курсовая работа

по метрологии стандартизации и сертификации

Метрологическое обеспечение стандартизации, сертификации и качества измерения значений физических величин

Студент Никитина А.В.

Липецк 2014

Содержание

Введение

1. Постановка задач исследования

1.1 Постановка задач исследования

2. Структурно-квалификационные модели

2.1 Классификация единиц измерений

2.2 Классификация видов измерений

2.3 Классификация средств измерений

3. Моделирование измерений

3.1 Погрешности

3.2 Оценка и обработка погрешности

4. Определение класса точности прибора

4.1 Класс точности

4.2 Определение класса точности маршрутизатора

4.3 Определение класса точности магнитоэлектрического прибора

4.4 Определение класса точности инфракрасного термометра “Кельвин”

4.5 Определение класса точности термоэлектрического измерителя температуры

4.6 Определение класса точности весов портативных

Выводы

Библиографический список

Аннотация

В курсовой работе произведен анализ единиц измерения, видов измерений, а также средств измерений. Были проведены исследования по оценке погрешностей единиц измерений и средств измерений. Была выполнена оценка погрешностей результатов измерений и средств измерений с использованием методов теории вероятностей, математической статистики, линейной алгебры и математического анализа.

Курсовая работа содержит четыре главы.

В первой главе производился постановка задачи исследования.

Во второй главе строится структурно-классификационная модель единиц измерения, видов измерений, а также средств измерений.

В третьей главе моделируются значения измерений, а так же проводится оценка погрешности измерений.

В четвертой проводится определение класса точности приборов и устанавливаются межповерочные интервалы средств измерений и время проведения калибровки.

Введение

Стандартизация, метрология и сертификация являются инструментами обеспечения качества продукции, работ и услуг - важного аспекта многогранной коммерческой деятельности.

Проблема качества актуальна для всех стран независимо от зрелости их рыночной экономики. Чтобы стать участником мирового хозяйства и международных экономических отношений необходимо совершенствование национальной экономики с учетом мировых достижений и тенденций.

Отставание национальных систем стандартизации и сертификации во многом предопределило те трудности, которые испытывают отечественные предприятия, производящие верхнюю одежду, в условиях современной конкуренции не только на внешних рынках, но и на внутреннем.

Стандартизация создает организационно-техническую основу изготовления высококачественной продукции, специализации и кооперирования производства, придает ему свойства самоорганизации.

Стандарт - это образец, эталон, модель принимаемые за исходные для сопоставления с ними других подобных объектов. Как нормативно-технический документ стандарт устанавливает комплекс норм, правил, требований к объекту стандартизации и утверждается компетентным органам.

1. Постановка задач исследования

В данной работе необходимо:

построить структурно-классификационные модели единиц измерений, видов измерений, а также средств измерений;

провести исследования по оценки погрешностей единиц измерений и средств измерений, используя представленные виды измерений;

смоделировать серии измерений (генератор случайных чисел);

смоделировать каждый из видов измерений;

для каждой выборки необходимо обосновать условие смоделированных значений;

выполнить оценку погрешностей результатов измерений и средств измерений с использованием методов теории вероятностей, математической статистики, линейной алгебры и математического анализа;

используя метрологические методы измерений, обработать полученные данные с целью установления зависимости изменения значений величин от внешних и внутренних факторов;

определить классы точности средств измерений;

установить межповерочные интервалы средств измерений и время проведения калибровки.

2. Структурно-квалификационные модели

В метрологии и технике единицы измерения (единицы физических величин, единицы величин[1]) используются для стандартизованного представления результатов измерений. Численное значение физической величины представляется как отношение измеренного значения к некоторому стандартному значению, которое и является единицей измерения. Число с указанием единицы измерения называется именованным.

Различают базовые единицы измерения, которые определяются с помощью эталонов, и производные единицы, определяемые с помощью базовых. Выбор величины и количества базовых единиц измерения может быть произвольным и определяется только традициями или соглашениями. Существует большое количество различных систем единиц измерения, которые различаются выбором базовых единиц измерения.

Государство, как правило, законодательно устанавливает какую-либо систему единиц. Метрология непрерывно работает над улучшением единиц измерения и базовых единиц и эталонов.

Чтобы изучить единицы измерений, виды измерений и средства измерений построим их структурно-классификационные модели.

