Метрология, стандартизация и сертификация в информатике и радиоэлектронике (стр. 2 )

Тема 2.8 ПРИНЦИПЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ИЗМЕРЕНИЙ

Основные направления и принципы автоматизации измерений. Применение микропроцессоров в средствах измерений и контроля.

Измерительно-вычислительные комплексы (ИВК). Информационно-измерительные системы (ИИС): обобщённая структурная схема, классификация ИИС, структурные схемы измерительных систем, систем автоматического контроля.

Метод агрегатирования при построении ИИС и основные предпосылки для его реализации.

[1, с. 58–59, 288–290, 293–308, или 2, с. 331–361].

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

При изучении данной темы необходимо усвоить твёрдо основные направления и принципы автоматизации электрорадиоизмерений, их характерные особенности и возможные практические реализации. Следует изучить принципы построения ИВК и ИИС, назначение и взаимосвязь их основных узлов. Необходимо также обратить внимание на особенности построения измерительных приборов с микропроцессорами, их основные преимущества перед обычными электрорадиоизмерительными приборами. Кроме того, следует изучить общие принципы построения агрегатных средств измерений.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1 Перечислите основные направления автоматизации электрорадиоизмерений и дайте их характеристику. 2 Дайте сравнительную оценку различным направлениям автоматизации измерений. 3 Перечислите основные признаки полной автоматизации измерений и охарактеризуйте каждый из них. 4 Каковы основные цели использования микропроцессоров в электрорадиоизмерительных приборах? На решение каких задач направлено применение микропроцессоров в приборах? 5 Дайте определение и перечислите основные принципы построения ИИС и ИВК. 6 Приведите классификацию, типовые структурные схемы и перечислите основные характеристики ИИС и ИВК. 7 Укажите основные принципы построения агрегатных комплексов средств измерений. Приведите примеры их практической реализации.

Раздел 3 ОСНОВЫ ТЕХНИЧЕСКОГО НОРМИРОВАНИЯ

И СТАНДАРТИЗАЦИИ

Основные цели и задачи технического нормирования и стандартизации. Основные термины и определения: техническое нормирование; стандартизация; объект технического нормирования, стандартизации; виды ТНПА; требования к ТНПА. Разновидности стандартизации: международная, государственная, отраслевая.

Система технического нормирования и стандартизации. Органы и службы стандартизации, их задачи и функции. Государственный надзор за соблюдением технических регламентов.

Методические основы стандартизации. Система предпочтительных чисел, основные методы стандартизации.

Международная стандартизация.

[4, с. 383–412, или 8, с. 73–78, или 5, 6, 7, 10], или www. gosstandart. , или www. belgiss. , или www. .

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

При изучении материала раздела необходимо, прежде всего, уяснить цели и задачи технического нормирования и стандартизации, роль стандартизации и ее участие во всех сферах жизнедеятельности общества, получить четкое представление об основных терминах и определениях в области технического нормирования и стандартизации.

Следует обратить внимание на основные функции органов и служб стандартизации. Следует четко представлять, что является объектом технического нормирования и стандартизации, какие виды технических нормативных правовых актов (ТНПА) действуют в республике. Необходимо уяснить формы осуществления государственного надзора за соблюдением технических регламентов (ТР), кто его осуществляет, меры ответственности за несоблюдение требований ТР и других ТНПА.

Следует обратить особое внимание на основные методы стандартизации и направления работ, их значение в повышении эффективности производства и улучшении качества продукции и услуг.

Необходимо знать основные системы ТНПА, в том числе и международные, представлять значение международной стандартизации для развития отечественной стандартизации, экономических и культурных связей между странами.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1 Почему стандартизация играет важную роль во всех областях науки, техники и производства? 2 В чем состоят основные цели и принципы технического нормирования и стандартизации? 3 Дайте определение основным понятиям в области стандартизации. 4 Перечислите органы и службы стандартизации, в чем состоят их основные функции? 5 Что является объектом технического нормирования и стандартизации? Какие виды ТНПА действуют в республике? 6 Что собой представляет система предпочтительных чисел? Какие вы знаете параметрические ряды и их разновидности, где они применяются? 7 Перечислите основные методы стандартизации и дайте их краткую характеристику. 8 Охарактеризуйте основные направления работ по стандартизации. 9 Перечислите основные системы ТНПА, действующих в отрасли связи. 10 Какова роль международной стандартизации и какие существуют основные международные организации по стандартизации?

