Рабочая программа учебной дисциплины "Метрология, стандартизация и сертификация"

Вид материала

Содержание

Подобный материал:

1 2 3

1806 МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Рабочая программа учебной дисциплины "Метрология, стандартизация и сертификация" предназначена для реализации государственных требований к минимуму содержания и уровню подготовки выпускников по специальностям среднего профессионального образования (СПО) и является единой для всех форм обучения, а также для всех видов и типов образовательных учреждений, реализующих профессиональные основные образовательные программы среднего профессионального образования.

Учебная дисциплина "Метрология, стандартизация и сертификация" является общепрофессиональной и направлена на формирование у студента представления о научном, методическом и организационном обеспечении работ в области метрологии, стандартизации и сертификации.

В результате освоения программы дисциплины студент должен:

иметь представление:

о роли и месте знаний по дисциплине при освоении профессиональной основной образовательной программы по специальности и в сфере профессиональной деятельности техника;
о методах и средствах достижения требуемой точности и единства измерений;
об организации метрологического обеспечения производства;
о разработке и применении стандартов в практической деятельности специалистов;
о подтверждении соответствия товаров и услуг требованиям действующих российских и международных нормативных документов посредством их сертификации.

знать:

нормативно-правовые основы метрологии, стандартизации и сертификации.

Изложение учебного материала следует проводить руководствуясь международной, межгосударственной и национальной системой стандартизации и сертификации.

Преподавание дисциплины необходимо осуществлять в тесной взаимосвязи с другими общепрофессиональными и специальными дисциплинами. Использование межпредметных связей обеспечивает приемственность изучения материала, исключает дублирование, позволяет рационально распределять время.

При изложении материала необходимо соблюдать единство терминологии, обозначений единиц измерения в соответствии с действующими стандартами.

При изучении учебной дисциплины необходимо постоянно обращать внимание студентов на ее прикладной характер, где и когда изучаемые теоретические положения и практические умения могут быть использованы в будущей практической деятельности.

Для закрепления теоретических знаний и приобретения необходимых практических навыков и умений проводятся практические занятия.

ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

В процессе изучения дисциплины каждый студент – заочник должен выполнить домашнюю контрольную работу. Контрольная работа состоит из теоретических вопросов и задач.

При выполнении контрольной работы студент должен соблюдать следующие требования:

К выполнению работы следует приступать только после тщательного изучения соответствующих разделов.
Контрольную работу следует выполнять в отдельной тетради. Работа должна быть написана грамотно, разборчиво.
Тексты контрольных вопросов необходимо выписывать полностью, подчеркнуть. Обязательно оставить поля для замечаний преподавателя; проставлять номера страниц, рисунков, формул – сквозные.
Ответы должны быть конкретными, краткими, но исчерпывающими.
В конце работы обязательно указать литературу, изученную при её выполнении, год её издания, дату выполнения работы, поставить свою подпись.
После проверки контрольной работы преподавателем студент должен внимательно посмотреть все замечания преподавателя, внести соответствующие исправления, дополнения и т.д.
Если за контрольную работу выставлено «не зачтено», то студент или исправляет и дополняет её по указанию преподавателя и предоставляет на проверку вторично, или выполняет другой вариант.
Исправлять и стирать замечания преподавателя запрещается.
Работа, выполненная не по своему варианту, возвращается студенту без проверки.
Контрольная работа составлена в пятнадцати вариантах, выбор которого осуществляется в зависимости от присвоенного студенту шифра.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

Сергеев А. Г., Латышев М. В., Терегая В. В. Метрология, стандартизация и сертификация. М.: Логос, 2003.
Крылова Г. Д. Основы стандартизации, сертификации, метрологии. М.: ЮНИТИ, 2000.

ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН

Наименование разделов и тем	Всего аудиторных часов
	Всего	в том числе
	Всего	Занятия на уроках, ч	Практичес-кие работы
Введение	1	1
Раздел 1. Метрология	22	12	10
Тема 1.1. Основные понятия и термины метрологии. Воспроизведение единиц физических величин и единство измерений	4	2	2
Тема 1.2. Основы техники измерений параметров технических систем	6	2	4
Тема 1.3. Нормирование метрологических характеристик средств измерений	4	2	2
Тема 1.4. Метрологическая надежность средств измерений	1	1
Тема 1.5.Выбор средств измерений	1	1
Тема 1.6. Принципы метрологического обеспечения	6	4	2
Раздел 2. Стандартизация	7	7
Тема 2.1. Основы государственной системы стандартизации	2	2
Тема 2.2. Работы выполняемые при стандартизации	2	2
Тема 2.3. Научно-технические принципы и методы стандартизации	1	1
Тема 2.4. Категории и виды стандартов	2	2
Раздел 3. Сертификация	8	6	2
Тема 3.1.Введение в сертификацию	2	2
Тема 3.2.Нормативно-методическое обеспечение сертификации	4	2	2
Тема 3.3.Деятельность органов по сертификации и испытательных лабораторий	1	1
Всего по дисциплине	38	26	12

CОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

ВВЕДЕНИЕ

Студент должен:

иметь представление:

о роли и месте знаний по учебной дисциплине в процессе освоения профессиональной основной образовательной программы по специальности техника-электрика.

Цели, задачи учебной дисциплины. Связь с другими учебными дисциплинами. Роль метрологического обеспечения, стандартизации и сертификации в современной науке, технике и производстве.

Литература: [1] предисловие

РАЗДЕЛ 1. МЕТРОЛОГИЯ

Студент должен:

иметь представление:

о государственной системе обеспечения единства измерений;
об организации метрологического обеспечения и контроля за состоянием измерительной техники на производстве;

знать:

общие понятия и определения;
задачи метрологии;
уравнение измерения;
основные и дополнительные единицы измерения в системе СИ;
методы и средства измерения; классификацию измерительных приборов;
обеспечение единства измерений;

уметь:

определять метрологические характеристики средств измерений;
выбирать средства измерений.

Тема 1.1. Основные понятия и термины метрологии. Воспроизведение единиц физических величин и единство измерений

Физические свойства, величины и шкалы. Системы физических величин и их единиц. Международная система единиц (система СИ). Воспроизведение единиц физических величин и передача их размеров. Эталоны единиц системы СИ.

Методические указания

Рекомендации и руководящие документы, содержащие основные термины и определения в области метрологии, согласованные с международными стандартами.

Определение метрологии.

Разделы метрологии, их содержание.

Свойство – как философская категория объектов окружающего мира.

Величина, виды. Физическая величина. Классификация физических величин и общие метрологические особенности их отдельных групп.

Совокупность чисел Q, отображающая различные по размеру однородные величины, должна быть совокупностью одинаково именованных чисел. Это именование является единицей ФВ или её доли.

Единица физической величины [Q].

Значение физической величины Q.

Числовое значение физической величины q.

Основное уравнение измерения.

Определение измерения. В практической деятельности необходимо проводить измерения различных величин, характеризующих свойства тел, веществ, явлений и процессов. Некоторые свойства проявляются только качественно, другие – количественно. Разнообразные проявления (количественные или качественные) любого свойства образуют шкалы измерений этих свойств. Шкала физической величины. Нормативный документ, в котором изложены термины и определения теории шкал измерений.

Пять основных типов шкал. Опорные точки.

В науке, технике и повседневной жизни человек имеет дело с разнообразными свойствами окружающих нас физических объектов.

Эти свойства отражают процессы взаимодействия объектов между собой. Их описание производится посредством физических величин. Для того, чтобы можно было установить для каждого объекта различия в количественном содержании свойства, отображаемого физической величиной, в метрологии введены понятия её размера и значения.

Важной характеристикой ФВ является её размерность.

Размер единиц ФВ устанавливается законодательно путём закрепления определения метрологическими органами государства.

Система физических величин. Основные и производные величины.

В названии системы ФВ применяют символы величин, принятые за основные.

Внесистемные единицы. Системные единицы. Кратная единица. Дольная единица. Дополнительные единицы.

Международная система единиц (система СИ).

При проведении измерений необходимо обеспечить их единство.

