ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО РФ ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ВОРОНЕЖСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ
УТВЕРЖДАЮ:
Декан факультета АТП
проф. ___________
“_____” ___________ 2004 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
ДИСЦИПЛИНЫ
“Метрология, стандартизация и сертификация”
(наименование дисциплины)
для специальности 210200 “Автоматизация технологических процессов
и производств”
(код и название специальности в соответствии с Классификатором направлений специальностей
высшего профессионального образования (приказ Госкомвуза № 000 от 05.03.94))
направление 657900 “Автоматизированные технологии и производства”
(код и название направления)
Рабочая программа рассмотрена на заседании
кафедры информационных и управляющих систем
"___" _____________ 2004 г., протокол № ___
Зав. кафедрой ИУС,
проф. ________________________
Программа рассмотрена на заседании
методической комиссии по образованию в области
управления и информатизации
"___" _____________ 2004 г., протокол № ___
Председатель методической комиссии
факультета, проф. ________________________
ВОРОНЕЖ
2004 г.
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ
Цель изучения дисциплины заключается в формировании у студентов знаний и умений в области метрологии, стандартизации и сертификации, необходимых для получения достоверной информации о контролируемых и регулируемых параметрах технологического процесса и повышения качества продукции.
2. ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
В результате изучения дисциплины студент должен
знать:
- основы теории измерений;
- способы нормирования и нормы определения метрологических характеристик средств измерений;
- классификацию, методы выявления и оценивания погрешностей измерений;
- основные положения Государственной системы стандартизации;
- сущность и содержание сертификации;
уметь:
- использовать положения стандартизации и сертификации при оценке качества продукции;
- оценивать погрешности результатов измерений;
- выбирать методы и средства измерения необходимые для автоматизации технологических процессов.
3. ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ
Вид учебной работы | Нормативы трудоемкости | 4-й семестр | Всего часов |
Общая трудоемкость дисциплины, ч | 124 | 124 | |
Аудиторная работа | 68 | 68 | |
· Лекции | 34 | 34 | |
· Лабораторные занятия | 34 | 34 | |
Самостоятельная работа | 56 | 56 | |
· Проработка материалов по конспекту лекций | 0,5 | 34´0,5= =17 | 17 |
· Проработка материалов по учебнику | 1 ч/п. л. | 20´1= =20 | 20 |
· Оформление отчета по лабораторной работе | 0,25 ч/с | 28´0,25= =7 | 7 |
· Выполнение расчетов для лабораторных работ | 1 ч/с | 8´1= =8 | 8 |
· Оформление таблиц, графиков, рисунков к лабораторным работам | 0,5 ч/с | 8´0,5= =4 | 4 |
Вид итогового контроля | Экзамен |
4. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
4.1. Разделы дисциплины и виды занятий
№ п/п | Раздел дисциплины | Лекции (час) | ЛР (час) |
1 | Основные понятия и определения метрологии | 4 | |
2 | Погрешности измерений и причины погрешностей | 4 | 4 |
3 | Статические погрешности измерений | 4 | 4 |
4 | Динамические погрешности измерений | 6 | 4 |
5 | Обработка результатов измерений | 2 | 5 |
6 | Суммирование погрешностей | 2 | 4 |
7 | Средства измерений | 2 | 5 |
8 | Метрологические характеристики средств и их нормирование | 2 | 4 |
9 | Метрологическая надежность средств измерений | 2 | 4 |
10 | Принципы метрологического обеспечения | 2 | |
11 | Стандартизация | 2 | |
12 | Сертификация | 2 |
4.2. Содержание разделов дисциплины
4.2.1. Основные понятия и определения метрологии – 4 ч.
Роль и значение метрологии, технических измерений и измерительных приборов в промышленности, науке и технике. Значение объективных измерений в познании человеком природы, при решении задач охраны окружающей среды и управлении качеством продукции. Эталоны и единицы физических величин (длина, масса, время, температура, сила электрического тока, сила веса, количество вещества). Классификация измерений. Понятие об испытании и контроле. Идеализированная блок-схема. Методы измерения. Прямые и косвенные методы измерения, аналоговые и цифровые, непрерывные и дискретные. Метод отклонения и компенсационный метод.
4.2.2. Погрешности измерений и причины погрешностей – 4 ч.
