1 МЕТРОЛОГІЧНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ЯКОСТІ ТЕКСТИЛЬНИХ МАТЕРІАЛІВ І ТОВАРІВ МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
Наводиться інформація про види вимірювань, форму подання та способи розрахунку похибки прямих і непрямих вимірювань, правила обробки результатів багаторазових вимірювань, а також різні нормативні документи, що застосовуються в практиці метрологічних служб, та правила їх розробки.
Формат 1/16 6084. Папір письмовий. Плоский друк. Ум. піч. л. 3,25.
Уч.-вид. л. 3,10. Тираж 150 екз. Замовлення № Редакційно-видавничий відділ Іванівської державної текстильної академії Ділянка оперативної поліграфії 153000, м. Іваново, пр. Ф. Енгельса, ВСТУП В даний час підприємства, які прагнуть довготривалого лідерства на ринку, спрямовують свої зусилля на підвищення якості товарів і послуг, що надаються. та їх конкурентоспроможності.
Однією з умов досягнення заданого рівня конкурентоспроможності є створення та ефективне функціонування системи менеджменту якості (СМЯ) організації відповідно до вимог міжнародних стандартів ІСО серії 9000. , а також до процесів вимірювання, аналізу та покращення якості продукції та діяльності організації в цілому. Метрологічне забезпечення займає особливе місце серед процесів життєвого циклу продукції, оскільки отримання достовірної інформації про показники властивостей сировини, напівфабрикатів та готової продукції, параметри роботи обладнання є основою для прийняття оптимальних рішень у галузі якості.
Комплекс робіт з метрологічного забезпечення якості продукції включає три основні напрямки. Перший напрямок пов'язаний з правовим регулюванням робіт, що проводяться фізичними таюридичними особами, а також органами виконавчої влади та міжнародними організаціями, що стосуються досягнення необхідної точності та єдності вимірів. Цей напрямок має назву законодавчої метрології. Другий напрямок передбачає пошук та розробку фундаментальних положень з метою вдосконалення термінологічної бази метрології, наукового обґрунтування одиниць фізичних величин та методів їх вимірювань, а також підвищення точності передачі розмірів одиниць фізичних величин від еталонів до робочих засобів вимірювань. Цей напрямок називається теоретичною метрологією.
Третій напрямок (практична метрологія) передбачає заходи щодо реалізації законодавчих та теоретичних положень у повсякденній діяльності метрологічних служб підприємств та організацій.
Із запровадженням Закону України «Про забезпечення єдності вимірів» розпочався новий етап розвитку метрології, що характеризується переходом від адміністративного принципу управління метрологічною діяльністю до законодавчого. Водночас зберігається державний характер метрологічної справи за значної міри гармонізації української системи вимірів з міжнародною практикою. Це виявляється у тому, що в Україні сьогодні діють не лише державні метрологічні організації, а й служби юридичних осіб, а також комерційні метрологічні служби.
Вже зараз у міру розвитку вітчизняної економіки виникає гостра необхідність у підготовці фахівців, які мають знання та навички в галузі метрологічного забезпечення. Тому матеріал, що міститься в цій роботі, буде корисним для студентів, які навчаються за відповідними спеціальностями.
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № ВИЗНАЧЕННЯ ВИДУ І КЛАСУ ТОЧНОСТІ ЗАСОБИ ВИМІРЮВАННЯ Мета роботи: вивчити видизасобів вимірювань та вимоги до встановлення їх класу точності.
1. ОСНОВНІ ВІДОМОСТІ Під засобом вимірювань (СІ) розуміють технічний засіб (або їх комплекс), призначений для вимірювань, що має нормовані метрологічні характеристики, що відтворює та (або) зберігає одиницю фізичної величини, розмір якої приймається незмінним у межах встановленої похибки протягом відомого інтервалу часу.
Засіб вимірювань є узагальненим поняттям, що поєднує різноманітні конструктивно закінчені пристрої, які реалізують одну з двох функцій: відтворюють величину відомого розміру і виробляють сигнал (показання), що несе інформацію про значення вимірюваної величини.
Засоби вимірів, які у різних галузях науки і техніки, дуже різноманітні, тому необхідно сформувати загальну їх класифікацію з допомогою низки загальних ознак, властивих всім засобам вимірів. Така класифікація, сформована за фасетним принципом, подана у табл.1.
Таблиця Класифікація засобів вимірів Ознака класифікації Класифікаційна група засобів вимірів 1. За метрологічною значимістю 1.1. Метрологічні (еталонні) 1.2. Робітники 2. За технологічною 2.1. Технічне (виробниче) приладдя 2.2. Лабораторні 3. За рівнем стандартизації 3.1. Стандартизовані 3.2. Нестандартизовані 4. За рівнем автоматизації 4.1. Ручні (неавтоматичні) 4.2. Автоматизовані 4.3. Автоматичні 5. За родом фізичної 5.1 Термометри величини 5.2. Гігрометри 5.3. Манометри 5.4. Силовимірювачі 5.6. ………………..