2.1 Классификация единиц измерения

Рисунок 1. Структурно-классификационная модель единиц измерения



Рисунок 2. Структурно-классификационная модель единиц измерения.

2.2 Классификация видов измерения

Рисунок 3.Структурно-классификационная модель видов измерения.

2.3 Классификация средств измерения

Рисунок 4.Структурно-классификационная модель средств измерения.

3. Моделирование измерений

3.1 Погрешности

По форме представления

§ Абсолютная погрешность -- ДX является оценкой абсолютной ошибки измерения. Величина этой погрешности зависит от способа её вычисления, который, в свою очередь, определяется распределением случайной величины X_meas. При этом неравенство:

ДX > | X_meas ? X_true | (1)

где X_true -- истинное значение, а X_meas -- измеренное значение, должно выполняться с некоторой вероятностью близкой к 1. Если случайная величина X_meas распределена по нормальному закону, то, обычно, за абсолютную погрешность принимают её среднеквадратичное отклонение. Абсолютная погрешность измеряется в тех же единицах измерения, что и сама величина. [2]

§ Относительная погрешность -- погрешность измерения, выраженная отношением абсолютной погрешности измерения к действительному или измеренному значению измеряемой величины:

, . (2)

Относительная погрешность является безразмерной величиной, либо измеряется в процентах.

§ Приведённая погрешность -- погрешность, выраженная отношением абсолютной погрешности средства измерений к условно принятому значению величины, постоянному во всем диапазоне измерений или в части диапазона. Вычисляется по формуле

,*100 % (3)

где X_n -- нормирующее значение, которое зависит от типа шкалы измерительного прибора и определяется по его градуировке:

-- если шкала прибора односторонняя, то есть нижний предел измерений равен нулю, то X_n определяется равным верхнему пределу измерений;

-- если шкала прибора двухсторонняя, то нормирующее значение равно ширине диапазона измерений прибора.

Приведённая погрешность является безразмерной величиной, либо измеряется в процентах. [3]

По причине возникновения

§ Инструментальные / приборные погрешности -- погрешности, которые определяются погрешностями применяемых средств измерений и вызываются несовершенством принципа действия, неточностью градуировки шкалы, ненаглядностью прибора.

§ Методические погрешности -- погрешности, обусловленные несовершенством метода, а также упрощениями, положенными в основу методики.

§ Субъективные / операторные / личные погрешности -- погрешности, обусловленные степенью внимательности, сосредоточенности, подготовленности и другими качествами оператора.

В технике применяют приборы для измерения лишь с определённой заранее заданной точностью -- основной погрешностью, допускаемой в нормальных условиях эксплуатации для данного прибора.

Если прибор работает в условиях, отличных от нормальных, то возникает дополнительная погрешность, увеличивающая общую погрешность прибора. К дополнительным погрешностям относятся: температурная, вызванная отклонением температуры окружающей среды от нормальной, установочная, обусловленная отклонением положения прибора от нормального рабочего положения, и т. п. За нормальную температуру окружающего воздуха принимают 20 °C, за нормальное атмосферное давление 101,325 кПа. [4]

Обобщённой характеристикой средств измерения является класс точности, определяемый предельными значениями допускаемых основной и дополнительной погрешностей, а также другими параметрами, влияющими на точность средств измерения; значение параметров установлено стандартами на отдельные виды средств измерений. Класс точности средств измерений характеризует их точностные свойства, но не является непосредственным показателем точности измерений, выполняемых с помощью этих средств, так как точность зависит также от метода измерений и условий их выполнения. Измерительным приборам, пределы допускаемой основной погрешности которых заданы в виде приведённых основных (относительных) погрешностей, присваивают классы точности, выбираемые из ряда следующих чисел: (1; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0)*10ⁿ, где показатель степени n = 1; 0; ?1; ?2 и т. д. [4]

По характеру проявления

§ Случайная погрешность -- погрешность, меняющаяся (по величине и по знаку) от измерения к измерению. Случайные погрешности могут быть связаны с несовершенством приборов (трение в механических приборах и т. п.), тряской в городских условиях, с несовершенством объекта измерений (например, при измерении диаметра тонкой проволоки, которая может иметь не совсем круглое сечение в результате несовершенства процесса изготовления), с особенностями самой измеряемой величины (например при измерении количества элементарных частиц, проходящих в минуту через счётчик Гейгера).

