Зміст змістових модулів

1.1 Метрологія як предмет. ЗВТ та їх основні характеристики.

Предмет курсу “Метрологія , стандартизація, сертифікація та акредитація.” Закон України “Про метрологію та метрологічну діяльність”. Метрологія – наука про вимірювання. Фізичні основи, методи вимірювань. Засоби вимірювальної техніки (ЗВТ). Види ЗВТ, їх характеристики. Метрологічні характеристики (МХ) ЗВТ.

1.2 Основи стандартизації

Стандартизація. Основні терміни. Теоретичні підстави стандартизації. .Принципи та модулі стандартизації. Категорії та види нормативних документів стандартизації. Стандарти та системи якості: ISO 9000: 2000; ISO 9001: 2000; ISO 9004: 2000. Організація робіт із стандартизації. Основні визначення, види та методи стандартизації.

3. Обробка результатів вимірювання фізичної величини

Довірча ймовірність, довірчі границі похибок результату вимірювання. Особливості визначення похибки непрямих вимірювань. Сукупні та сумісні вимірювання. Статистична обробка результатів вимірювань з багаторазовими спостереженнями. Невизначеність результатів вимірювання.

Вимірювання параметрів періодичних процесів. Параметри періодичних процесів. Електронні вольтметри, назва, класифікація. Вольтметри СКЗ, СВЗ, та ПЗ. Визначення похибок опосередкованих вимірювань коефіцієнтів амплітуди та форми. Цифрові вольтметри. Види аналого-цифрових перетворювачів.

Методи аналізу форми і спектру електричних сигналів. Основи візуалізації процесів. Осцилограф, структурна схема, процеси, органи керування. Застосування осцилографа для дослідження форми сигналів. Види розгорток осцилографа та їх синхронізація. Вимірювання енергетичних та часових параметрів процесів. Метрологічне забезпечення універсальних осцилографів та оцінка похибки результатів осцилографічних вимірювань

Теми практичних занять модуля 1

	Тема	годин
1	Розрахунок параметрів напруги інформаційних сигналів за допомогою електронних вольтметрів	2
2	Державна система забезпечення єдності вимірювань. Метрологічне забезпечення вольтметрів та оцінка похибок непрямих вимірювань при експериментальних дослідженнях параметрів періодичних напруг складної форми.	2
3	Державна система забезпечення єдності вимірювань. Елементи метрологічного забезпечення дослідження форми електричних процесів.	2
4	Державна система забезпечення єдності вимірювань. Метрологічне забезпечення вимірювального контролю рівня та загасань.	2
5	Визначення приписаних характеристик похибок вимірювань при контролі якості продукції на відповідність вимогам НТД.
6	Порядок визначення шкал із застосуванням рядів переважних чисел у стандартизації.
	Усього:	8

Перелік лабораторних робіт модуля 1

	Тема	годин
1	Експериментальне дослідження параметрів періодичних напруг складної форми з використанням вольтметрів та оцінка похибок непрямих вимірювань	4
2.	Вимірювання параметрів електричних сигналів за допомогою осцилографа	4
	Усього:	8

Вхідні вимоги до вивчення лабораторних робіт та виконання індивідуального завдання:

Зміст знань: Матаналіз, диференціальне та інтегральне числення. Вимірювання фізичної величини. Прямі , непрямі, сукупні та спільні способи вимірювання. Принципи та методи вимірювань Метрологічні характеристики засобів вимірювальної техніки. Класи точності. Похибки вимірювань параметрів сигналів. джерела похибок ЗВТ

Зміст умінь: Обробка прямих та непрямих вимірювань, визначення абсолютної та відносної похибки вимірювань.

Вихідні знання та уміння з виконання лабораторних робіт та індивідуального завдання

Зміст знань: параметри періодичних процесів; вимірювання параметрів періодичних процесів; електронні вольтметри, їх класифікація. Визначення похибок непрямих вимірювань коефіцієнтів амплітуди та форми .