Обобщенная блок-схема измерительной системы с учетом погрешностей. Погрешность. Поправки. Обратное воздействие процесса измерения на измеряемую величину. Аддитивные внешние помехи. Мультипликативные внешние помехи. Внутренние помехи. Погрешности, связанные с процессом измерения. Влияние условий применения измерительного устройства. Систематические и случайные погрешности. Статические и динамические погрешности. Погрешности, связанные с обработкой измеренных значений. Погрешности отсчета и квантования. Временная дискретизация. Погрешность, обусловленная неадекватностью принятой гипотезы. Погрешности результата измерения. Правила округления результатов измерений. Характеристика погрешностей измерительных приборов. Порог реагирования. Вариация показаний. Гистерезис. Упругое последствие. Разрешающая способность. Стабильность нуля. Линейность. Поле допуска. Классы точности.
4.2.3. Статические погрешности измерений – 4 ч.
Виды погрешностей. Описание погрешностей: случайная погрешность отдельного измерения, случайная погрешность среднего значения, систематическая погрешность, градуировка. Распространение погрешностей: систематические погрешности, случайные погрешности. Способы обнаружения и устранения систематических погрешностей. Методы обработки, связанные со статистическими погрешностями: проверка гипотезы нормальности распределения, грубые погрешности измерения, критерии исключения грубых погрешностей, различие средних значений, линейная регрессия, линейная корреляция. Автоматическая коррекция погрешности: принцип экранирования помех, принцип компенсации погрешности, принцип обратной связи.
4.2.4. Динамические погрешности измерений – 6 ч.
Измерение как процесс передачи сигналов. Сигналы и их математическое описание: классификация сигналов, временные характеристики детерминированных сигналов, временные характеристики стохастических сигналов, частотные характеристики периодического сигнала, частотные характеристики апериодического сигнала, частотные характеристики стохастического сигнала, дискретные сигналы. Передаточные характеристики измерительной системы и их математическое описание: описание передаточных характеристик дифференциальными уравнениями, реакция системы на типовые сигналы, функция отклика, описание передаточных функций с помощью переходных и частотных характеристик. Взаимосвязь методов описания передаточных свойств. Динамические свойства основных измерительных систем: измерительная система первого порядка, измерительная система второго порядка, измерительная система с чистым запаздыванием. Динамические погрешности измерения: определение динамической погрешности измерения, расчет динамических погрешностей измерения, динамические характеристические величины измерительных систем, корректирование динамических погрешностей. Динамические возмущения: расчет погрешности, вызванной динамическими возмущениями, подавление динамических возмущений.
4.2.5. Обработка результатов измерений – 2 ч.
Прямые многократные измерения: равноточные измерения, идентификация формы распределения результатов измерений. Однократные измерения. Косвенные измерения. Совместные и совокупные измерения.
4.2.6. Суммирование погрешностей – 2 ч.
Основы теории суммирования погрешностей. Суммирование систематических погрешностей. Суммирование случайных погрешностей. Суммирование систематических и случайных погрешностей. Критерий ничтожно малой погрешности.
4.2.7. Средства измерений – 2 ч.
Общие сведения о средствах измерений (СИ). Классификация СИ. Статические и динамические характеристики и параметры средств измерений. Элементарные средства измерений. Комплексные средства измерений. Поверочные схемы. Способы поверки средств измерений. Моделирование средств измерений: структурные элементы и схемы средств измерений, структурная схема прямого преобразования, уравновешивающее преобразование, расчет измерительных каналов средств измерений.
4.2.8. Метрологические характеристики средств измерений и их нормирование – 2 ч.
Принципы выбора и нормирования метрологических характеристик средств измерений. Метрологические характеристики, предназначенные для определения результатов измерений. Метрологические характеристики погрешностей средств измерений. Характеристики чувствительности средств измерений к влияющим величинам. Нормирование динамических характеристик средств измерений. Комплексы нормируемых метрологических характеристик средств измерений. Расчет погрешностей средств измерений по нормированным метрологическим характеристикам. Классы точности средств измерений.
4.2.9. Метрологическая надежность средств измерений – 2 ч.
Основные понятия теории метрологической надежности. Изменение метрологических характеристик средств измерений в процессе эксплуатации. Математические модели изменения во времени погрешности средств измерений. Показатели метрологической надежности средств измерения. Метрологическая надежность и межповерочные интервалы.