§ Систематическая погрешность -- погрешность, изменяющаяся во времени по определённому закону (частным случаем является постоянная погрешность, не изменяющаяся с течением времени). Систематические погрешности могут быть связаны с ошибками приборов (неправильная шкала, калибровка и т. п.), неучтёнными экспериментатором.

§ Прогрессирующая (дрейфовая) погрешность -- непредсказуемая погрешность, медленно меняющаяся во времени. Она представляет собой нестационарный случайный процесс.

§ Грубая погрешность (промах) -- погрешность, возникшая вследствие недосмотра экспериментатора или неисправности аппаратуры (например, если экспериментатор неправильно прочёл номер деления на шкале прибора или если произошло замыкание в электрической цепи).

3.2 Оценка и обработка погрешностей

Для оценки погрешностей проведем исследование погрешности измерений.

Рисунок 5

К прямым видам измерений можно отнести измерения вольтметром.

Рассмотрим действие цифрового вольтметра с диапазоном измерения -199.9 ... +199.9 мВ.

Вольтметр собран по типовой схеме на микросхеме DA1 КР572ПВ2А (аналог ICL7107), которая выполняет функцию аналого-цифрового преобразователя (АЦП) с двойным интегрированием, автоматической коррекцией нуля и определением полярности входного сигнала. К выходу микросхемы непосредственно подключается 3.5-декадное цифровое табло с 7-сегментными светодиодными индикаторами типа АЛС321Б (АЛС324Б). Источник опорного напряжения (ИОН) +100 мВ собран по схеме резистивного делителя R1R2, подключаемого непосредственно к источнику питающего напряжения +5 В, который должен иметь достаточную стабильность. Режим работы АЦП определяется параметрами навесных элементов R4, R5, C1 - C4. Измеряемое напряжение подается на контакты IN+, IN-, потенциал которых может быть произвольным в пределах диапазона питающих напряжений. [3]

Вольтметром измерено 100 отсчетов напряжения в электрической цепи. Результаты измерений сгенерированы программой Microsoft Excel.

Рисунок 6. Расчеты в Microsoft Excel.

Вычислим среднее квадратическое отклонение в расчетах

(4)



Рисунок 7. Рассчеты в Microsoft Excel.

(5)

Используя формулу (5) найдем абсолютную погрешность

Рисунок 8. Расчеты в Microsoft Excel.

0,0027

(6)

Используя формулу (6) найдем относительную погрешность

Рисунок 9. Расчеты в Microsoft Excel.

0,035382

)

Используя формулу (7) найдем приведенную погрешность



Рисунок 10. Расчеты в Microsoft Excel.

3,538204

Найдем мат.ожидание, используя формулу(8).

(8)

На основе полученных в результате измерений данных построим графическую интерпретацию погрешностей.

Рисунок 11. График распределения вероятности отсчета измерительного прибора.



Рисунок 12. Графическая интерпретация погрешностей.

Рисунок 13. Графическая интерпретация погрешностей.

Поверкой средств измерений называют совокупность действий, выполняемых для определения и оценки погрешностей средств измерений. Цель поверки - выяснить, соответствуют ли точностные характеристики приборов значениям, указанным в технической документации, и пригодно ли средство измерения к применению. Вид поверки определяют в зависимости от того, какой метрологической службой проведена поверка, от характера поверки (инспекционная, экспертная), каков этап работы средства измерений (первичная, периодическая, внеочередная). Организацию и поверку средств измерений проводят согласно ГОСТ 8.002-86 и ГОСТ 8.513-84. [3]

На основе ГОСТ 8.002-86 и ГОСТ 8.513-84 можно сделать вывод, что данное средство измерения не нуждается в поверке и калибровке.

Расчет погрешности косвенных (безызбыточных, статических, технических, абсолютных, многократных) измерений.