Раздел 4 ОСНОВЫ ОЦЕНКИ СООТВЕТСТВИЯ

Основные цели и принципы оценки соответствия. Понятие качества продукции. Основные показатели качества. Методы измерения качества.

Национальная система подтверждения соответствия РБ (НСПС РБ). Организационная структура системы и ее основные функции.

Схемы сертификации продукции. Порядок проведения сертификации продукции. Основные документы по сертификации продукции.

[5. 6, 9, 10], или www. gosstandart. , или www. belgiss. , или www.belgim.by.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

В процессе изучения материала раздела необходимо ознакомиться с основными целями и задачами оценки соответствия, уяснить основные понятия данной области. Особое внимание следует уделить набору показателей качества и методам их измерения.

Следует обратить внимание на функции органов НСПС РБ. Необходимо уяснить, что является объектом оценки соответствия и какие документы об оценке соответствия действуют в республике.

Основное внимание следует обратить на порядок проведения сертификации продукции и систем менеджмента качества (СМК).

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1 Сущность оценки соответствия, ее основные цели и принципы. 2 Дайте определение основным понятиям в области оценки соответствия: оценка соответствия, аккредитация, подтверждение соответствия, форма подтверждения соответствия, схема подтверждения соответствия, НСПС РБ, сертификат соответствия. 3 Перечислите и охарактеризуйте основные показатели качества. 4 Как измеряется качество? 5 Основные положения НСПС РБ. 6 Перечислите органы по сертификации, в чем состоят их основные функции? 7 Что является объектом оценки соответствия? 8 Какие основные документы об оценке соответствия действуют в республике? 9 Какие существуют схемы сертификации продукции? 10 Каков порядок проведения сертификации продукции?

КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

Выполнение контрольных заданий является одной из важнейших частей самостоятельной работы студентов. Оно способствует успешному усвоению материала, приобретению практических навыков подготовки к измерениям, обработки и оформления результатов, облегчает подготовку к зачёту по дисциплине. Поэтому выполнению контрольных заданий должно быть уделено большое внимание. Для более детальной проработки вопросов дисциплины рекомендуется также решить другие задачи, не вошедшие в индивидуальное задание.

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНЫХ ЗАДАНИЙ

Контрольное задание состоит из 8 задач, которые охватывают разделы 1 – 4 . Номера задач, подлежащих включению в индивидуальное задание, определяются по номеру в списке группы и задаются при выдаче данной брошюры (таблица 17) или задания. Номера варианта задания исходных данных соответствуют последней цифре в списке группы. Задачи, решённые не по варианту либо не по заданию, не засчитываются, а работа возвращается студенту без проверки.

Приступать к решению задачи следует только после полной проработки соответствующей и предыдущих тем. Условия должны быть записаны в тетрадях с контрольными решениями полностью. Решения и ответы на поставленные вопросы должны быть обоснованными и, по возможности, краткими, содержать необходимый иллюстративный материал (схемы, чертежи, графики) и выполняться в строгом соответствии с действующими стандартами.

Задачи следует решать в общем виде и только затем подставлять числовые значения в стандартных единицах физических величин. Недостающие данные (если это необходимо ) следует задавать самим в общем виде или в пределах реальных значений. Обязательно следует приводить пояснения хода решения. Задачи, представленные без пояснений, могут быть не зачтены. При решении задач с большим объёмом вычислений рекомендуется использовать ЭВМ. Программу следует составлять на языке высокого уровня, а её распечатку приложить к контрольной работе. При этом следует предусмотреть вывод на печать основных результатов промежуточных и окончательных вычислений, а также дать пояснения к алгоритму и привести основные расчётные соотношения .Окончательные результаты измерений должны быть представлены в соответствии с МИ 1или ГОСТ 8.с указанием размерности физической величины. Решения задач должны заканчиваться чётко сформулированными выводами.

Контрольные задания должны выполняться в отдельной тетради, на обложке которой должно быть указано наименование учебной дисциплины, фамилия и инициалы студента, номер шифра и группа. Если студент желает, чтобы проверенное задание было выслано ему почтой, следует указать почтовый адрес и индекс отделения связи.