Зміст умінь: виконувати вимірювання параметрів періодичної напруги складної форми за допомогою вольтметрів з різними типами ВПН та розрахувати похибки непрямих вимірювань коефіцієнтів амплітуди та форми, визначати експериментально та теоретично придатність до експлуатації електронних вольтметрів.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №1

ДОСЛІДЖЕННЯ ПОХИБКИ ЗАСОБІВ|коштів| ВИМІРЮВАЛЬНОЇ ТЕХНІКИ

1.Мета|ціль| роботи.

1.1.Дослідити основні види похибок, визначення похибок, джерела їх виникнення і способи виразу|вираження|.

1.2. Експериментально визначити абсолютну і відносну похибки засобу|кошту| вимірювальної техніки (ЗВТ). Встановити, чи знаходиться|перебуває| похибка приладу в межах, що допускаються його класом точності.

1.3. Дослідити залежність похибки від значення вимірюваної фізичної величини (ФВ|) для заданої межі вимірювання|виміру|.

2.Ключові|джерельні| положення|становища|.

2.1.При будь-якому ступені|мірі| досконалості і точності вимірювальної апаратури, раціонально спланованій методиці вимірювань|вимірів|, ретельності виконання вимірювальних операцій результат вимірювань|вимірів| відрізняється від істинного значення ФВ|. Інакше кажучи, при всякому|усякому| вимірюванні|вимірі| неминучі обумовлені різноманітними|всілякими| причинами відхилення результату вимірювання|виміру| від істинного значення вимірюваної величини. Ці відхилення називають похибками вимірювань|вимірів|.

Не маючи в своєму розпорядженні інформації про характер|вдачу| і значення похибки вимірювання|виміру|, останнє не можна вважати|лічити| достовірним. Тому оцінка похибок і, якщо можливо, їх виключення|виняток| або зменшення їх впливу на результати вимірювань|вимірів| є|з'являється,являється| неодмінною частиною|часткою| вимірювальної процедури.

2.2. Щоб правильно оцінювати похибки, слід ясно представляти|уявляти| причини їх виникнення, розуміти, до якого вигляду|виду| відноситься дана складова похибки вимірювань|вимірів|. Це приводить|призводить,наводить| до необхідності класифікації похибок. Їх можна класифікувати за наступними|слідуючими| ознаками:

- по доданках вимірювання|виміру| розрізнятимемо: похибку відтворення одиниці ФВ|, або, інакше, похибку міри; похибку перетворення; похибку порівняння; похибку фіксації результату порівняння на відліковому пристрої|устрої|;

- унаслідок|внаслідок| ( по джерелу) виникнення похибки вимірювань|вимірів|: методична складова похибки вимірювань|вимірів|, що походить від недосконалості методу вимірювань|вимірів|;

- інструментальна (апаратурна) складова похибки вимірювань|вимірів|, обумовлена похибками вживаних ЗВТ. Вона залежить від схеми і якості виконання перетворюючих елементів, похибки показуючого приладу, стану засобу|кошту| вимірювання|виміру| в процесі його експлуатації;

- енергетична складова похибки вимірювань|вимірів|, обумовлена споживанням|вжитком| ЗВТ потужності від об'єкту дослідження, до якого воно підключається;

- похибка, що породжується виходом неінформативних параметрів досліджуваного сигналу за межі, що допускаються характеристиками ЗВТ;

- зовнішня, обумовлена зовнішніми по відношенню до приладу впливами, тобто умовами, в яких проводяться вимірювання|виміри|;

- суб'єктивна, виникаюча унаслідок|внаслідок| неправильного вибору моделі (класифікації), недосконалість органів чуття оператора, а також його недбалості або недостатньої уваги в процесі вимірювань|вимірів| і фіксації їх результатів.

- за умовами застосування|вживання| ЗВТ – основна і додаткова похибки. Перша має місце за нормальних умов (навколишня|довколишня| температура, відносна вологість|вогкість|, атмосферний тиск|тиснення|, напруга|напруження| живлення|харчування|, частота змінного струму|току|, навантаження, вхідна і вихідна потужність і ін.), обумовлених ДСТУ, а також галузевими стандартами і технічними умовами; друга з'являється|появляється| при відхиленні умов експлуатації ЗВТ від нормальних, тобто викликана|спричинена| відхиленням однієї з впливаючих величин від нормального значення або виходом її за межі нормальної області значень;