Средство измерения - штангенциркуль с отсчетом по нониусу типа ШЦ-1 предназначен для наружных и внутренних измерений, а также для измерения глубин. Имеет шкалу одинарную в мм, или двойную мм/дюйм. Цена деления 0,05 или 0,02 мм. Имеет губки наружные для измерения наружных размеров и внутренние для измерения внутренних размеров, а также встроенный глубиномер. Длина губок стандартная. Типоразмеры: ШЦ-1-125, ШЦ-1-150, ШЦ-1-200, ШЦ-1-250, ШЦ-1-300. DIN 862. ГОСТ 166-89

Штангенциркуль. - мера для измерения длинны в диапазоне от 0 до 20 см с точностью до 0.01 мм. [3]

Штангенциркулем измерено 100 отсчетов длины. Итоговая длинна определяется суммой двух измеренных длин Результаты измерений сгенерированы программой Microsoft Excel.

Результаты измерения первой величины.

Рисунок 14. Расчеты в Microsoft Excel.

Вычислим среднее квадратическое отклонение в расчетах используя формулу(4).

Рисунок 15. Расчеты в Microsoft Excel.

Найдем абсолютную погрешность, используя формулу(5).

Рисунок 16. Расчеты в Microsoft Excel.

Найдем относительную погрешность, используя формулу(6).

Рисунок 17. Расчеты в Microsoft Excel.

Найдем приведенную погрешность, используя формулу(7).

Рисунок 18. Расчеты в Microsoft Excel.

Результаты измерения второй величины.

Рисунок 19. Расчеты в Microsoft Excel.

Вычислим среднее квадратическое отклонение в расчетах используя формулу(4).

Рисунок 20. Расчеты в Microsoft Excel.

Вычислим абсолютную погрешность, используя формулу(5).

Рисунок 21. Расчеты в Microsoft Excel.

Вычислим относительную погрешность, используя формулу(6).

Рисунок 22. Расчеты в Microsoft Excel.

Вычислим приведенную погрешность, используя формулу(7).

Рисунок 23. Расчеты в Microsoft Excel.

Среднеквадратичное отклонение для расчетной величины y рассчитывается по формуле:

(9)

у²_{y =} 0,013*0,01+0,01*0,01=0,00023

у _y = 0,015

Найдем мат. ожидание, используя формулу(8)

На основе данных измерений можно сделать вывод, что данный прибор не нуждается в поверке, т.к. его погрешности находятся в пределах нормы.

На основе данных построим графическую интерпретацию погрешностей.



Рисунок 24. График распределения вероятности отсчета измерительного прибора.

Рисунок 25. График распределения вероятности отсчета измерительного прибора.

Рисунок 26. Графическая интерпретация погрешностей.



Рисунок 27. Графическая интерпретация погрешностей.

Расчет погрешности совокупных (совместных, избыточных, статических, технических, абсолютных, многократных) измерений.

При совокупных и совместных измерениях искомые значения физических величин x и полученные в результате прямых или косвенных измерений значения физических величин y связаны между собой уравнениями вида f(x,y)=0

Совместные измерения - это проводимые одновременно измерения двух или нескольких неодноименных величин для нахождения зависимости между ними.

Примером совместных измерений является определение температурных коэффициентов и начального сопротивления для терморезисторного преобразователя.

Переходя к переменным можно получить систему уравнений, линейную относительно переменных X1, Х2, Х2.

Например - измерение толщины трех концевых мер на контактном длинномере.

Первым получают нулевой отсчет m0, опустив измерительный стержень на плоскость столика. Затем на столик прибора последовательно устанавливают образцы, опускают измерительный стержень и берут соответствующие отсчеты m1, m2 и m3, а затем соединяют оптическим контактом и помещают на столик все образцы сразу (один на другой) и берут отсчет m4. [1]

Рисунок 28.

Толщины h1, h2 и h3 концевых мер в этом случае рассчитываются по формулам:

Длинномером измерено 100 отсчетов глубины. Результаты измерений сгенерированы программой Microsoft Excel.

Результаты измерения величины.



Рисунок 29. Расчеты в Microsoft Excel.

Найдем среднее квадратическое отклонение, используя формулу(4).

Рисунок 30. Расчеты в Microsoft Excel.

Найдем абсолютную погрешность, используя формулу(5)

Рисунок 31. Расчеты в Microsoft Excel.

Найдем относительную погрешность, используя формулу(6)

Рисунок 32. Расчеты в Microsoft Excel.

Найдем приведенную погрешность, используя формулу(7)

Рисунок 33. Расчеты в Microsoft Excel.

Средняя квадратическая погрешность для совместного метода при измерении на длинномере[4]

На основе данных построим графическую интерпретацию.