Для обеспечения единства измерений необходима тождественность единиц, в которых проградуированы все существующие СИ одной и той же величины. Это достигается путём точного воспроизведения и хранения в специализированных учреждениях установленных единиц ФВ и передачи их размеров применяемым СИ. Воспроизведение основной единицы, производной единицы. Передача размера единицы. Хранение единицы. Эталон.

Конструкция эталона, его физические свойства и способ воспроизведения единицы определяются ФВ, единица которой воспроизводится, и уровнем развития измерительной техники в данной области измерений. Эталон должен обладать, по крайней мере, тремя взаимосвязанными свойствами: неизменностью, воспроизводимостью и сличаемостью.

Виды эталонов в соответствии с рекомендациями РМГ 29 – 99.

Обеспечение правильной передачи размера ФВ во всех звеньях метрологической цепи осуществляется посредством поверочных схем.

Поверка. Основная метрологическая характеристика, определяемая при поверке СИ. Виды поверок. Оформление результата поверки.

Градуировка. Калибровка. Стандартный образец. Тип.

Эталонная база России имеет в своём составе 114 государственных эталонов (ГЭ) и более 250 вторичных эталонов единиц физических величин.

Контрольные вопросы:

Дайте определение физической величины. Приведите примеры физических величин.
Что такое шкала физической величины? Приведите примеры различных шкал ФВ.
Что такое размерности физической величины?
Дайте определение системы физических величин. Приведите примеры основных и производных физических величин и единиц.
Сформулируйте основные принципы построения систем единиц физических величин.
Назовите производные единицы системы СИ, имеющие специальные названия.
Назовите приведённые значения физических величин, используя кратные и дольные приставки: 5,3·10¹³ Ом; 10,4·10¹³ Гц; 2,56·10⁷ Па; 4,67·10⁴ Ом; 0,067 м; 0,098 с; 7,65·10 ^–3с.
В чём заключается единство измерений?
Что такое эталон единицы физической величины? Какие типы эталонов вам известны?
Что такое поверочная схема и для чего она предназначена? Какие существуют виды поверочных схем?
Что такое поверка средств измерений и какими способами она может проводиться?
Для чего используются стандартные образцы? Назовите пример стандартных образцов.
Государственные эталоны основных единиц системы СИ. Проанализируйте каждый из них с точки зрения неизменности во времени и воспроизводимости.

Литература: [1] стр. 1 – 34

Тема 1.2. Основы техники измерений параметров технических систем

Модель измерения и основные постулаты метрологии. Виды и методы измерений. Погрешности измерений. Нормирование погрешностей и формы представления результатов измерений. Внесение поправок в результаты измерений. Выявление и исключение грубых погрешностей (промахов), качество измерений. Методы обработки результатов измерений. Динамические измерения и динамические погрешности. Суммирование погрешностей.

Методические указания

Для оценки технического состояния технических систем (ТС) в эксплуатации производят измерения её выходных параметров и на основе измерительной информации принимают решение о пригодности ТС к дальнейшей эксплуатации или необходимости профилактических (ремонтных) воздействий.

Простейшая модель измерения как функциональная зависимость изменения выходного сигнала от изменения входного сигнала.

Однако в процессе измерений возникают различные внешние и внутренние помехи, которые вносят погрешность в результат измерения. Это определяет тот факт, что при многократном измерении одной и той же величины одним и тем же средством измерения в одинаковых условиях результаты измерения, как правило, различаются между собой и не совпадают с истинными Х_Изначением физической величины.

Определение истинного значения выходной величины. Формулировка основных постулатов метрологии.

В дальнейшем необходимо различать термины «измерение», «контроль», «испытание», «диагностирование».

Классификация видов измерений. Виды измерений определяются физическим характером измеряемой величины, требуемой точностью измерения, необходимой скоростью измерения, условиями и режимом измерений и т.д.

Прямые, косвенные, совокупные, совместные измерения.

Методы прямых измерений в соответствии с РМГ 29 – 99.

При практическом использовании тех или иных измерений важно оценить их точность.

Термин «точность измерений», то есть степень приближения результатов измерения к некоторому действительному значению, не имеет строгого определения и используется для качественного сравнения измерительных операций.

Для количественной оценки используется понятие «погрешность измерений» (чем меньше погрешность, тем выше точность). Оценка погрешности измерений – одно из важных мероприятий по обеспечению единства измерений.