ЗАДАЧИ

1 Обработать ряд наблюдений, полученный в процессе многократных прямых измерений физической величины (ФВ), и оценить случайную погрешность измерений, считая результаты исправленными и равноточными. Результат измерения представить по одной из форм МИ 1317-86 или ГОСТ 8.207-76. Вид ФВ, ее размерность, число наблюдений N, первый элемент выборки ряда J взять из таблицы 1 по последней цифре номера в списке, номер ряда взять из таблицы 2 по последней цифре этого же номера. Доверительную вероятность принять Рд = = 0,95 для четных вариантов (включая 0), Рд = 0,99 – для нечетных. Например, для номера в списке с цифрами 22 следует выбрать из таблицы 1: частота, кГц, N = 30; J = 6. Из таблицы 2 взять 3-й ряд и выбрать из него 30 членов (с 6 по 35 включительно). Доверительную вероятность принять Рд = 0,95.

Таблица 1

Параметры	Варианты
0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
ФВ	I	U	f	R	W	t	ЭДС	l	C	L
Размерность	мкА	мкВ	кГц	кОм	мВт	мс	мВ	мм	нФ	мГн
N	20	15	30	35	25	19	24	25	18	32
J	1	10	6	1	10	15	5	1	10	4
Примечание – приняты следующие обозначения: I – ток, U – напряжение, f – частота, R – сопротивление, W – мощность, t – время, l – длина, C – емкость, L – индуктивность.

При решении задач 2…9 необходимо определить доверительные границы суммарной погрешности результата измерения и записать его в соответствии МИ 1317-86 или ГОСТ 8.207-76. Значение доверительной вероятности принять Рд = 0,95 для четных вариантов включая и Рд = 0,99 – для нечетных. При расчетах полагать, что случайные погрешности распределены по нормальному закону, а число наблюдений существенно больше 30. Данные, необходимые для решения задач, взять из таблицы 3.

2 В процессе обработки результатов прямых измерений напряжения определено (все значения в вольтах): среднее арифметическое значение этого напряжения , среднее квадратическое отклонение среднего арифметического

Таблица 2

i	Номер ряда наблюдений (последняя цифра номера списка )
	0	1	2	3	4
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35	16,0065 15,7881 15,6774 16,0797 16,2531 16,1125 15,6624 16,0556 16,1915 16,1031 16,1762 15,6497 15,7332 16,0375 14,8296 16,2142 15,7891 15,6471 16,2576 15,6675 16,2032 15,6557 15,6820 15,7611 16,0905 16,0691 15,6331 15,6937 15,9504 16,2524 15,6513 16,1298 16,0551 16,2592 16,1402	22,0123 22,9939 22,2742 23,0254 22,3024 22,0120 22,8651 22,3795 22,7172 22,8255 22,4244 20,0291 22,7570 22,3292 22,9448 22,0760 23,0105 22,0643 23,0317 22,8951 22,0419 22,0591 22,0037 22,0317 22,8747 22,0285 22,0954 22,0016 22,2415 22,7934 22,9755 22,2265 22,2543 22,6592 22,7873	10,3623 10,2493 10,4923 10,3137 10,3183 10,4059 10,6294 10,2650 10,3024 10,2688 10,6268 10,7516 10,3913 10,3496 10,2725 10,2539 10,3990 10,2790 10,5937 10,7457 10,3457 10,6968 10,2640 10,4506 10,3961 10,4081 10,6238 9,6276 10,6270 10,3424 10,6293 10,7522 10,5381 10,6926 10,4042	49,7928 47,9739 47,9254 49,1514 49,3718 48,0822 49,1950 48,4626 49,5655 49,7933 48,8541 47,9618 48,0356 47,9949 49,7925 49,7869 49,5183 49,7603 49,6780 49,6591 49,0117 48,3095 47,9303 48,2104 49,7760 47,9673 45,5625 49,4889 49,2162 49,7757 48,0032 48,1368 48,2398 49,0547 49,1183	35,9204 36,9163 36,2275 36,1006 36,7542 36,6596 36,1744 36,2023 35,6021 35,5462 36,5920 36,4078 36,9107 36,1876 36,6934 35,6774 35,7912 36,4033 36,3126 36,4941 35,6285 35,9551 35,7093 35,9808 35,7190 34,0623 36,0152 35,6716 36,6773 36,5373 36,6845 35,5179 35,9262 35,6236 36,9338