Рис 31. График распределения вероятности отсчета измерительного прибора

Рис 32.Графическая интерпретация погрешностей.

Рис 33.Графическая интерпретация погрешностей.

Основываясь на данных измерениях можно сделать вывод, что данное средство измерений в поверке и калибровке не нуждается, т.к. его погрешности соответствуют нормам.

измерение погрешность маршрутизатор термометр

4. Определение точности прибора

4.1 Класс точности

Класс точности -- основная метрологическая характеристика прибора, определяющая допустимые значения основных и дополнительных погрешностей, влияющих на точность измерения.

Погрешность может нормироваться, в частности, по отношению к:

§ результату измерения (по относительной погрешности)

в этом случае, по ГОСТ 8.401-80 (взамен ГОСТ 13600-68), цифровое обозначение класса точности (в процентах) заключается в кружок.

§ длине (верхнему пределу) шкалы прибора (по приведенной погрешности)

Для стрелочных приборов принято указывать класс точности, записываемый в виде числа, например, 0,05 или 4,0. Это число дает максимально возможную погрешность прибора, выраженную в процентах от наибольшего значения величины, измеряемой в данном диапазоне работы прибора. Так, для вольтметра, работающего в диапазоне измерений 0 -- 30 В, класс точности 1,0 определяет, что указанная погрешность при положении стрелки в любом месте шкалы не превышает 0,3 В. Соответственно, среднее квадратичное отклонение s прибора составляет 0,1 В.

Относительная погрешность результата, полученного с помощью указанного вольтметра, зависит от значения измеряемого напряжения, становясь недопустимо высокой для малых напряжений. При измерении напряжения 0,5 В погрешность составит 20 %. Как следствие, такой прибор не годится для исследования процессов, в которых напряжение меняется на 0,1 -- 0,5 В.

Обычно цена наименьшего деления шкалы стрелочного прибора согласована с погрешностью самого прибора. Если класс точности используемого прибора неизвестен, за погрешность s прибора всегда принимают половину цены его наименьшего деления. Понятно, что при считывании показаний со шкалы нецелесообразно стараться определить доли деления, так как результат измерения от этого не станет точнее.

Следует иметь в виду, что понятие класса точности встречается в различных областях техники. Так в станкостроении имеется понятие класса точности металлорежущего станка, класса точности электроэрозионных станков (по ГОСТ 20551).

Обозначения класса точности могут иметь вид заглавных букв латинского алфавита, римских цифр и арабских цифр с добавлением условных знаков. Если класс точности обозначается латинскими буквами, то класс точности определяется пределами абсолютной погрешности. Если класс точности обозначается арабскими цифрами без условных знаков, то класс точности определяется пределами приведённой погрешности и в качестве нормирующего значения используется наибольший по модулю из пределов измерений. Если класс точности обозначается арабскими цифрами с галочкой, то класс точности определяется пределами приведённой погрешности, но в качестве нормирующего значения используется длина шкалы. Если класс точности обозначается римскими цифрами, то класс точности определяется пределами относительной погрешности.

Аппараты с классом точности 0,5 (0,2) начинают работать в классе от 5 % загрузки. а 0,5s (0,2s) уже с 1 % загрузки

Следует иметь в виду, что каждый, даже самый лучший прибор, имеет некоторую погрешность измерения. По степени точности приборы делят на 8 классов: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1; 1,5; 2,5; 4, причем самый точный прибор имеет класс 0,05. Погрешность тем меньше, чем ближе измеряемая величина к номинальному значению прибора. Поэтому предпочтительно использовать такие приборы, у которых во время измерения стрелка будет находиться во второй половине шкалы.

