Прикладная метрология: Рабочая программа, вопросы к экзамену, задания и методические указания к выполнению контрольных работ

Методические указания предназначены для выполнения контрольной работы по дисциплине «Прикладная метрология»» для студентов заочного, заочно – сокращенного форм обучения специальности 200501 «Метрология и метрологическое обеспечение»

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Восточно-Сибирский Государственный технологический университет Кафедра «Метрология, стандартизация и сертификация»

Составитель: Сыремпилова С.Г. ПРИКЛАДНАЯ МЕТРОЛОГИЯ Рабочая программа, вопросы к экзамену, задания и методические указания к выполнению контрольных работ для студентов заочной и заочно - сокращенной форм обучения специальности 200501 «Метрология и метрологическое обеспечение»

Редактор: Т.А. Стороженко Подписано в печать 23.03.2006г. Формат 60*841/16. Усл. п. л. 1,39. Тираж 100 экз. Печать операт. Бум. писч. Заказ №49 __________________________________________________

Разработала Сыремпилова С.Г.

Издательство ВСГТУ, г. Улан-Удэ, ул. Ключевская, 40. в. Издательство ВСГТУ Улан-Удэ, 2006

Печатается по решению редакционно-издательского совета ВСГТУ Методические указания предназначены для выполнения контрольной работы по дисциплине «Прикладная метрология»» для студентов заочного, заочно – сокращенного форм обучения специальности 200501 «Метрология и метрологическое обеспечение» Методические указания содержат рабочую программу, вопросы, выносимые на экзамен, задания к контрольной работе, а также методические указания к выполнению контрольной работы.

Ключевые слова: средство измерений (СИ), поверка (СИ), калибровка СИ, методика поверки СИ, межповерочный интервал СИ

СОДЕРЖАНИЕ Введение 1. Рабочая программа 2. Экзаменационные вопросы 3. Задание на контрольную работу 4. Методические указания к выполнению контрольной работы Приложение А Приложение Б Приложение В Приложение Г

4 4 14 16 16 18 19 20 21

1.2 Выписка из рабочего учебного плана.

1 РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

Модуль 1. Цель изучения дисциплины 1.1 Целевая установка дисциплины Целью изучения курса является подготовка студентов для решения профессиональных задач в области практической метрологии.

153

10

12

-

самостоятельная работа

22

практических занятий

лабораторных работ

-

лекции

-

всего

курсовая работа **

-

из них аудиторные занятия

всего

курсовой проект

10

Объем работы студента в часах

зачет

СД.Ф. 03.

Распределение по семестрам

экзамен

Дисциплина «Прикладная метрология» является обязательной для изучения студентами специальности 200501 «Метрология и метрологическое обеспечение», определена государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования, а также учебным планом специальности и относится к циклу специальных дисциплин. ЦЕЛЬ изучения дисциплины - подготовка будущего инженера-метролога к практической метрологической деятельности. ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ - получение теоретических знаний и практических навыков по проведению практических метрологических работ. Студенты заочной и заочно – сокращенной форм обучения в процессе изучения дисциплины «Прикладная метрология» должны: - ознакомиться с теоретическим материалом, с дальнейшей его проработкой; - выполнить и защитить контрольную работу; - выполнить и защитить практические задания. Содержание курса определено рабочей программой.

Индекс дисциплины на ГОСВО

Введение

131

1.3 Выписка из ГОС ВО (государственный образовательный стандарт высшего образования) Цели и задачи дисциплины; основные виды метрологической деятельности: измерения, контроль, испытания, поверка, калибровка; схемы измерений, контроля, испытаний, методики выполнения измерений, контроля, испытаний, поверки, калибровки; показатели достоверности контроля и испытаний, способы их расчета; точностной анализ методик выполнения измерений; выбор средств измерений; аттестация методик выполнения измерений, контроля и испытаний 1.4 Область применения полученных знаний и умений Полученные знания и умения в ходе изучения дисциплины «Прикладная метрология» могут быть применены в следующих областях профессиональной деятельности: организационно-управленческая; производственно-технологическая; научно-исследовательская; проектная.