6. За формою індикації 6.1. Показники фізичної величини 6.2. Реєструючі 7. За умовами роботи 7.1. Стаціонарні 7.2. Переносні Для визначення деякихтермінів, наведених у табл.1, необхідно навести такі пояснення.
Метрологічні СІ призначені для відтворення одиниці та (або) її зберігання або передачі розміру одиниці робочим засобам виміру.
Робочі СІ застосовуються для вимірювань, які пов'язані з передачею розміру одиниць.
Технічні СІ використовуються для вимірювання технологічних параметрів у виробничих умовах, до них висуваються підвищені вимоги до експлуатаційної надійності та стійкості до зовнішніх впливів.
Лабораторні СІ застосовуються для вимірювання кількісних показників (фізичних величин) у лабораторних умовах, вони повинні забезпечувати підвищену точність, збіжність та відтворюваність отриманих результатів.
Стандартизовані СІ виготовляються відповідно до вимог діючих державних чи галузевих стандартів.
Нестандартизовані СІ призначені для вирішення специфічної вимірювальної задачі, стандартизації вимог до них немає необхідності.
Неавтоматичні СІ застосовують для здійснення вимірювань у ручному режимі.
Автоматизовані СІ виробляють в автоматичному режимі частину вимірювальних та (або) обчислювальних операцій.
Автоматичні СІ здійснюють в автоматичному режимі вимірювання та всі інші операції, пов'язані з обробкою їх результатів, реєстрацією та передачею даних.
СИ, що показують, допускають безпосереднє зчитування показань вимірюваної величини.
Реєструючі СІ передбачають фіксацію показань на тому чи іншому носії інформації (паперовому чи електронному).
Стаціонарні СІ працюють у стаціонарних умовах та не вимагають переміщення внаслідок зміни умов вимірювання.
Переносні СІ працюють у різних умовах зможливістю їхнього переміщення.
Узагальненою метрологічною характеристикою засобів є клас точності. Він виражається межами основних і додаткових похибок, що допускаються, а також іншими властивостями засобів вимірювання, що впливають на точність, значення яких встановлюються в стандартах на окремі види засобів вимірювання.
Основною називають похибку, що спостерігається за дотримання нормальних умов вимірювання. Додаткова похибка виникає внаслідок відхилення умов виміру від нормальних.
У свою чергу, межі основних похибок, що допускаються, виражаються у формі абсолютних, відносних або наведених похибок залежно від характеру зміни похибок в межах діапазону вимірювань вхідного або вихідного сигналу, а також від умов застосування та призначення конкретних засобів вимірювань.
Межі абсолютних похибок (виражаються в одиницях вимірюваної величини або в поділах шкали засобу вимірювання) використовуються, якщо в даній області вимірювань похибка результатів вимірювань прийнято виражати таким чином. У цьому випадку межі встановлюють за однією із формул:
= ± а (1) т або т = ±(а + bx), (2) де x – значення вимірюваної величини або число поділів, відраховане за шкалою;
а, b - позитивні числа, що не залежать від х.
Формула (1) описує адитивну похибку, яка не залежить від х, а формула (2) - суму адитивної та мультиплікативної похибок (мультиплікативні похибки прямо пропорційні вимірюваній величині).
Для позначення класу точності використовують великі літери латинського алфавіту (наприклад «М») або римські цифри, причому менші межі похибок повинні відповідати буквам, що знаходяться ближче до початку алфавіту, або меншимцифр.
Межі наведених похибок використовують, якщо межі діапазону вимірювань можна вважати постійними. При цьому межі приведеної похибки, що допускається, визначаються за формулою = ( хN )100% = ± p, (3) де xN - нормоване значення, виражене в тих же одиницях, що і ;
p - абстрактне позитивне число, що вибирається з ряду значень: (1; 1,5;
n 2; 2,5; 4; 5; 610; n = 1; 0; -1; -2 і т.д.
Нормоване значення x встановлюють рівним більшому межі N вимірювань для засобів вимірювань з нульовою відміткою. Для СІ, шкала яких не має нульової позначки, нормоване значення дорівнює модулю різниці більшої та меншої меж вимірювань. Для приладів із суттєво нерівномірною шкалою x приймають рівним всій довжині шкали або її частини, що відповідає діапазону вимірювань. І тут засобі вимірів 0,клас точності умовно позначають як значка, де 0,5 – значення числа p.
За інших випадках клас точності позначають конкретним числом p.
Позначення наноситься на циферблат, щиток чи корпус приладу.