- залежно від характеру|вдачі| поведінки вимірюваної ФВ| в процесі вимірювання|виміру| –статична і динамічна похибки ЗВТ. Статична виникає при вимірюванні|вимірі| незмінної ФВ|, динамічна - при вимірюванні|вимірі| ФВ, що змінюється | в процесі вимірювання|виміру|;

- по закономірності прояву|вияву| – систематична і випадкова похибки. Систематична складова похибки ЗВТ зберігає постійне значення і знак або виявляється з|із| певною закономірністю при повторних вимірюваннях|вимірах| одного і того ж значення ФВ| (наприклад, похибка градуювання шкали, температурна похибка і т.п.); випадкова складова змінюється випадковим чином при повторних вимірюваннях|вимірах| одного і того ж значення ФВ|, тобто похибка, значення і знак якої не можуть бути точно передбачені|пророчені| (наприклад, дрейф на виході підсилювача постійного струму|току| вольтметра; похибки, обумовлені дією флуктуаційних перешкод і т. п.);

- залежно від способу виразу|вираження| мають місце три різновиди похибок ЗВТ - абсолютна, відносна і приведена.

Абсолютна похибка виражається|виказується,висловлюється| в одиницях вимірюваної ФВ| (вольтах, ватах, герцах і т. п.). Для вимірювального приладу вона є різницею між показаннями приладу Х та істинним значенням Х₀ вимірюваної величини:

Δ = Х – Х₀ (2.1)

Істинним називають значення ФВ|, яке ідеальним чином відображає|відбиває| в якісних і кількісних відносинах відповідну властивість об'єкту дослідження. Оскільки істинне значення залишається невідомим, на практиці користуються дійсним значенням ФВ|, під яким розуміють значення, знайдене експериментальним шляхом|колією,дорогою| і що настільки наближається до істинного значення, що для даного завдання|задачі| може бути використано замість нього.

Відносна похибка визначається як відношення|ставлення| абсолютної похибки до істинного значення вимірюваної ФВ|:

·100%, (2.2)

Оскільки результат вимірювання|виміру| Х звичайно мало відрізняється від істинного значення Х₀, то на практиці в (2.2) підставляють замість Х₀ число Х. Або ця ж похибка може бути визначена по наступній|слідуючій| формулі, яка, найчастіше, застосовується для цифрових приладів:

(2.3)

де c|із| і d виражаються|виказуються,висловлюються| у відсотках|процентах| і обираються з|із| відповідного ряду|лави,низки| чисел, встановленого|установленого| ДСТУ

Х_k – кінцеве|скінченне| значення діапазону вимірювання|виміру| ЗВТ.

Приведена похибка — відношення|ставлення| абсолютної похибки до нормуючого значення:

·100% (2.4)

Нормуюче значення Х_N для приладів з|із| рівномірною, практично рівномірною або ступінною|поважною| шкалою приймають рівним:

а) кінцевому|скінченному| значенню шкали (встановленої|установленої| межі вимірювань|вимірів|), якщо нульова відмітка знаходиться|перебуває| на краю або поза|зовні| шкалою;

б) сумі кінцевих|скінченних| значень шкали без урахування знаку, якщо нульова відмітка розташована|схильна| усередині робочої частини|частки| шкали;

в) різниці кінцевого|скінченного| і початкового значень шкали приладу, якщо умовний нуль знаходиться|перебуває| поза|зовні| межами шкали;

г) довжині шкали (в мм., см., поділ.) при різко нерівномірній шкалі ЗВТ.

Завершуючи класифікацію похибок, представляється корисним звернути увагу на те, що ступінь|міра| інтересу різних фахівців|спеціалістів| до того або іншого виду похибки неоднаковий і залежить від вирішуваної вимірювальної задачі.

2.3. Узагальненою характеристикою ЗВТ є|з'являється,являється| його клас точності.

Згідно ДСТУ класом точності ЗВТ називають характеристику ЗВТ, визначену межами основної і додаткової похибки (а також іншими властивостями ЗВТ, що впливають на точність), що припускається, значення якої встановлюються в стандартах на окремі види ЗВТ. Слід підкреслити, що клас точності приладу характеризує його властивості відносно точності, але|та| не є|з'являється,являється| безпосереднім показником точності вимірювань|вимірів|, що проводяться за допомогою цього приладу.