Средства измерений (СИ) имеют большое количество различного рода показателей и характеристик. Все средства измерений можно характеризовать некоторыми общими свойствами - метрологическими характеристиками. Различают статические и динамические характеристики СИ. Статические характеристики СИ возникают при статическом режиме его работы. Статический режим работы - это такой режим, при котором СИ воспринимает изменение входной величины и размеры измеряемой величины не изменяются во времени. К статическим метрологическим характеристикам СИ относятся: диапазон измерений; измеряемая, преобразуемая или воспроизводимая (для мер) величина; градировочная характеристика; чувствительность (коэффициент преобразования ИП); порог чувствительности; потребляемая мощность; входное и выходное сопротивления и др. Динамические характеристики ИП возникают при динамическом режиме его работы. Динамический режим работы - это такой режим, при котором средство ИП воспринимает изменение входной величины, и размеры измеряемой величины изменяются во времени. Динамическими характеристиками являются: операторная чувствительность, комплексная чувствительность, переходная характеристика, амплитудно-частотная и фазочастотная характеристики (АЧХ и ФЧХ) и др. Метрологическая характеристика - это характеристика одного из свойств средства измерений, влияющая на результат измерений и на его погрешность. Для каждого типа средств измерений устанавливают свои метрологические характеристики. Метрологические характеристики, устанавливаемые нормативно- техническими документами, называют нормируемыми метрологическими характеристиками, а определяемые экспериментально - действительными метрологическими характеристиками.

Рассмотрим основные метрологические характеристики СИ. Диапазон измерений - это область значений величины, в пределах которой нормированы допускаемые пределы погрешности средства измерений. Значения величины, ограничивающие диапазон измерений снизу и сверху (слева и справа), называют соответственно нижним пределом измерений или верхним пределом измерений. Нижний предел измерения (преобразования) реально не бывает равным нулю, так как он ограничивается обычно порогом чувствительности, помехами или погрешностями измерений. Диапазон измерений нельзя путать с диапазоном показаний средства измерений. Измеряемая, преобразуемая величина характеризует назначение ИП для измерения (преобразования) той или иной физической величины. Для каждого ИП устанавливается естественная входная величина, которая наилучшим образом воспринимается им на фоне помех, и естественная выходная величина, которая определяется подобным образом.

Например, естественной входной величиной терморезистивного ИП является температура, а естественной выходной величиной - сопротивление. Градуировочная характеристика средства измерения - это зависимость между значениями величин на входе и выходе средства измерений, полученная экспериментально.

Градуированная характеристика может быть выражена в виде формулы, графика или таблицы.

Для ИП нормируется номинальная статическая градуировочная характеристика YH = fH(X).Она приписывается средству измерений на основе анализа совокупности таких средств.

Чувствительность средства измерений - это свойство средства измерений, определяемое отношением изменения выходного сигнала этого средства к вызывающему его изменению измеряемой величины.[1]

Расчет класса точности средства измерения.

Абсолютная погрешность

Точность измерения оценивается обычно не абсолютной, а относительной погрешностью - выраженной процентным отношением абсолютной погрешности к действительному значению измеряемой величины:



Для оценки точности электроизмерительных приборов служит приведенная погрешность, определяемая следующим выражением

где - номинальное значение шкалы прибора, т.е. максимальное значение шкалы на выбранном пределе измерения прибора. Приведенная погрешность определяет класс точности прибора.

Числа, указывающие класс точности прибора г₀, обозначают наибольшую допустимую приведенную погрешность в процентах (г₀?г_{пр. max}). Т.е. при нормальной эксплуатации максимальное значение приведенной погрешности не должно превышать класс точности.[6]

4.2 Определение класса точности маршрутизатора

Маршрутизатор каналов связи РиМ 099.02

ОПИСАНИЕ:

Маршрутизатор каналов связи (МКС) РиМ 099.02 предназначен для конфигурирования каналов связи, согласования протоколов и обеспечения обмена данными счетчиков электрической энергии, концентраторов, ретрансляторов и других компонентов автоматизированных информационно-измерительных систем коммерческого и технического учета электроэнергии. Предназначен для использования в системе РМС2150.

Технические особенности

· Осуществление связи с устройствами по радиоканалу, интерфейсу PLC, RS-485 и сотовой связи GSM/GPRS;

· Обеспечение опроса устройств автоматизированных информационно-измерительных систем;

· Накопление и сохранение измерительной информации в энергонезависимой памяти;

· Накопление и сохранение данных о маршрутах передачи данных, номерах и типах используемых каналов;

· Накопление и сохранение журналов работы устройств;

· Передача данных по запросу на верхний уровень автоматизированных информационно-измерительных систем.

МКС отображает на ЖК-индикаторе

· Версию ПО/заводской номер МКС;

· Номера частотных каналов радиоинтерфейсов;

· Время, дату, день недели и температуру внутри корпуса;

· Уровень сигнала GSM, наименование сотового оператора;

· Напряжение питания приемопередатчиков PLС.

