Классификация погрешностей измерения

Министерство Российской Федерации по делам гражданской обороны, Чрезвычайных ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий   ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «УРАЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ СЛУЖБЫ»         Дисциплина: «Метрология, стандартизация и сертификация»             Контрольная работа Зачетная книжка № 07185 Слушателя 3 курса спец.280104.65 (4 г. об.) Группа № 2                                 Выполнил:                                             Начальник 80 ПЧ                                                                 ст. лейтенант вн. службы                                                                 Сединин Михаил Васильевич                                                                                                                               Пермский край, г. Верещагино,                                                                ул. Фрунзе 100 – 39                                                                        20.11.2009 года.

 

Вопрос 1 (27): Классификация погрешностей измерения.

 

Погрешности измерений.

Процедура измерения состоит из следующих основных этапов:

1) принятие модели объектоизмерения,

2) выбор метода измерения,

3) выбор средств измерения,

4) проведение эксперимента с целью получения численного значения измеряемой величины.

Различные недостатки, присущие этим этапам приводят к тому, что результат измерения неизбежно отличается от истинного значения измеряемой величины. Причины возникновения погрешности различны: измерительные преобразования осуществляются с применением различных физических явлений на основании которых можно установить соответствие между измеряемой величиной объекта исследования и выходного сигнала средства измерения, по которому оценивается результат измерения. Точно установить это соответствие никогда не удается вследствие недостаточной изученности объекта исследования, неадекватности его принимаемой модели, невозможности точного учета влияния внешних факторов, недостаточной разработанности теории физических явлений, использование простых, но приближенных аналитических зависимостей вместо более точных и сложных и т.д. В результате принимается зависимость между измеряемой величиной и выходным сигналом средства измерения, всегда отличается от реальной, что приводит к погрешности, которую называют методической погрешностью измерения. Пример: необходимо определить амплитудное значение синусоидального напряжения, вольтметром измерить действительное значение, затем через коэффициент амплитуды = √2, рассчитывают амплитуду. В действительности коэффициент амплитуды = √2 только для идеального синусоидального сигнала. И при искажении формы сигнала коэффициент амплитуды имеет иное значение. Так несовершенство принятого объекта исследования приводит к методической погрешности. Для данного примера методическую погрешность можно уменьшить рассчитав на основе анализа формы напряжения более точное значение коэффициента амплитуды, либо использовать вольт-метр амплитудных значений. В погрешность измерений входит погрешность средств измерений, используемых в эксперименте. Составляющая погрешности, обусловленная погрешностями применяемых средств измерения называют инструментальной погрешностью. Она зависит от схемы и качества выполнения преобразовательных элементов, погрешности показывающего прибора, состояния средства измерения в процессе его эксплуатации и др. Следует также учитывать, что включение средства измерения в цепь, где производится измерение, может изменить режим цепи за счет взаимодействия средств измерения с цепью. Составляющую возникающей при этом погрешности называют энергетической. Частью энергетическая погрешность в отдельности не рассматривается и относят к инструментальной, т.к. она тоже обуславливается несовершенством средств измерений. В процессе измерения часто принимают участие экспериментаторы, они могут внести так называемую субъективную погрешность, которая является следствием индивидуальных свойств человека и физиологическими особенностями его организма или укоренившимися неправильными навыками, например, если несколько экспериментаторов померяют ток в цепи одним и тем же аналоговым амперметром, то результат измерений всегда будет разный. В условиях эксперимента у применяемых средств измерения могу возникать погрешности из-за влияния внешних факторов – температуры окружающей среды, внешних магнитных полей и т.п. Следует заметить, что в основу приведенной классификации погрешности положены причины их возникновения.

Существуют и другие признаки классификации в зависимости от 1) характера поведения измеряемой величины в процессе измерения, 2) характер измерения погрешности или закономерности проявления, 3) способа выражения. В зависимости от режима работы используемого средства измерения (статического или динамического) или характера поведения измеряемой величины различают погрешности измерений в статическом режиме (статические погрешности) и погрешности в динамическом режиме. В статическом режиме измеряемая величина и выходной сигнал средства измерения по которому оценивают результат измерения являются неизменными во времени. В динамическом режиме выходной сигнал изменяется во времени. Соответственно статической называют погрешность средств измерения, используемых для измерения постоянной величины, а динамической называют разность между погрешностью средств измерения в динамическом режиме и его статической погрешностью соответствующей значению величины в данный момент времени.