4.2.10. Принципы метрологического обеспечения – 2 ч.
Основы метрологического обеспечения. Нормативно-правовые основы метрологии. Метрологические службы и организации. Государственный метрологический надзор и контроль. Методики выполнения измерений. Метрологическая экспертиза. Анализ состояния измерений.
4.2.11. Стандартизация – 2 ч.
Основы государственной системы стандартизации. Работы, выполняемые при стандартизации. Научно-технические принципы и методы стандартизации. Категории и виды стандартов.
4.2.12. Сертификация – 2 ч.
Введение в сертификацию. Нормативно-методическое обеспечение сертификации. Деятельность органов по сертификации и испытательных лабораторий.
5. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ
№ п/п | Раздел дисциплины | Наименование лабораторных работ (часы) |
1 | 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 | Автоматические уравновешенные мосты серии КС и ДИСК-ч.) |
2 | 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 | Автоматические потенциометры серии КС и ДИСК-ч.) |
3 | 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 | Изучение, калибровка и наладка деформационных манометров (4 ч.) |
4 | 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 | Расходомеры переменного перепада давления (4 ч.) |
5 | 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 | Изучение, поверка и наладка уровнемеров буйковых пневматических типа УБ-П (4 ч.) |
6 | 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 | Изучение и наладка плотномера ПАЖ-ч.) |
7 | 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 | Изучение и настройка плотномера типа ДУВ-1 (4 ч.) |
8 | 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 | Изучение, калибровка и наладка вторичных самопишущих приборов пневматической ветви ГСП (4 ч.) |
6. Форма и содержание текущего, промежуточного и итогового контроля
6.1. Текущий контроль
Проверка знаний студентов по итогам лабораторных занятий.
6.2. Промежуточный контроль
Выставление рейтинговой оценки.
6.3. Итоговый контроль
Экзамен.
7. Учебно-методическое обеспечение дисциплины
7.1. Основная литература:
7.1.1. , , Терегеря , стандартизация, сертификация: Учебное пособие.- М.: Логос, 20с.: ил.
7.1.2. , Крохин : Учеб. пособие для вузов. – М.: Логос, 2000. – 408 с.: ил.
7.1.3. , Лебедев в АСУТП. Под. ред. . – М.; Фирма “Испо – Сервис”, 2000. – 144 с., ил.
7.1.4. Крылова стандартизации, сертификации, метрологии. Учебник для ВУЗов. М.: ЮНИТИ, 2000. – 711 с.
7.2 Дополнительная литература:
7.2.1. , Зограф погрешностей результатов измерений: 2-е изд., перераб. и доп. – Л.: Энергоатомиздат. Ленинград. отделение, 1991. – 304 с.
7.2.2. Кокорев стандартизации в информационных системах. Учебник. – М.: Издательство стандартов, 1988. – 240 с.
7.2.3. Измерения в промышленности. Справ. изд. В 3-х кн. Кн. 1. Теоретические основы. Пер. с нем./Под ред. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Металлургия, 19с.
Программу составил к. т.н., доц. каф. ИУС
Вопросы к экзамену.
1. Роль и значение метрологии, технических измерений и измерительных приборов в промышленности, науке и технике.
2. Значение объективных измерений в познании человеком природы, при решении задач охраны окружающей среды и управлении качеством продукции.
3. Эталоны и единицы физических величин (длина, масса, время, температура, сила электрического тока, сила веса, количество вещества).
4. Классификация измерений.
5. Понятие об испытании и контроле.
6. Идеализированная блок-схема.
7. Методы измерения.
8. Обобщенная блок-схема измерительной системы с учетом погрешностей.
9. Погрешность. Поправки.
10. Обратное воздействие процесса измерения на измеряемую величину.
11. Аддитивные внешние помехи. Мультипликативные внешние помехи. Внутренние помехи.
12. Погрешности, связанные с процессом измерения. Влияние условий применения измерительного устройства.
13. Систематические и случайные погрешности.
14. Статические и динамические погрешности.
15. Погрешности, связанные с обработкой измеренных значений.
16. Погрешности отсчета и квантования.
17. Временная дискретизация.