Продолжение таблицы 2

i	Номер ряда наблюдений (последняя цифра номера списка)
	5	6	7	8	9
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35	12,7416 12,8033 13,3574 12,7938 12,5663 12,7133 12,9213 12,7064 12,7432 12,7428 13,5213 12,8330 12,8214 13,3946 13,4483 12,5995 12,8412 12,8082 13,2607 12,8592 13,4198 12,7251 12,8300 14,4618 14,5839 13,4515 13,2268 12,5570 12,7186 13,3361 13,2431 13,3585 13,2472 13,5172 13,2472	28,1918 27,0238 28,2393 27,1120 26,8403 28,0320 29,9967 27,5508 26,7104 26,9868 27,0866 26,9129 26,6548 26,9626 26,6438 26,6523 26,6223 26,9044 26,6086 28,2372 27,0463 26,8789 26,6435 26,6083 27,4319 28,1347 26,6294 26,9332 26,6284 27,0570 26,6138 26,7730 27,3732 28,1526 26,7359	38,4404 38,5394 38,1955 38,1271 37,9341 38,0902 38,5348 38,2339 38,4842 38,0486 38,4781 37,9250 38,1662 38,0371 37,8539 38,0422 37,8655 38,0462 37,8203 38,1242 38,5117 38,1768 39,3839 38,5401 38,3996 38,3125 38,5463 37,8538 37,8892 37,9422 37,8345 38,2995 38,0396 38,4482 38,4931	17,5151 17,3831 17,2690 17,3792 18,1100 17,5170 18,1059 17,3931 17,8772 17,2714 19,2087 17,2570 17,3044 17,5808 17,2839 18,0627 17,2912 18,0420 17,3481 17,2767 17,8749 17,2979 17,9177 17,4381 17,2971 17,2750 18,0703 17,3146 17,9669 17,3075 17,2814 17,6904 17,2827 17,2882 17,4522	13,4250 13,6387 13,5889 13,7126 13,4818 14,1668 13,5771 13,4729 13,6735 13,4710 13,4971 13,7178 13,6937 13,6149 13,5516 13,0627 13,4723 13,7356 13,6109 13,4160 13,4706 13,4409 13,5433 13,4298 13,4468 13,4825 13,4927 13,4329 13,5458 13,7321 13,7071 13,5378 13,7106 13,5850 13,5620

, границы неисключенных остатков двух составляющих систематической погрешности и .

3 В процессе обработки результатов прямых измерений силы тока I определено (все значения в миллиамперах): среднее арифметическое ; среднее квадратическое отклонение среднего арифметического ; границы неисключенных остатков трех составляющих систематической погрешности , и .

4 В процессе обработки результатов прямых измерений сопротивления R определено (все значения в килоомах): среднее арифметическое ; границы неисключенных остатков трех составляющих систематической погрешности , и . Случайная погрешность пренебрежимо мала.

5 В процессе обработки результатов прямых измерений емкости конденсатора С определено (все значения в нанофарадах): среднее арифметическое ; среднее квадратическое отклонение среднего арифметического ; границы неисключенных остатков двух составляющих систематической погрешности и .

Таблица 3

Параметры	Варианты
0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
	5,75	1,246	18,31	25,43	8,49	4,38	20,92	9,48	53,9	16,48
	0,08	0,037	0,52	0,23	0,20	0,60	1,20	0,45	0,45	0,51
Dс1	0,32	0,045	1,30	0,92	0,56	0,14	1,56	0,35	2,30	0,83
Dс2	0,15	0,023	0,49	0,87	0,35	0,48	0,62	0,60	0,82	0,87
Dс3	0,21	0,012	0,16	0,29	0,20	0,12	0,47	0,23	0,63	0,39
Dс4	0,18	0,016	0,21	0,85	0,19	0,23	1,10	0,20	0,60	0,81

6. В процессе обработки результатов прямых измерений частоты F определено (все значения в килогерцах): среднее арифметическое ; среднее квадратическое отклонение результата измерения границы неисключенных остатков трёх составляющих систематической погрешности

7. В процессе обработки результатов прямых измерений мощности Р определено ( все значения в ваттах ) : среднее арифметическое ; среднее квадратическое отклонение результата измерения ; границы неисключенных остатков четырёх составляющих систематической погрешности и .

8. В процессе обработки результатов прямых измерений индуктивности катушки L определено (все значения в миллигенри): среднее арифметическое ; границы неисключенных остатков двух составляющих систематической погрешности . Случайная погрешность пренебрежимо мала.

