Міністерство освіти і науки України

Національний університет “Львівська політехніка”

Методичні вказівки

до курсової роботи

з дисципліни "Метрологія та вимірювання"

для студентів напряму підготовки 6.050202

“Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології”

Затверджено на засіданні кафедри автоматизації теплових і хімічних процесів Протокол № 12 від 06.03.2014 р

Львів – 2014

Методичні вказівки до виконання курсової роботи з дисципліни “Метрологія та вимірювання” для студентів напряму підготовки 6.050202 “Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології”/ Укл.: Р.Б. Брилинський, Г.Ф. Матіко. – Львів: Видавництво Львівської політехніки, 2014. – 26с.

Укладачі	Брилинський Р. Б., канд. техн. наук, доц., Матіко Г. Ф., канд. техн. наук, доц.
Відповідальний за випуск	Пістун Є. П., докт. техн. наук, проф.
Рецензенти	Фединець В.О., докт., техн. наук, доц. Химко О. М., канд. техн. наук, доц.

Мета курсової роботи: практичне засвоєння студентами основних теоретичних положень дисципліни "Метрологія, технологічні вимірювання та прилади, частина 1".

Під час виконання курсової роботи студент повинен усвідомити суть метрологічного забезпечення (МЗ) технологічних вимірювань та розробити МЗ системи автоматичного контролю конкретного технологічного параметра в умовах промислового виробництва.

1. Зміст курсової роботи

Курсову роботу студенти виконують на підставі завдання, виданого викладачем. Початковими даними для виконання курсової роботи є :

• система автоматичного контролю (САК) технологічного параметра (температури, масової чи об’ємної витрати, тиску чи розрідження, різниці тисків, рівня, концентрації чи будь-якого фізико-хімічного параметра) відповідного середовища (рідини чи газу);

• метод та діапазон вимірювання вказаного технологічного параметра;

• математична модель первинного вимірювального перетворювача (ПВП) для вимірювання технологічного параметра із зазначенням умов роботи та параметрів, необхідних для розрахунку його вихідного сигналу;

• число n результатів багаторазових спостережень вихідного сигналу ПВП.

Курсова робота складається з пояснювальної записки, що містить текстову частину, рисунки, схеми, графіки та програми розрахунків. Обсяг пояснювальної записки становить 20-30 аркушів формату А4. Записку оформляють згідно з діючими вимогами до оформлення текстових документів [1].

Зміст пояснювальної записки до курсової роботи:

Вступ

1. Опис основних елементів САК заданого технологічного параметра

2. Розрахунок вихідного сигналу ПВП та графік його статичної характеристики в заданому діапазоні зміни технологічного параметра;

3. Опрацювання результатів багаторазових вимірювань заданого технологічного параметра (значень вихідного сигналу ПВП).

4. Розрахунок сумарних похибок вимірювання ПВП і САК.

5. Опис установки для градуювання та перевірки ПВП або САК.

Висновки

Література

Додатки

У вступі необхідно розкрити сенс і висвітлити важливість метрологічного забезпечення технологічних вимірювань та пояснити, в чому полягає метрологічне забезпечення заданої системи автоматичного контролю.

В п.1 необхідно в стислій формі викласти суть заданого методу вимірювання технологічного параметра та його реалізацію. При цьому подається рисунок структурної схеми ланцюга вимірювання та описується принцип дії САК, починаючи від чутливого елементу, проміжних перетворювачів (ПП) (нормувального, підсилювального, дистанційного передавання тощо) і, закінчуючи вторинним приладом (ВП).

В п.2 необхідно розрахувати як мінімум для трьох точок діапазону вимірювання вихідний сигнал ПВП і побудувати графік його статичної характеристики. Якщо залежність вихідного сигналу ПВП від значень технологічного параметра є нелінійною, то розрахунок потрібно здійснити, як мінімум, додатково ще в двох проміжних точках діапазону вимірювання. Для розрахунків застосовується математична модель ПВП і значення параметрів, які подані в завданні до курсової роботи, або додатково розраховані чи визначені з довідникової літератури. Графік статичної характеристики ПВП з зазначенням масштабу та одиниць вимірювання вхідної та вихідної величин викреслюється в пояснювальній записці згідно з вимогами ЄСКД.