Таблица 1 Технические параметры

Номинальное напряжение, В	3х220/380
Полная мощность, потребляемая МКС, Вт, не более	60
Скорость обмена по PLC, Бод	2400
Дальность обмена по PLC, м	не менее 100
Мощность радиопередатчиков, мВт	не более 10
Скорость обмена по интерфейсу RS-485, кБод	от 4,8 до 115,2
Объем энергонезависимой памяти, кбайт	не менее 1024 (2048)
Масса, кг, не более	1,5
Габаритные размеры, мм, не более	290х180х95
Гарантия производителя, лет	3

Вычислим относительную погрешность:

Тогда приведенная погрешность будет равна:

Найдем значение наибольшей допускаемой приведенной погрешности и класса точности весов:

4.3 Определение класса точности магнитоэлектрического прибора

Цифровые частотомеры обеспечивают более высокую точность измерения, однако аналоговые частотомеры существенно проще, дешевле и доступнее цифровых. В некоторых случаях, например, при плавной подстройке частоты, следить за показаниями по цифровому частотомеру неудобно, тогда как аналоговый частотомер позволяет наблюдать динамику процесса.

Основным недостатком большинства конструкций аналоговых частотомеров является возрастание абсолютной погрешности измерения при расширении частотного диапазона в сторону высоких частот. Так, на базе стрелочного прибора класса точности 1.0, шкала которого имеет 100 делений, можно изготовить частотомер, обладающий в диапазоне 0-10 кГц погрешностью измерения 100 Гц, но в диапазоне 0...10 МГц тот, же частотомер будет иметь погрешность, уже в 1000 раз большую, т. е 100 кГц. Класс точности прибора заставляет нас ограничиваться при отсчете частоты всего двумя верными цифрами, что гораздо хуже, чем у цифровых частотомеров. Для решения этой проблемы можно использовать преобразование частоты, заменяя измерение неизвестной частоты измерением разности между ней к близкой к ней опорной частотой. Такое решение, однако, приводит к значительному усложнению конструкции частотомера В нем появляются селектор гармоник опорной частоты, преобразователи частоты и фильтры нижних частот. Все эти узлы содержат моточные изделия и требуют настройки. Стрелочный прибор при этом необходимо градуировать заново. При переходе с одного поддиапазона на другой измерительный прибор испытывает значительные токовые перегрузки. [3]

Вычислим относительную погрешность:

Тогда приведенная погрешность будет равна:

Найдем значение наибольшей допускаемой приведенной погрешности и класса точности весов:

4.4 Определение класса точности инфракрасного термометра “Кельвин”

Назначение

Прибор предназначен для дистанционного бесконтактного измерения температуры поверхности различных материалов по их собственному тепловому излучению. Позволяет контролировать температуру локальных зон на поверхности труднодоступных объектов и предметов, находящихся под высоким электрическим напряжением.

Область применения

Применяется в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства. Для предприятий электроэнергетики, тепловых сетей, коммунального хозяйства рекомендуется модель “КЕЛЬВИН - 400 ЛЦМ [(90;1.5) или (120; 2)]”.

Прибор имеет Сертификат об утверждении типа средств измерений № 3150 и внесен в Государственный реестр средств измерений под № 16957-98.

Особенности изделия

Инфракрасный термометр “Кельвин” в зависимости от модификации (табл.1) может быть оснащен различным типом прицельного устройства: визирной планкой - “Кельвин В”, оптическим прицелом - “Кельвин П”, лазерным целеуказателем - “Кельвин ЛЦ”. В зависимости от оптической системы, используемой в приборе, он может иметь различный показатель визирования (отношение расстояния до объекта к диаметру зоны измерения температуры на поверхности объекта в точке минимального поля зрения, см. рис. 1).

Прибор может быть оснащен светодиодным (СД) или жидкокристаллическим (ЖК) индикатором. Прибор обеспечивает индикацию разряда батарей питания и установку пороговой температуры со световой сигнализацией. Прибор имеет чётко сформированное поле зрения и обладает высоким показателем визирования при малых габаритах.