В зависимости от характера измерения различают:

1) систематическую погрешность  измерения – составляющую погрешность  измерения, остающуюся постоянной или закономерно изменяющуюся при измерении одной и той же величины (погрешность градуировки шкалы, температурная погрешность и др.),

2) случайную погрешность измерения  – составляющую погрешность измерения, изменяющуюся случайным образом при повторном измерении одной и той же величины (влияние внешних электромагнитных полей нестабильного напряжения питания и др.)

Систематические погрешности могут быть в значительной степени исключены или уменьшены устранением источников погрешности или введением поправок. Случайные погрешности как правило вызываются сложной совокупностью изменяющихся факторов, обычно неизвестных экспериментатору и трудно поддающихся анализу. Иногда причины появления случайной погрешности известны. В этом случае для уменьшения случайных погрешностей уменьшают влияние причин на результат измерения. Например: для уменьшения влияния внешних электромагнитных полей измерительные цепи экранируются. При невозможности устранения этих причин или когда они неизвестны, влияние самих погрешностей на результат измерения можно уменьшить путем проведения многократных измерений одного и того же значения измеряемой величины с дальнейшей статической обработкой получившихся результатов методами теории вероятности. Кроме перечисленных погрешностей измерений встречаются грубые погрешности, существенно превышающие ожидаемую погрешность. Результат измерений, содержащий грубую погрешность называют промахом. Промах можно выяснить путем обработки результатов повторных измерений методом теории вероятности. После выявления промахи должны быть исключены. В зависимости от способа выражения различают абсолютную и относительную погрешности. Абсолютная погрешность выражается в единицах измеряемой величины. Относительная погрешность выражается в процентах и является более наглядной характеристикой точности при сравнении различных результатов измерений.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вопрос 2 (45): Схема сертификации и декларирования соответствия продукции.

 

В системе сертификации ГОСТ Р схемы сертификации — это определенный порядок действий по сертификации продукции в зависимости от вида продукции, целей сертификации и объема продукции (товара), который определяется органом по сертификации. Конечно же выбор схемы сертификации оговаривается с заявителем, т.к. сертификация продукции проводится в первую очередь по иницативе производителя или ипортера продукции. Сертификаты оформляются на контракт, на партию или на серийный выпуск. Теперь немного подробнее о тех схемах, которые установлены законодательством.

Схема сертификации 1 - проводится испытание в аккредитованной испытательной лаборатории типа, то есть, типового образца. Данная схема сертификации применяется для изделий сложной конструкции.

Схема сертификации 1 предназначена для ограниченного объема выпуска отечественной продукции и поставляемой по контракту импортируемой продукции. Схема 1а включает дополнение к схеме 1 — это анализ состояния производства.

Схема сертификации 2 - проводится испытание образцов продукции, после чего заявитель уже может оформить сертификат соответствия, в данной схеме сертификации предусмотрен инспекционный контроль. Для этого образец продукции отбирается в торговых организациях, реализующих данный товар, и подвергается испытаниям в аккредитованной испытательной лаборатории.

Схема сертификации 2а включает дополнение к схеме 2 — анализ состояния производства до выдачи сертификата.

Схемы сертификации 2 и 2а рекомендуются для импортируемой продукции, поставляемой на постоянной основе.

Схема сертификации 3 предусматривает испытания образца , но без анализа производства, а после выдачи сертификата - инспекционный контроль путем испытания образца продукции перед отправкой потребителю. Образец испытывается в аккредитованной испытательной лаборатории.

Схема сертификации За предусматривает обязательное испытание образца продукции и анализ состояния производства, а также инспекционный контроль в такой же форме, как по схеме сертификации 3. Схемы сертификации 3 и 3а подходят для продукции, стабильность качества которой соблюдается в течение длительного периода времени.