Межі відносних похибок використовують, якщо межі діапазону вимірювань не можна вважати постійними. Вони визначаються за формулою = (х) 100% = ±q, якщо = ± а. (4) т т Значення постійного числа q встановлюється як і, як і значення числа р. Клас точності на приладі позначається як 0,5, де 0,5 – конкретне значення q.
У випадку, якщо межа абсолютної похибки задається формулою (2), межі допустимої відносної основної похибки обчислюються за виразом = (х)100% = ±[с + d x x -1], (5) т k де с і d – абстрактні позитивні числа , що вибираються з ряду: (1; 1,5; 2; 2,5;
n 4; 5; 610; n = 1; 0; -1; -2 і т.д.;
x - більший (за модулем) з межвимірів.
k При використанні формули (5) клас точності позначається у вигляді дробу «0,02/0,01», де чисельник – значення числа с, а знаменник – значення числа d.
Правила побудови та приклади позначення класів точності в документації та на засобах вимірювань наведені у табл. 2.
Таблиця Правила побудови та приклади позначення класів точності N Формула для Приклади меж Позначення класу п/п визначення меж допустимої точності Примітка основної основної, що допускається, на засобах в НТД похибки похибки вимірювань Клас т = ± а 1 ±2 гс точності М М Клас т = ±( а + bx) 2 ±(1,00 + 0,01х) мм точності С Якщо Клас результат ±1,5% точності 1,5 виражений в одиницях 1, = ( хN )100% = ± p величини Якщо 0,Клас результат ±0,5% точності визначається довжиною шкали 0,(її частини) Клас = (х)100% = ±q т 4 ±0,5% точності 0,0,Клас х k ± + 0,01 - = ±[ з + d x x -1] 5 точності 0,02/0,0,т k x 0,02/0,Межа допускається додаткової похибки може вказуватися у вигляді:
- Постійне значення для всієї робочої області впливає величини або постійних значень за інтервалами робочої області впливає величини;
- Відношення межі допускається додаткової похибки, що відповідає регламентованому інтервалу впливає величини, до цього інтервалу;
- Залежно межі допускається додаткової похибки від впливу величини.
2. МЕТОДИКА ВИКОНАННЯ ТА ОФОРМЛЕННЯ РОБОТИ 2.1. Вибрати об'єкт дослідження (лабораторію для випробування волокон, ниток чи полотен).
2.2. Виділити склад засобів вимірювання, що у досліджуваної лабораторії.
2.3. Класифікувати виділені ЗІ з використанням табл. 1, зазначаючи відповідні графи табл. 3 знаком "+".
2.4. Виявити згідно з табл. 2 найбільшприйнятну форму встановлення класу точності СІ (у разі відсутності необхідної інформації в технічній документації на дане СІ) та здійснити розрахунок класу точності засобу СІ з використанням виразів (1)…(5).
2.5. Помістити відомості про клас точності засобу виміру (відомі чи розрахункові) у праву частину табл. 3.
Таблиця Опис виду та класу точності засобів вимірювань лабораторії _ Об'єкт Найменування Класифікаційний номер СІ згідно з табл. 1 Клас дослідження СІ, його тип точності та модель СІ Лабораторія випробування волокон Лабораторія випробування ниток Лабораторія випробування полотен 2.6. Виконати розрахункове завдання визначення меж основної похибки при відомих даних (класі точності, межах вимірювань, показаннях приладу).
ПИТАННЯ ДЛЯ САМОПІДГОТОВКИ 1. Що таке засіб вимірювання Наведіть приклади засобів вимірювань різних фізичних величин.
2. Які методи вимірювання Вам відомі За якими ознаками вони класифікуються 3. Що називають класом точності засобів вимірювань 4. Які способи існують для вираження класу точності 5. Що розуміють під основною та додатковою похибками 1.1.2.2.3.3.4.4.4.6.6.7. 7.ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № ПОВЕРЮВАННЯ МЕХАНІЧНИХ ЗАСОБІВ ВИМІРЮВАННЯ Мета роботи: ознайомлення з основними правилами та операціями повірки ваг і вагових квадрантів.
1. ОСНОВНІ ВІДОМОСТІ Метрологією називається наука, спрямована на забезпечення їх точності та єдності вимірів. Під єдністю вимірів розуміється характеристика якості процесу вимірювань, яка полягає в тому, що їх результати виражаються в узаконених одиницях, розміри яких у встановлених межах дорівнюють розмірам відтворених величин, а похибки результатів вимірів відомі із заданою ймовірністю і не виходять завстановлені межі. На досягнення та підтримання єдності вимірів на належному рівні спрямовано діяльність державних та відомчих метрологічних служб. Однією з форм цієї діяльності є перевірка СІ.
Повірка - це процедура, що полягає у встановленні придатності СІ до застосування на підставі контролю відповідності його метрологічних характеристик вимогам, що висуваються.
Повірку СІ здійснюють шляхом звірення його показань із показаннями більш точного (зразкового) засобу вимірювання.