Введение

В.1. ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА

В.2. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

В.3. САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА

И КОНТРОЛЬ ЗНАНИЙ СТУДЕНТОВ

В.4. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ

С давних пор человечество пользуется всевозможными средствами измерений. Смотрим ли мы на термометр или на часы, следим ли за стрелкой спидометра или весов  так или иначе мы занимаемся оценкой количественной информации, то есть измерениями. Чтобы оценить результаты эксперимента или качество продукции, потребляемой энергии или энергоносителя, поддерживать требуемый режим технологического процесса, нужно, прежде всего, получить точную количественную информацию о значении физической величины. А получить такую информацию можно только с помощью измерений. Особо важную роль измерения играют в научных исследованиях и на производстве. В наше время на измерения и контроль приходится не менее десятой доли общественного труда. А в сферах деятельности человека, например, при разработке, производстве и эксплуатации автоматических систем, радиоэлектронной, авиационной и космической техники, их доля составляет от 40 до 70 % всех трудовых затрат.

Цели и задачи изучения дисциплины  формирование грамотного подхода к постановке экспериментов, обоснованному выбору и корректной эксплуатации контрольно-измерительной техники, правильной интерпретации и обработке результатов измерений на основе принципов прикладной метрологии и квалиметрии.

После изучения дисциплины необходимо знать

 Основные термины и определения в области прикладной метрологии.

 Методы и средства измерений и их метрологические характеристики.

 Способы нормирования погрешностей средств измерений.

 Принципы оценки погрешностей, прямых и косвенных измерений.

 Принципы работы, уравнения шкал аналоговой измерительной техники.

 Принципы работы, структурные схемы цифровых измерительных приборов.

 Назначение и возможности измерительных систем и измерительных комплексов.

После изучения дисциплины необходимо уметь

 Решать задачи по постановке измерительных экспериментов.

 Пользоваться нормативно-технической документацией на рабочие средства измерений.

 Обрабатывать результаты лабораторных экспериментов.

 Выбирать средства измерений для целей контроля технологических операций и оценки качества изделий.

В.1. Историческая справка

История развития метрологии, как науки о высокоточных измерениях и собственно – измерений при научных исследованиях и на производстве неразрывно связана с историей развития всех областей техники.

Известно, что процесс познания окружающей нас природы заключается в переходе от простого созерцания к абстрактному мышлению. А в процессе познания практика есть критерий истины. Поэтому не случайно имеют до сих пор глубокое поучительное значение слова Д. И. Менделеева – “Наука начинается с тех пор, как начинают измерять”. Не случайно, поэтому, все достижения науки и техники немедленно использовались для создания новых методов и средств измерений различных физических величин.

Таким образом совершенство метрологии, измерений и контроля обязано достижениям науки и техники, и в то же время достижения науки и техники во многом определяются возможностями не только экспериментальной базы и испытательного оборудования, но и – прикладной метрологии и измерений. Например, Г. Ом при открытии в 1826 г. закона, носящего его имя, для относительного измерения силы тока использовал открытое в 1820 г. А. Ампером влияние проводника с током на магнитную стрелку.

Достойное место в истории развития метрологии и измерений занимают русские ученые. Первый электроизмерительный прибор – электрометр был создан русским ученым Г. В. Рихманом в 1745 г. В 1749 г., в сконструированном М. В. Ломоносовым электроизмерительном приборе была впервые применена противодействующая пружина.

Большое значение для развития метрологии имели труды основоположника русской метрологии Ф. И. Петрушевского, написавшего первый в России учебник по Основам метрологии.

В 1890 – 1910 гг. выдающимся русским инженером – электротехником М.О. ДоливоДобровольским были разработаны электромагнитные амперметры и вольтметры, индукционный измерительный механизм для счетчиков электрической энергии и ферродинамический ваттметр.

А. Г. Столетов впервые предложил для характеристики намагничивания ферромагнитных материалов использовать кривую намагничивания.

Огромно значение работ в области становления отечественной научной и прикладной метрологии Д. И. Менделеева. В 1900 г. Д. И. Менделеев, будучи управляющим Главной палаты мер и весов (ныне НПО им. Д. И. Менделеева, г. Санкт – Петербург), основал лабораторию эталонов электрических единиц, где основоположником современной метрологии, профессором М. Ф. Маликовым были созданы первые эталоны Ома и Вольта. Благодаря работам русских метрологов, подготовивших научную и техническую базу, в сентябре 1918 г. Совнарком РСФСР принял декрет о введении прогрессивной метрической системы мер. Это значительно облегчило переход нашей страны на международную систему единиц SI, которая была принята к внедрению во всех областях науки, техники, образования и в торговле в 1962 г.

В настоящее время измерительная техника развивается в следующих направлениях:

- повышается точность, надежность и быстродействие, расширяются рабочие диапазоны, улучшаются конструкции измерительных средств;

• в ряде измерительных приборов кроме отсчитывающих и записывающих устройств предусматриваются различные устройства сигнализации определенных значений измеряемой или контролируемой величины и выработки сигналов автоматического управления объектом;

• разрабатываются измерительные приборы с микропроцессорами, измерительноинформационные системы и измерительно-вычислительные комплексы;

• расширяется состав агрегатированного комплекса средств электроизмерительной техники (АСЭТ), входящего в Государственную систему приборов (ГСП), и отвечающего требованиям всех видов совместимости (конструктивной, информативной, метрологической, энергетической, эксплуатационной и программной).