Клас точності приладу виражається|виказується,висловлюється| числом з|із| ряду|лави,низки| чисел, затверджених ДСТУ. Це наступний|слідуючий| ряд|лава,низка|: (1; 1,5; 2; 2,5; 4; 5)·10 ⁿ, де n = +1; 0; -1; -2; і т.д. Існує чотири способи виразу|вираження| класу точності.

1-й спосіб. Клас точності позначений просто числом. Наприклад, 4,0 означає, що нормується граничне значення приведеної похибки і _прив. = 4%.

2-й спосіб. Клас точності позначений також числом, але |та|4. У такий спосіб|в такий спосіб| позначають|значать| ЗВТ з|із| різко нерівномірною шкалою, у|в,біля| якого Х_N виражено|виказано,висловлено| в одиницях довжини шкали (мм, см).

3-й спосіб. Клас точності позначений також числом, але|та| 4 . В цьому випадку нормується граничне значення відносної похибки, тобто _гран. = 4%.

4-й спосіб. Клас точності позначений відношенням|ставленням| чисел c/d , де c|із| – приведена похибка в кінці|у кінці,наприкінці| діапазону вимірювання|виміру| ЗВТ (_прив. = с|із|), d - приведена похибка на початку діапазону вимірювання|виміру| ЗВТ.

3. Ключові|джерельні| питання.

3.1. Що називається похибкою ЗВТ?

3.2. За якими ознаками класифікуються похибки?

3.3. Що називається систематичною і випадковою похибками?

3.4. Що називається статичною і динамічною похибками?

3.5. Пояснити походження основної і додаткової похибок.

3.6. Пояснити джерела виникнення похибок.

3.7. Вкажіть способи виразу|вираження| похибок ЗВТ.

3.8. Дайте визначення кожної з трьох похибок ЗВТ.

3.9. Що називається класом точності ЗВТ?

3.10. Перерахувати способи виразу|вираження| класів точності ЗВТ.

4. Домашнє|хатнє| завдання|задавання|.

4.1. У звіт по лабораторній роботі записати відповіді на ключові|джерельні| питання.

4.2. Для заданого приладу і заданої викладачем межі вимірювання|виміру| визначити абсолютну і відносну похибки в числових точках шкали. Дані розрахунків звести в табл.4.1.

Таблиця 4.1.

Тип приладу... Клас точності ... Межа вимірювання|виміру| ...

Контрольні точки (відлік)	Показання	Абсолютна похибка, ∆	Відносна похибка,

5. Лабораторне завдання|задавання|

5.1. Зібрати|повизбирувати| схему вимірювання|виміру|.

5.2. Провести вимірювання|виміри| за допомогою досліджуваного і зразкового приладів в контрольованих точках|точках|. Дані вимірювань|вимірів| занести в табл.5.1.

Таблиця 5.1.

Досліджуваний прилад		Робочий еталон	Абс. похибка, Δ	Відносна похибка, δ
Відлік |поділки,розподілу,поділу|	Показання|показники,показання|	Показання |показники,показання|

6. Протокол лабораторної роботи № ...назва ...

6.1. Мета|ціль| експерименту.

6.2. Перелік використовуваної апаратури в таблиці 6.1.

Таблиця 6.1

Найменування приладу	Тип	Заводський номер	Метрологічні характеристики
			Клас точності	Діапазон вимірювання	Діапазон частот

6.3. Схема вимірювання|виміру|.

6.4. Результати лабораторної роботи у вигляді графіків залежності

∆= f (U) і = f (U) (розрахункові по табл.4.1 і експериментальні по табл.5.1).

6.5. Висновки|виведення| про оптимальний вибір межі вимірювання|виміру| і відповідність досліджуваного приладу його класу точності.

Перелік літератури

1. Коломієць Л.В., Козаченко М.Т. і ін. Метрологія у|в,біля| галузі зв’язку|.

Книга 1. – Одеса, Стандарт', 2006.

2. Хромой Б.П., Кандинов А.В. и др. Метрология, стандартизация и измерения в технике связи. – М.: Радио и связь, 1986.