9. В процессе обработки результатов прямых измерений периода сигнала Т определено (все значения в миллисекундах): среднее арифметическое ; среднее квадратическое отклонение результата измерения ; границы неисключенных остатков двух составляющих систематической погрешности .

В задачах необходимо, воспользовавшись результатами обработки прямых измерений, продолжить обработку результатов косвенного измерения и, оценив его случайную погрешность, записать результат по ГОСТ 8.207-76 или МИ 1317-86. Данные, необходимые для решения задач, взять из таблицы 4.

При этом учитывать, что в таблице 6 использованы следующие обозначения:

n – число наблюдений каждой из величин в процессе прямых измерений;

- средние арифметические значения;

- оценки средних квадратических отклонений среднего арифметического;

- оценки коэффициентов корреляции между погрешностями измерения и , и , и соответственно. Доверительную вероятность принять Рд = 0,95 для четных вариантов, включая Рд = 0,99 – для нечетных вариантов.

Таблица 4

Пара- метры	Варианты
0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
n	35	15	21	11	19	32	13	40	11	17
	12,45	8,46	14,39	27,65	19,37	25,20	17,30	32,50	19,00	37,35
	0,347	0,521	2,032	4,251	3,498	2,837	5,360	2,00	6,380	5,120
	5,320	1,090	10,51	15,40	6,30	1,80	10,14	22,50	5,210	28,05
	0,30	0,14	0,15	0,32	0,36	0,38	0,22	0,19	0,31	0,57
	0,023	0,021	0,042	0,03	0,04	0,028	0,43	0,036	0,036	0,047
	0,085	0,050	0,20	0,29	0,052	0,010	0,32	0,20	0,081	0,89
	-0,15	0,05	-0,34	0,47	-0,09	0,75	0	0,60	-0,50	0,80
	0,80	-0,42	-0,49	0,80	0,90	0,85	-0,09	-0,50	0,72	0,05
	0,60	0,84	0,14	-0,32	0,46	0,63	0,53	0,06	0,18	-0,16
	0,1	10,0	2,0	0,1	1,0	0,1	10,0	5,0	0,1	1,0

10 Мощность Р постоянного тока измерялась косвенным методом путем многократных измерений напряжения U и силы тока I с последующим расчетом по формуле . При обработке принять В; мА; В; мА; .

11 Сопротивление определялось путем многократных измерений падения напряжения на нем () и падения напряжения на последовательно соединенном с ним образцовом резисторе с сопротивлением кОм с последующим расчетом по формуле . При обработке результатов принять В; В; В; В; . Погрешностью резистора пренебречь.

12 Напряжение в электрической цепи определялось путем многократных измерений напряжений на участках этой цепи с последующим расчетом по формуле . При обработке принять В; В; В; В; В; В; , .

13 Резонансная частота колебательного контура определялась путем многократных измерений индуктивности L и емкости С, входящих в контур катушки индуктивности и конденсатора, с последующим вычислением по формуле . При обработке принять мГн; мкФ; мГн; мкФ; .

14 Ток I измерялся косвенным методом путём многократных измерений напряжения U и сопротивления R с учётом зависимости I = U / R. При обработке принять

15 Ёмкости конденсатора С измерялась косвенным методом путём многократных измерений ёмкости С1 и ёмкости С2 с учётом зависимости С = С1 С2 / (С2 – С1). При обработке принять

 

16 Напряжение U измерялось косвенным методом путём многократных измерений тока I и сопротивления R c учётом зависимости U = IR. При обработке принять

В задачах 17…20 необходимо определить пределы абсолютной и относительной погрешностей измерения тока или напряжения, если измерения проводились магнитоэлектрическим прибором с классом точности g и пределом измерения А (таблица 5).

17 Результат измерения мА, миллиамперметр с нулём в начале шкалы, класс точности g1 , предел мА.

Таблица 5

Пара-	Вариант
метр	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
А1	100	250	25	100	75	50	300	75	30	50
А2	150	200	10	75	25	20	500	100	15	30
g1	2,5	1,0	2,5	1,0	0,2	0,5	2,5	1,5	0,1	2,0
g2	2,0	0,5	4,0	5,0	1,5	1,0	1,5	2,0	0,25	4,0
Х1	72	185	7,8	76	21,5	19	282	65	12,8	27,5
Х2	79	180	8,6	70	20,8	18,2	270	63	12,7	25,8

18 Результат измерения мА, миллиамперметр с нулём в середине шкалы, класс точности g1 , предел измерения мА.