1.5 Требования к начальной подготовке Студент должен иметь представление: о проблемах измерений и обеспечения их единства; о тенденциях развития микроэлектроники и возможных путях их использования в метрологии и метрологическом обеспечении; о квантовой метрологии; о роли и месте метрологии в решении проблем стандартизации и сертификации. знать и уметь использовать: методы и алгоритмы обработки результатов измерений; способы достижения требуемой точности измерений; основные положения Закона «Об обеспечении единства измерений»; - основные виды метрологической деятельности; принципы построения единиц физических величин; базовые понятия информатики и вычислительной техники, принципы работы технических и программных средств; физические основы измерений; методы (способы) измерений; метрологические характеристики средств измерений; классы точности средств измерений; иметь опыт: обработки результатов измерений; построения градуировочных характеристик средств измерений; применения теории размерностей; определения погрешностей средств измерений.

1.6 Предметные цели обучения и критерий их достижения Предусмотрены следующие уровни усвоения материала: 1. иметь представления; 2. уметь воспроизвести; 3. уметь: решить задачу по образцу; решить задачу на основе преобразования некоторых существенных признаков образца; решить задачу без образца. Предметные цели обучения Цели обучения Студент должен будет иметь представление: - о тенденциях развития прикладной метрологии Студент должен будет знать: - основные виды метрологической деятельности - виды контроля - показатели качества контроля - выборочный контроль -виды испытаний - порядок проведения испытания типа СИ - требования к аккредитуемым поверочным лабораториям - поверку СИ - калибровку СИ - выбор методов и средств измерений при разработке МВИ - порядок аттестации МВИ -метрологическая аттестацию СИ - содержание работ по анализу состояния измерений - цели, задачи, организационные, научные и методические основы метрологического обеспечения - содержание работ по метрологическому обеспечению

Цели обучения подготовки производства виды директивных и нормативно-технических документов в области обеспечения единства измерений Студент должен будет уметь: - проводить поверку СИ - разрабатывать методику поверки - разрабатывать методику выполнения измерений - разрабатывать методику испытаний - рассчитывать межповерочный интервал СИ - разрабатывать поверочные схемы СИ

Модуль 2. Содержание дисциплин 2.1 Содержание учебного материала 2.1.1 Распределение учебного материала по лекциям. Тема 1. Предмет «Прикладная метрология» ( 0,5 часа) Цели и задачи дисциплины. Основные виды метрологической деятельности: измерения, контроль, испытания, поверка, калибровка. Тема 2. Основные положения закона РФ «Об обеспечении единства измерений» (1,5 часа) Общие положения. Единицы величин. Средства и методики выполнения измерений. Метрологические службы. Государственный метрологический контроль и надзор. Калибровка и сертификация средств измерений. Ответственность за нарушение закона. Финансирование работ по обеспечению единства измерений.

Тема 3. Методика выполнения измерений. (1 час) Разработка методики выполнения измерений. Формирование исходных данных для разработки. Выбор метода и средств измерений. Разработка методов оперативного контроля точности измерений. Разработка и экспертиза документа на МВИ. Аттестация МВИ. Стандартизация МВИ. Утверждение документа на МВИ. Тема 4. Поверка СИ. (1 час) Поверка СИ. Виды и методы поверки. Качество поверки. Нормативная база поверки Тема 5. Калибровка СИ. (0,5 часа) Российская система калибровки. Калибровка средств измерений. Калибровочный знак, сертификат о калибровке. Аккредитация метрологических служб юридических лиц на право проведения калибровки. Порядок проведения аккредитации. Результаты аккредитации. Аттестат аккредитации. Инспекционный контроль за соблюдением аккредитованными метрологическими службами требований к проведению калибровочных работа. Разрешение споров. Тема 6. Система испытаний продукции ( 1 час) Цели и задачи системы испытаний продукции. Показатели качества процесса испытаний. Показатели качества испытаний. Классификация и назначение основных видов испытаний. Испытания на надежность.

Тема 7. Разработка и аттестация программ и методик испытаний. (1 час) Содержание программы испытаний, обоснование ее основных разделов, порядок разработки и утверждения. Тема 8. Аттестация испытательного оборудования (0,5 часа) Последовательность работ при аттестации и оформление ее результатов. Разработка методик аттестации испытательного оборудования Тема 9. Система испытаний СИ. (1 час) Испытания СИ для целей утверждения типа. Испытания СИ для целей подтверждения соответствия СИ утвержденному типу. Тема 10. Контроль. Виды контроля. (1,5 часа) Виды контроля. Условные вероятности ошибочных и правильных решений. Оперативные характеристики контроля. Критерии определения порогового значения. Формирование выборки. Схема контроля и объем выборки. Выборка с возвратом. Выборка без возврата. Математическая модель результата измерения и оперативная характеристика плана контроля. Выборочный приемочный контроль. Выборочный текущий контроль. Тема 11. Метрологическая аттестация СИ. (0,5 часа) Нестандартизованные СИ, условия их разработки. Метрологическая аттестация НСИ, пакет документации, предъявляемой на аттестацию НСИ. Содержание