Особенно перспективны электронные измерительные средства, обеспечивающие высокие требования к измерениям. Например, экстремальный характер условий, в которых находится интересующий нас объект (высокие и низкие температуры и давления, агрессивные среды, крайне малые или, наоборот, очень высокие скорости протекания процессов, широкий диапазон измеряемых величин и т. п.).

В.2. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Программный материал включает изучение следующих тем.

 Понятие о метрологии и измерении физических величин. Краткий исторический обзор развития метрологии и измерительной техники. Значение измерений и контроля в экспериментах, при испытаниях, в системах электроснабжения, на производстве, при технической диагностике и прогнозировании состояния сложных объектов, при оценки качества продукции.

 Основные метрологические термины, определения и их стандартизация. Основные и специальные разделы метрологии. Задачи научной, прикладной и законодательной метрологии. Развитие специальных разделов – техническая диагностика, квалиметрия, сертификация.

 Определение измерений и контроля как информационных процедур. Требования к измерениям и контролю. Структурные схемы. Понятие о качестве измерения и достоверности контроля.

 Классификация измерений по различным признакам. Методы измерений, их сравнительный анализ. Достоинства методов сравнения.

 Иерархия средств измерений по точности. Назначение и виды эталонов и образцовых средств измерений. Группы рабочих средств измерений.

 Метрологические параметры и характеристики рабочих средств измерений. Способы нормирования основных и дополнительных погрешностей средств измерений. Классы точности средств измерений. Градуировка, поверка, калибровка, юстировка средств измерений.

 Функции Госкомитета по стандартизации, метрологии и сертификации. Виды нормативно-технической документации в области прикладной метрологии. Структура передачи единиц физических величин от эталонов к рабочим средствам измерений.

 Классификация погрешностей измерений по различным признакам. Способы обнаружения исключения и уменьшения систематических погрешностей. Оценка погрешностей прямых и косвенных измерений. Принципы обработки результатов статистических наблюдений. Способы представления результатов измерений.

 Виды, уровни и структурные схемы контроля. Метрологические и технико-экономические характеристики контроля. Способы нормирования контролируемых параметров.

 Принципы действия, уравнения шкал, области применения, погрешности приборов электромеханической группы: магнитоэлектрических, электромагнитных, электродинамических, индукционных, электростатических.

 Аналоговые приборы с преобразователями: выпрямительные, электронные. Измерительные возможности классных электронных осциллографов, калибраторы вертикального и горизонтального отклонений.

 Метрологические и эксплуатационные достоинства приборов сравнения. Мостовые средства измерения R, L и С. Приборные и методические погрешности. Эксплуатационные достоинства автоматических мостов с регистраторами.

 Потенциометры постоянного и переменного тока с ручным и автоматическим управлением.

 Методы и средства измерения параметров магнитных полей.

 Метрологические и эксплуатационные достоинства ЦИП. Принципы преобразования сигналов в АЦП. Структурные схемы цифровых частотомеров и мультиметров.

 Виды информационно-измерительных систем. Их функциональные возможности и области применения.

 Понятие о качестве продукции, процессов, товаров и услуг. Группы и подгруппы показателей качества, применяемых в квалиметрии и при сертификации. Интегральные показатели, их области применения и способы вычисления.

 Роль стандартизации в управлении качеством и при сертификации продукции и услуг. Понятие о системах управления качеством и системах контроля качества через сертификацию. Категории статистических методов оценки качества.

 Понятия о добровольной и обязательной сертификации, о сертификатах соответствия и знаках соответствия. Согласование отечественных систем сертификации с системами ЕС и с международными стандартами по качеству.

В.3. САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА И КОНТРОЛЬ ЗНАНИЙ СТУДЕНТОВ

Самостоятельная работа студентов включает изучение материала учебного пособия и выполнение двух контрольных работ.

Варианты контрольных работ приведены в рабочей тетради, которая прилагается к данному учебному пособию.

Контроль знаний студентов осуществляется на основании тестирования. Тесты приведены в рабочей тетради.

В.4. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

1. Электрические измерения. Общий курс / Под ред. И. В. Фремке.- М.: Энергия, 1980. - 391 с.

2. Основы метрологии и электрические измерения / Под ред. Е. М. Душкина. - Л. : Энергоатомиздат, 1987. - 480 с.

3. Куликовский К. Л., Купер В. А. Методы и средства измерений. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 448 с.

4. Электрические измерения: Учеб. пособие для вузов / Под ред. В. Н. Малиновского. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 416 с.

5. Евтихиев Н. Н. и др. Измерение электрических и неэлектрических величин: Учеб. пособие для вузов. - М.: Энергоатомиздат,1990. - 352 с.

6. Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Метрология» / Воронеж. гос. техн. ун-т; Сост. Л. И. Якименков. - Воронеж. 1997.

7. Тартаковский Д.Ф. Метрология, стандартизация и технические средства измерений: Учеб. для вузов/ Д.Ф. Тартаковский, А.С. Ястребов. – М.: Высш. шк., 2002. – 205 с.

8. Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация» для студентов специальности 180100 «Электромеханика»/ Воронеж. гос. техн. ун-т; Сост. Л.И. Якименков. Воронеж, 2004. – 42 с.

1 ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