Количество факторов, влияющих на точность измерения, достаточного велико, и любая классификация погрешностей измерения условна, так как различные погрешности в зависимости от условий измерительного процесса проявляются в различных группах. Поэтому для практических целей достаточно рассмотреть случайные и систематические составляющие общей погрешности, выраженные в абсолютных и относительных единицах при прямых, косвенных, совокупных и равноточных измерениях.

Грубые погрешности измерений (промахи) могут сильно исказить результаты измерений, поэтому их исключение из серии измерений обязательно. Обычно они сразу видны в ряду полученных результатов. Существует ряд критериев для оценки промахов.

Под качеством измерений понимают совокупность свойств, обуславливающих получение результатов с требуемыми точностными характеристиками, в необходимом виде и в установленные сроки. Качество измерений характеризуется такими показателями, как точность, правильность и достоверность. Эти показатели должны определяться по оценкам, к которым предъявляются требования состоятельности, несмещённости и эффективности.

Последовательность обработки результатов измерений: многократных прямых равноточных, неравноточных, однократных, косвенных, совместных и совокупных.

Измерение называют динамическим (в динамическом режиме), если нельзя пренебречь измерением величины во времени. Поэтому при измерении изменяющегося во времени сигнала Х (t) всегда возникает составляющая погрешности, обусловленная инерционными (динамическими) свойствами СИ.

Определение расчётным путём оценки результирующей погрешности по известным оценкам её составляющих называется суммированием погрешностей. Все составляющие погрешности должны рассматриваться как случайные величины.

Контрольные вопросы:

Сформулируйте основные постулаты метрологии.
Назовите основные виды измерений.
Назовите основные методы измерений.
Охарактеризуйте основные виды погрешностей измерений.
Какими методами корректируют (уточняют) результаты измерений?
Что такое качество измерений?
Дайте характеристику принципа обработки результатов различных видов измерений.
Что такое динамические измерения и их погрешности?
В чём заключается смысл расчётного суммирования погрешностей?

Литература: [1] стр. 40 – 98

Тема 1.3. Нормирование метрологических характеристик средств измерений

Виды средств измерений. Метрологические характеристики средств измерений. Классы точности средств измерений. Расчет погрешности измерительной системы. Метрологические характеристики цифровых средств измерений. Модели нормирования метрологических характеристик. Нормирование динамических погрешностей средств измерений.

Методические указания

Средство измерения (СИ) – это техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящие или хранящие единицу ФВ, размер которой принимается неизменными (в пределах установленной погрешности) в течение известного интервала времени. Под метрологическими характеристиками (МХ) понимают такие характеристики СИ, которые позволяют судить об их пригодности для измерений в известном диапазоне с известной точностью. В отличие от СИ приборы или вещества, не имеющие нормированных МХ, называют индикаторами. СИ – это техническая основа метрологического обеспечения.

Классификация и определения СИ осуществляется в соответствии с РМГ 29 – 99.

Следует внимательно изучить отличия следующих СИ: меры, измерительные преобразователи, измерительный прибор, измерительная установка, измерительная система.

Частными случаями измерительной системы являются информационно-вычислительный комплекс (ИВК), информационно-измерительные системы (ИИС). К последним можно отнести системы автоматического контроля, системы распознавания образов, системы для передачи измерительной информации. При организации поверки рабочих СИ используют различные эталоны и образцовые СИ.

СИ, как правило, работают совместно с датчиками (измерительными преобразователями), имеющими свои МХ.

Для оценки пригодности СИ к измерениям в известном диапазоне с известной точностью вводят МХ СИ. Следует вникнуть, с какой целью.

По ГОСТ 8.009 – 84 устанавливают перечень МХ, способы их нормирования и формы представления.

Нормальные метрологические характеристики (НМХ) устанавливаются документами. МХ, определённые документами, считаются действительными.

На практике наиболее распространены следующие МХ СИ: диапазон измерений, предел измерения, цена деления шкалы, чувствительность, вариация, погрешность СИ.

Основная МХ СИ – погрешность СИ. Все погрешности СИ в зависимости от внешних условий делятся на основные и дополнительные.