программы аттестации, обоснование ее основных разделов, порядок разработки и утверждения. Последовательность работ при аттестации и оформление ее результатов. Тема 12. Метрологическая экспертиза нормативной, конструкторской и технологической документации. (0,5 часа) Виды, состав и порядок разработки нормативной и технической документации. Цели и задачи метрологической экспертизы, условия ее проведения. Содержание метрологической экспертизы, номенклатура документации, подвергаемой экспертизе. Подразделения и службы производящие экспертизу, основные этапы ее проведения и оформление результатов. Специфика экспертизы документации, поступившей от сторонних организаций. Экспертное заключение. Метролог-эксперт, его права, обязанности и ответственность. Тема 13. Анализ состояния измерений, контроля и испытаний. (0,5 часа) Цели и задачи анализа состояния измерений, контроля и испытаний. Анализ состояния действующей нормативной, проектной, конструкторской, технологической документации. Анализ состояния оснащения производственных процессов. Анализ деятельности метрологической службы предприятия. Оформление результатов анализа. Обобщение материалов анализа состояния измерений, контроля и испытаний и подготовка предложений по улучшению метрологического обеспечения производства.

Тема 17. производства.

Метрологическое

обеспечение

(0,5 часа) Организационные, научные, технические и методические основы метрологического обеспечения. Метрологическое обеспечение (МО) как обязательное условие достижения требуемого уровня и повышения качества продукции и эффективности производства. Цели, система МО, комплекс научных, технических и организационных основ системы. Задачи МО, решаемые на государственном уровне. МО отрасли, его задачи и содержание. МО предприятия (организации). 2.1.2. Содержание лабораторно-практических занятий Наименование лабораторно-практических Количество занятий часов 1. Поверка СИ 2 2. Расчет межповерочного интервала СИ 4 3. Межлабораторное сличение средств 2 поверки 4. Анализ состояния измерений в 4 учебной лаборатории Модуль 3. Контроль самостоятельной работы студента. По результатам изучения дисциплины студент сдает экзамен. Оценка качества работы студента проводится по квалиметрической системе. № 1 2

Вид деятельности Выполнение и защита контрольной работы Выполнение и защита практических работ

Весовой коэффициент для ДО 0,3 0,1

3 4

Тестирование по основным разделам дисциплины Итоговый контроль (экзамен)

0,3 0,3

Показатель качества каждого вида деятельности. №

Вид деятельности

Весовой коэффициент 0,7

1

Соответствие требованиям преподавателя

2

Своевременность выполнения и сдачи

0,2

3

Качество оформления

0,1

Весовые коэффициенты qi определяются методом ранга. Комплексный показатель качества выполнения отдельного вида работ СРС, а также по всем видам СРС определяется по формуле: u

Q=

∑

qi*Бi ,

i =1

Бi – количество баллов по 5- балльной шкале; i – порядковый номер показателя; n – количество показателей.

Модуль 4. Информационно – методическое обеспечение учебного процесса 1. Шишкин И.Ф. Метрология, стандартизация и управление качеством; М.: Изд-во стандартов, 1990 2. Шишкин И.Ф. Прикладная метрология. - СПб: Издво СЗПИ, 1990. 3. Шишкин И.Ф., Яншин В.Н. Прикладная метрология. - М.: РИЦ «Татьянин день», 1993. 4. Голубев С.М., Артемьев Б.Г. Справочное пособие для работников метрологических служб. 1,2 т. – М.: Изд-во стандартов, 1990 5. Крылова Г.Д. Основы стандартизации, сертификации и метрологии. М.: ЮНИТИ, 1998.

6. Бурдун Г.Д., Марков Б.Н. Основы метрологии: Учеб. пособие для вузов. 3-е изд., перераб. – М.: Изд-во стандартов, 1985. 7. Кузнецов В.А., Ялунина Г.В. Основы метрологии: Учеб. пособие. – М.: Издательство стандартов, 1995. – 280 с. 8. Закон РФ «Об обеспечении единства измерений», 1993 9. Законодательная и прикладная метрология (ежемесячный журнал) 10. Главный метролог (ежемесячный журнал) 11. Методические указания к выполнению СРС (написание реферата) для студентов специальностей 07200 – Стандартизация и сертификация (в пищевой промышленности) и 190800 – Метрология и метрологическое обеспечение дневной и заочной форм обучения; Составители: А.П. Олефирова, И.А. Ханхалаева. – Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2002. 12. Методические указания к выполнению практических работ по дисциплине «Прикладная метрология» для специальности 200501 «Метрология и метрологическое обеспечение» дневного, заочного и ускоренного форм обучения; Составители Д.Н. Хамханова, С.Г. Сыремпилова. – Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2005. 2 ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЕ ВОПРОСЫ 1. Основные виды метрологической деятельности: измерения, контроль, испытания, поверка, калибровка. Цели, задачи, основные принципы. 2. Поверка СИ. Классификация видов поверки. Организация и порядок проведения поверки. Показатели качества поверки. Методы поверки. 3. Поверочные схемы. Классификация поверочных схем. Принципы построения поверочных схем.