По желанию заказчика, могут быть изготовлены специальные модели прибора, обладающие расширенным диапазоном измеряемых температур (двумя диапазонами), аналоговым или цифровым выходами, с запоминанием максимального значения температуры (память на 64 значения измеряемых температур).[7]

Технические характеристики

Стандартные диапазоны измеряемых температур, °С:

-30…+200; -30…+400; -20...+600; +200…+1300; +500…+1500; +700…+1800; +800…+2200; -30…+1300; -20…+1600; -20…+1800

Предел допускаемой абсолютной основной погрешности: 1°С + 0,01·Т_изм °С

Разрешение по температуре: 1°С

Показатели визирования: 90, 120, 150, 180, 200, 250, 300

для высоких температур (+500…+1500 °С; +700…+1800 °С и выше): 400

для температур -30…+200 °С с разрешением 0,1 °С: 80

Электропитание

От встроенных элементов питания. Примерное время непрерывной работы: 15 ч. В зависимости от конструкции прибора:

- 3 В (2шт. х 1,5 В) (типоразмер АА) или

- 9 В (“Крона”).

От сетевого блока питания 220 В (Поставляется по дополнительному заказу).

Потребляемый ток не превышает, мА: 100

Условия эксплуатации

Температура окружающей среды

со светодиодным индикатором (СД): -20…+50°С

с жидкокристаллическим индикатором (ЖК): 0…+50°С

Габариты: 300х214х64 мм

(малогабаритный “Кельвин-ЛЦМ”: 197х165х60 мм)

Вес: 1.1 кг

малогабаритный “Кельвин-ЛЦМ”: 0.5 кг

Вычислим относительную погрешность:

Тогда приведенная погрешность будет равна:

Найдем значение наибольшей допускаемой приведенной погрешности и класса точности термометра:

4.5 Определение класса точности термоэлектрического измерителя температуры

ОПИСАНИЕ:

Контроль и измерение температуры жидких, твердых, газообразных и сыпучих сред, неагрессивных к материалу корпуса преобразователя;

Нижний предел измерения температуры -- -40 °С;

Верхние диапазоны измерения температуры -- +600 °С, +750 °С, +850 °С, +1100 °С, +1250 °С, +1350 °С, +1600 °С, +1700 °С;

Изготовление нестандартных термопреобразователей по эскизам и образцам заказчика (в том числе импортных производителей);

Возможно изготовление с нижним диапазоном измерения температуры от -200 °С;[4]

Вычислим относительную погрешность:

Тогда приведенная погрешность будет равна:

Найдем значение наибольшей допускаемой приведенной погрешности и класса точности термометра:

4.6 Определение класса точности портативных весов

Описание:

Эти весы легко взять с собой и использовать по назначению. Компактный размер и автономное питание минивесов облегчает их использование. Питание карманных весов чаще всего осуществляется с помощью нескольких батареек ААА.

К портативным весам можно отнести и Лабораторные весы или ювелирные весы, но на деле они чаще используются в стационарных условиях.

Поскольку портативные весы применяются для взвешивания мелких предметов, они имею довольно большую точность. Погрешность минивесов составляет около 0,05 грамма. Рабочий диапазон температур карманных электронных весов -10 +40 С°.[3]

Вычислим относительную погрешность:

Тогда приведенная погрешность будет равна:

Найдем значение наибольшей допускаемой приведенной погрешности и класса точности весов:

Выводы

В данной работе представлены структурно-классификационные модели единиц измерения, видов измерений, средств измерений, методов измерений. Смоделированы различные виды измерений с использованием необходимых для них средств измерений. Проведен анализ погрешностей графиков и описаний смоделированных результатов и на их основании дана оценка погрешности, как результатов измерений, так и средств измерений. Были найдены классы точности для пяти измерительных средств.

Библиографический список

1. В.Д. Горбоконенко, В.Е. Шикина Метрология в вопросах и ответах/ В.Д. Горбоконенко, В.Е. Шикина. - Ульяновск: УлГТУ, 2005. - 196 с.

2. Ю.В. Димов. Метрология, стандартизация и сертификация. Автор: Ю.В. Димов. - Ульяновск: УлГТУ, 2007. - 368 с.

3. Савчук В.П. Обработка результатов измерений. Физическая лаборатория. Ч1: Учеб. пособие для студентов вузов. -- Одесса: ОНПУ, 2002. -- 54 с. ил.

Размещено на Allbest.ru