Следует обратить внимание, какие условия являются нормальными условиями эксплуатации; способы нормирования основной погрешности.

В следствие сложности разделения дополнительных и основных погрешностей поверку СИ выполняют только при нормальных условиях (то есть дополнительные погрешности исключены).

В соответствии с ГОСТ 8.401 – 80 для пределов допускаемой основной (и дополнительной) погрешностей предусмотрены различные способы выражения в виде абсолютной, относительной и приведённой погрешности.

Указание только абсолютной погрешности не позволяет сравнивать между собой по точности СИ с разным пределом измерений, а указание относительной погрешности также ограничено из – за непостоянства величины δ. Поэтому получило большое распространение нормирование приведённой погрешности как отношение Δ к нормируемому значению Х_N:

Нормирующее значение Х_N выбирают в зависимости от вида и характера шкалы прибора. Далее следует рассмотреть виды шкал.

Приведённая выше номенклатура МХ предполагает строгое нормирование МХ СИ, используемых при высокоточных лабораторных измерениях и метрологической аттестации, других СИ.

При технических измерениях, когда не предусмотрено выделение случайных и систематических составляющих, когда не существенна динамическая погрешность, можно пользоваться более грубым нормированием – присвоением СИ определённого класса точности по ГОСТ 8.401 – 80.

Классы точности присваивают СИ при их разработке по результатам государственных приёмочных испытаний. В эксплуатации СИ должны соответствовать этим классам точности.

ГОСТ 8.401 – 80 в качестве основных устанавливает три вида классов точности СИ. Следует сравнивать их между собой и определить случаи их применения.

Измерительная система предназначена для восприятия, переработки и хранения измерительной информации разнородных физических величин по различным измерительным каналам (ИК). Поэтому расчёт погрешности измерительной системы сводится к оценке погрешностей её отдельных ИК.

Под цифровыми СИ (ЦСИ) будем понимать приборы, предусматривающие либо цифровой отсчёт показаний, либо цифровое преобразование измерительной информации: ЦИУ (ЦИП) – цифровые измерительные устройства (приборы); ИВК – информационные вычислительные комплексы; АЦП – аналого-цифровые измерительные преобразователи. Комплекс нормируемых метрологических характеристик (НМХ) ЦСИ устанавливается исходя из их назначения.

В основу системы нормирования МХ заложен принцип адекватности оценки погрешности измерений и её действительного значения при условии, что реально найденная оценка является «оценкой сверху». Последнее условие объясняется тем, что «оценка снизу» всегда опаснее, так как приводит к большему ущербу от недостоверности измерительной информации. Поэтому нормирование является волевым актом. Потребитель исключительно редко проводит экспериментальное исследование индивидуальных характеристик СИ.

Нормированные динамические характеристики (ДХ) СИ должны позволять проводить оценивание погрешностей измерений при любых измерениях сигналов. При этом необходимо, чтобы эти характеристики эксперементально определялись, поверялись и контролировались простыми способами. Однако основное требование, которому должны отвечать ДХ, состоит в том, чтобы по ним можно было оценить динамические погрешности измерений в рабочих условиях эксплуатации СИ. Динамические свойства СИ не только влияют на динамическую составляющую погрешности измерений, но могут изменять и статические погрешности измерительных систем, если СИ входят в их комплект.

ГОСТ 8.009 – 84 устанавливает комплекс полных и частных нормируемых ДХ.

Контрольные вопросы:

Назовите виды средств измерений и дайте им определения.
С какой целью вводят МХ СИ?
Какие МХ считают действительными?
Какие МХ СИ наиболее распространены?
В чём заключается нормирование метрологических характеристик СИ?
Какие способы выражения СИ предусмотрены?
Что выбирают в зависимости от вида и характера шкалы?
Какие погрешности характерны для цифровых СИ?
Что такое класс точности?
Что такое рабочая зона СИ?
В чём отличие метрологических характеристик аналоговых и цифровых СИ?
Как осуществляется нормирование динамических погрешностей СИ?

Литература: [1] стр. 110 – 158

Blog

Рабочая программа учебной дисциплины "Метрология, стандартизация и сертификация"

Содержание

ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