Схема сертификации 4 заключается в испытании типового образца, как в предыдущих схемах, с несколько иным инспекционным контролем: образцы для испытаний отбираются как со склада изготовителя, так и у продавца. Модифицированная схема 4а в дополнение к схеме 4 включает анализ состояния производства до выдачи сертификата соответствия на продукцию.

Данную схему сертификации используют в случаях, когда нецелесообразно не проводить инспекционный контроль.

Схема сертификации 5 — это испытания образца продукции, анализ производства путем сертификации системы обеспечения качества или сертификации самого производства, инспекционный контроль: испытание образцов продукции, отобранных у продавца и у изготовителя, и в дополнение проверка стабильности условий производства и действующей системы управления качеством.

Схема сертификации 6 - эта схема заключается в контроле на предприятии системы качества органом по сертификации, но если сертификат системы качества предприятие уже имеет, ему достаточно представить заявление-декларацию. Это обычно установлено в правилах системы сертификации однородной продукции.

Схема сертификации 7 - это испытание и сертификация партии продукции. Это значит, что в партии продукции, отбирается образец по установленным правилам, который проходит испытания в аккредитованной испытательной лаборатории с последующей процедурой выдачи сертификата соответствия. Инспекционный контроль по данной схеме сертификации не предусмотрен.

Схема сертификации 8 - проведение испытания каждого образца продукции, изготовленного предприятием, в аккредитованной испытательной лаборатории и выдача сертификата соответствия в случае положительных результатов испытаний.

Схемы сертификации 9-10а, которые опираются на заявление изготовителя с последующим инспекционным контролем продукции. Данные схемы сертификации подходят для малых предприятий и товаров, выпускаемых малыми партиями. Схема сертификации 9 предназначена для продукции, выпускаемой непостоянно. Это может быть продукция отечественного производства. Схемы сертификации 10 и 10а применяются для сертификации продукции, производимой ограниченными партиями, но в течение продолжительного периода времени.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вопрос 3 №91

 

Метрологическая задача. Записать результат измерения сопротивления по следующим данным: класс точности вольтметра – 0.2/0.1; Uк =15В; класс точности амперметра – 0.1; Iк=50мА; Uпит= 12В, постоянное; погрешность напряжения питания ±0,4В.

№	1	2	3	4	5	6
U, В	11,34	11,32	11,28	11,36	11,28	11,30
I, мА	46,10	45,82	46,02	46,02	45,96	45,98

 

 

 

 

 

 

 

В данной задаче приведены параметры элементов схемы при проведении измерения сопротивления с помощью метода ампер-вольтметра, при котором производится измерение сопротивления активного элемента R, для определения его величины.

Значение величины сопротивления определяется по следующей формуле:

Где  – Uизм. – величина напряжения измеренная вольтметром, В;

• Iизм. – величина тока протекающая через R, в амперах А.

Соответственно получаем следующие значения величины измеренного сопротивления:

№	1	2	3	4	5	6
Rизм, Ом	245,99	247,05	245,11	246,85	245,43	245,76

Согласно требованиям выполнения измерений и определения измеряемых величин, необходимо учитывать погрешности измерения приборов и элементов проверочных схем, которые имеют не маловажное значение.

В данном случае нам заданы следующие погрешности приборов:

- вольтметр (V) - 0,2/0,1 – относительная погрешность вольтметра, возрастающая с уменьшением измеряемой величины.

где  –  δ –относительная погрешность прибора;

• Xк – конечное значение шкалы прибора;
• X – фактическое(измеренное) значение прибора по шкале.

- амперметр (А) – 0,1 – относительная  погрешность прибора, величина постоянная  по всей длине шкалы прибора.

 

Для полноценной оценки определения величины измеренного параметра применяют термин предельная погрешность измерительного комплекса (установки), которая учитывает погрешности всех элементов (источников) и факторов, влияющих на погрешность измерений.

Предел допустимой относительной погрешности измерительного комплекса (установки) определяется по следующей формуле:

   

Где  δV, δА – пределы допустимых относительных  погрешностей вольтметра и

           амперметра  соответственно, %;