4. Методики поверки СИ. Разработка методик поверки СИ. Требования к оформлению документа на методики поверки СИ 5. Поверительные и калибровочные клейма. 6. Определение МПИ по экономическому критерию и по критериям надежности 7. Калибровка СИ. Российская система калибровки (РСК). Общие положения. Цели, задачи, принципы РСК. 8. Структура и функции РСК 9. Аккредитация метрологических служб юридических лиц на право проведения поверочных и калибровочных работ 10. Документация поверочных лабораторий 11. Анализ состояния измерений. Цели, задачи. Основные этапы работ при анализе состояния измерений 12. Методики выполнения измерений. Выбор методов и средств измерений 13. Методики выполнения измерений. Разработка и аттестация МВИ 14. Метрологические характеристики СИ. Нормирование метрологических характеристик СИ 15. Государственный метрологический контроль и надзор 16. Испытания СИ для целей утверждения типа СИ. 17. Сертификация СИ. 18. Метрологическая аттестация СИ. 19. Классификация и назначение основных видов испытаний.

3 ЗАДАНИЯ К КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЕ Цель контрольных работ – закрепление знаний, полученных студентом в процессе самостоятельной работы. Варианты контрольных работ разработаны на основе программы курса. Студент выбирает номер варианта по последним двум цифрам зачетной книжки (варианты приведены в приложении А). Контрольная работа состоит из 3х частей: I часть – Теоретическая (задания приводятся в приложении Б) II часть – Расчет межповерочного интервала по критерию ν*р и К*ми. (задания приводятся в приложении В). III часть - Разработка локальной поверочной схемы Контрольная работа выполняется в ученической тетради. На первой странице указать задание: номер варианта, номера задач, теоретический вопрос, исходные данные для расчета межповерочного интервала, наименование средства измерения, для которого разрабатывается локальная поверочная схема. В конце выполненного задания обязательно указать ссылки на источник информации. 4 МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ 1. Теоретическую часть контрольной работы необходимо выполнить в соответствии с требованиями, приведенными в [11]. 2. Для выполнения второй части контрольной работы «Расчет межповерочного интервала» необходимо

ознакомиться с методическими указаниями по выполнению практических работ по дисциплине «Прикладная метрология» [12] (практические работы №№2,3). Для выполнения работы №3 расчеты рекомендуется проводить на компьютере (в программной среде Excell или MathCAD) 3. На основе государственной поверочной схемы, разработать локальную поверочную схему для средства измерения. Перечень предлагаемых средств измерений приводится в приложении Г. Студент вправе предложить свое средство измерений.

ПРИЛОЖЕНИЕ А № вар-та 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Задание 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 1.10 1.11 1.12 1.13 1.14 1.15 1.16 1.17 1.18 1.19 1.20

Задание 2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.10 2.11 2.12 2.13 2.14 2.15 2.16 2.17 2.18 2.19 2.20

Задание 3 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 3.13 3.14 3.15 3.16 3.17 3.18 3.19 3.20

ПРИЛОЖЕНИЕ Б 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 1.10 1.11 1.12 1.13 1.14 1.15 1.16 1.17 1.18 1.19 1.20

Метрологическая надежность средств измерений Поверительные и калибровочные клейма Ускоренные испытания средств измерений Автоматизация поверочных работ Испытания продукции на воздействие внешних факторов (механические воздействия) Испытания продукции на воздействие внешних факторов (климатические воздействия) Испытания продукции на воздействие внешних факторов (электромагнитных полей) Испытания продукции на воздействие внешних факторов (термические воздействия) Комбинированные испытания Автоматизация процесса испытаний Аттестация оборудования и средств измерений для испытаний на механические воздействия Аттестация оборудования и средств измерений для испытаний на климатические воздействия История и перспективы развития метрологии Российская система измерений на современном этапе реформирования национальной политики в области метрологии Проблема децентрализации системы обеспечения единства измерений Перспективы адаптации российской системы измерений к глобальной системе измерений Основные вопросы квантовой метрологии. Применение квантовых эффектов при создании эталонов единиц физических величин Эталоны, их классификация и виды. История развития эталонов Методы поверки. Классификация методов поверки. Примеры применения различных методов поверки. Межлабораторное сличение методов и средств измерений