В п.3 згідно з ГОСТ 8.207-76 3 здійснюється опрацювання результатів багаторазових спостережень. Для цього студентові попередньо необхідно підібрати і погодити з викладачем ряд значень вихідного сигналу ПВП, який повинен містити n членів. Ці значення вихідного сигналу ПВП за величиною, крім одного або двох, не повинні відрізнятися більше, ніж на 3...5% від результату, розрахованого на базі математичної моделі при кінцевому значенні діапазону вимірювання технологічного параметра. Після цього студент згідно з ГОСТ 8.207-76 повинен вирахувати ряд статистичних характеристик результатів спостережень та перевірити ви:

3.1. Виявити та виключити з ряду результатів спостережень результати вимірювань, які сильно відрізняються від інших, або грубі похибки (промахи) згідно з методикою [8, 9], описаною нижче (див. табл. 1 додатку).

3.2. Вирахувати математичне сподівання (середнє арифметичне) виправлених результатів спостережень і прийняти його за результат вимірювання, а також моду та медіану. Вирахувати згідно з ГОСТ 8.207-76 оцінку середнього квадратичного відхилення результату спостереження (див. таблицю 2 у додатку 3) та оцінку середнього квадратичного відхилення результату вимірювання [4]. Вирахувати оцінки другого m₂, третього m₃ та четвертого m₄ центральних моментів розподілу, оцінки характеристик асиметрії і гостровершинності розподілу. Побудувати багатокутник розподілу.

3.3. Перевірити гіпотезу про те, що результати спостережень належать до нормального розподілу за допомогою складового критерію [3,4] (див. таблиці 3, 4 і 5 у додатку 3) та методики Пірсона [10].

3.4. Вирахувати довірчі межі випадкової похибки вимірювання ПВП на підставі виправленого ряду результатів спостережень та коефіцієнту Ст’юдента (див. таблицю 6 у додатку 3).

3.5. Вирахувати довірчі межі невиключеної систематичної похибки результату вимірювання ПВП.

3.6. Вирахувати довірчі межі похибки результату вимірювання ПВП, як композиції випадкової та систематичної складових похибок.

В п.4 на базі отриманої абсолютної похибки результату вимірювання ПВП потрібно вирахувати його зведену похибку та на її основі зі стандартного ряду значень вибрати і присвоїти ПВП відповідний клас точності. Після цього, враховуючи допустимі похибки або класи точності всіх засобів вимірювання, які утворюють ланцюг вимірювання САК, вирахувати сумарну похибку вимірювання САК. Сумарна похибка САК отримується квадратичним підсумовуванням відносних похибок ПВП, проміжних перетворювачів і вторинного приладу.

В п.5 потрібно розробити та накреслити структурну схему для градуювання та перевірки ПВП або цілої САК. На схемі показуються всі допоміжні засоби вимірювання. Для цього необхідно підібрати еталони мір чи взірцеві засоби вимірювання та способи передавання розмірів одиниць фізичних величин від цих засобів вимірювання до робочих даної САК. При цьому повинно забезпечуватися необхідне співвідношення між допустимими похибками або класами точності взірцевих та робочих засобів вимірювання.

У висновках студентові необхідно висвітлити основні результати, отримані в курсовій роботі. Зокрема, подати основні відомості про точність та якість вимірювання даного технологічного параметра за допомогою розробленої САК і на базі аналізу цих показників виробити відповідні пропозиції та рекомендації щодо покращення її метрологічних характеристик (зменшення впливу відповідних неінформативних параметрів, зміна умов роботи ПВП і САК, в тому числі динамічних, підбір допоміжних пристроїв або заміна методу вимірювання тощо).

Перелік використаної літератури необхідно подати в повному обсязі з дотриманням правил бібліографічного опису.