18. Погрешность, обусловленная неадекватностью принятой гипотезы.
19. Погрешности результата измерения.
20. Правила округления результатов измерений.
21. Характеристика погрешностей измерительных приборов.
22. Порог реагирования. Вариация показаний.
23. Гистерезис. Упругое последствие.
24. Разрешающая способность. Стабильность нуля. Линейность. Поле допуска.
25. Классы точности.
26. Основные понятия теории метрологической надежности.
27. Изменение метрологических характеристик средств измерений в процессе эксплуатации.
28. Математические модели изменения во времени погрешности средств измерений.
29. Показатели метрологической надежности средств измерения.
30. Метрологическая надежность и межповерочные интервалы.
31. Виды погрешностей.
32. Описание погрешностей: случайная погрешность отдельного измерения, случайная погрешность среднего значения, систематическая погрешность, градуировка.
33. Распространение погрешностей: систематические погрешности, случайные погрешности.
34. Способы обнаружения и устранения систематических погрешностей.
35. Методы обработки, связанные со статистическими погрешностями: проверка гипотезы нормальности распределения, грубые погрешности измерения, критерии исключения грубых погрешностей, различие средних значений, линейная регрессия, линейная корреляция.
36. Автоматическая коррекция погрешности: принцип экранирования помех, принцип компенсации погрешности, принцип обратной связи.
37. Измерение как процесс передачи сигналов. Сигналы и их математическое описание: классификация сигналов, временные характеристики детерминированных сигналов, временные характеристики стохастических сигналов, частотные характеристики периодического сигнала, частотные характеристики апериодического сигнала, частотные характеристики стохастического сигнала, дискретные сигналы.
38. Передаточные характеристики измерительной системы и их математическое описание: описание передаточных характеристик дифференциальными уравнениями, реакция системы на типовые сигналы, функция отклика, описание передаточных функций с помощью переходных и частотных характеристик. Взаимосвязь методов описания передаточных свойств.
39. Динамические свойства основных измерительных систем: измерительная система первого порядка, измерительная система второго порядка, измерительная система с чистым запаздыванием.
40. Динамические погрешности измерения: определение динамической погрешности измерения, расчет динамических погрешностей измерения, динамические характеристические величины измерительных систем, корректирование динамических погрешностей.
41. Динамические возмущения: расчет погрешности, вызванной динамическими возмущениями, подавление динамических возмущений.
42. Прямые многократные измерения: равноточные измерения, идентификация формы распределения результатов измерений.
43. Однократные измерения. Косвенные измерения. Совместные и совокупные измерения.
44. Основы теории суммирования погрешностей.
45. Суммирование систематических погрешностей.
46. Суммирование случайных погрешностей.
47. Суммирование систематических и случайных погрешностей.
48. Критерий ничтожно малой погрешности.
49. Общие сведения о средствах измерений (СИ). Классификация СИ.
50. Статические и динамические характеристики и параметры средств измерений.
51. Элементарные средства измерений. Комплексные средства измерений.
52. Поверочные схемы. Способы поверки средств измерений.
53. Моделирование средств измерений: структурные элементы и схемы средств измерений, структурная схема прямого преобразования, уравновешивающее преобразование, расчет измерительных каналов средств измерений.
54. Принципы выбора и нормирования метрологических характеристик средств измерений.
55. Метрологические характеристики, предназначенные для определения результатов измерений.
56. Метрологические характеристики погрешностей средств измерений.
57. Характеристики чувствительности средств измерений к влияющим величинам.
58. Нормирование динамических характеристик средств измерений.
59. Комплексы нормируемых метрологических характеристик средств измерений.
60. Расчет погрешностей средств измерений по нормированным метрологическим характеристикам. Классы точности средств измерений.
61. Основы метрологического обеспечения. Нормативно-правовые основы метрологии.
62. Метрологические службы и организации. Государственный метрологический надзор и контроль.
63. Методики выполнения измерений. Метрологическая экспертиза. Анализ состояния измерений.
64. Основы государственной системы стандартизации. Работы, выполняемые при стандартизации.
65. Научно-технические принципы и методы стандартизации.
66. Категории и виды стандартов.
67. Введение в сертификацию. Нормативно-методическое обеспечение сертификации.
68. Деятельность органов по сертификации и испытательных лабораторий.