ПРИЛОЖЕНИЕ В

2.18

Значения критериев ν*р К*ми

2.19

№ задание

Уравнения статистических характеристик процесса дрейфа метрологических характеристик средства измерения

2.1

m(t)=-0,983+0,146t+0,005865t2+0,00007668t3 σ(t) = 0,804e0,005t m(t)=0,49+0,43t+0,2t2+0,1t3 σ(t) = 2,8e0,03t m(t)=-0,348+0,0821t+0,0044t2+0,2*10-5t3 σ(t) = 1,03e0,018t m(t)=0.04+9,861*10-3 t-2,778*10-4 t2+6,752*10-6 t3 σ(t) = 0,052e -0,75t m(t)=-0,001+1,767t-2,067t2+0,772t3 σ(t) = 0,647e0,017t m(t)=-1,60+0,369t-0,012t2+1,418*10-4 t3 σ(t) = 1,17e0,006t m(t)=3,145-0,21t+0,0007986t2-0,000008681t3 σ(t) = 2,064e-0,02t m(t)=-1,24+0,3088t-0,0086t2+0,0001t3 σ(t) = 1,03e-0,0037t m(t)=0,49+0,043t+0,0002t2+0,00001t3 σ(t) = 2,8e-0,03t m(t)=1+0,5t+0,0011t2+0,00004t3 σ(t) = 1,2e-0,05t m(t)=0,01+0,00146t+0,00058t2+0,00007668t3 σ(t) = 0,2e0,005t m(t)=0,5+0,043t+0,002t2+0,0001t3 σ(t) = 0,8e0,03t m(t)=-0,548+0,0821t+0,0044t2+0,2*10-4t3 σ(t) = 2,03e0,018t m(t)=0,4+5*10-3 t-5,778*10-4 t2+5,752*10-6 t3 σ(t) = 0,052e -0,75t m(t)=-0,001+1,656 t-1,067t2+0,772t3 σ(t) = 2.8e0,017t m(t)=-2,3+0,252t-0,012t2+1,418*10-4 t3 σ(t) = 1,17e0,006t m(t)=2,140-0,21t+0,07986t2-0,0008681t3 σ(t) = 2,064e-0,02t

2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.10 2.11 2.12 2.13 2.14 2.15 2.16 2.17

2.20

0,99

0,60

0,97

0,62

0,95

0,64

0,93

0,66

0,91

0,68

0,89

0,70

0,87

0,72

3.8

0,85

0,74

3.9

0,83

0,76

0,81

0,78

0,79

0,80

0,77

0,82

3.10 3.11 3.12 3.13 3.14 3.15

0,75

0,84

0,73

0,86

3.16 3.17 3.18

0,71

0,88

3.19

0,69

0,90

3.20

0,67

0,92

m(t)=-0,24+0,3088t-0,0086t2+0,0001t3 σ(t) = 1, 3e-0,0037t m(t)=0,5+0,043t+0,002t2+0,0001t3 σ(t) = 1,8e-0,03t m(t)=0,99+0,3t+0,0033t2+0,00004t3 σ(t) = 1,2e-0,05t

0,65

0,94

0,63

0,96

0,60

0,98

ПРИЛОЖЕНИЕ Г 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7

Поверочная схема для средств измерения скорости Поверочная схема для средств измерения длины Поверочная схема для средств измерения массы Поверочная схема для средств измерения давления Поверочная схема для средств измерения силы Поверочная схема для средств измерения температуры Поверочная схема для средств измерения электрического тока Поверочная схема для средств измерения электрического напряжения Поверочная схема для средств измерения сопротивления электрического тока Поверочная схема для средств измерения времени Поверочная схема для средств измерения рН Поверочная схема для средств измерения плоского угла Поверочная схема для средств измерения твердости Поверочная схема для средств измерения скорости Поверочная схема для средств измерения массового расхода жидкости Поверочная схема для средств измерения длин волн Поверочная схема для средств измерения цвета Поверочная схема для средств измерения плотности жидкости Поверочная схема для средств измерения кинематической вязкости жидкости Поверочная схема для средств измерения акустических величин