Метрология, стандартизация и сертификация

Э. Г. Миронов

Метрология, стандартизация и сертификация

Справочное пособие

для студентов всех форм обучения специальностей:

230101- Вычислительные машины, комплексы, системы и сети;

230102- Автоматизированные системы обработки информации и управления;
280101 - Безопасность жизнедеятельности в техносфере;

280103- Защита в чрезвычайных ситуациях;

280104- Пожарная безопасность

 

Екатеринбург 2009

УДК 621.317.

Автор Э.Г. Миронов

Научный редактор доц., канд. техн. наук Н.П. Бессонов

 

Метрология, стандартизация и сертификация: Справочное пособие

/Э.Г. Миронов. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2009. 25с.

 

 

Справочное пособие содержит правила округления результатов и погрешностей измерений, таблицы, критерии согласия по ГОСТ 8.508-84 и другие справочные данные. Приведен краткий библиографический список использованной литературы.

Справочное пособие рассчитано на студентов всех форм обучения специальностей:

230101- Вычислительные машины, комплексы, системы и сети (ВМКСС);

230102- Автоматизированные системы обработки информации и управления
(АСУ);

280101- Безопасность жизнедеятельности в техносфере (БЖД);

280103 - Защита в чрезвычайных ситуациях (ЗЧС);

280104-Пожарная безопасность(ПБ).

Библиогр.: 15 назв. Табл.30

 

Подготовлено кафедрой автоматики и информационных технологий.

 

 

© ГОУ ВПО «Уральский государственный

технический университет - УПИ», 2009.

© Автор, 2009

Предисловие

По учебному плану дисциплины «Метрология, стандартизация и сертификация» для большей части специальностей предусмотрены не только лекции, но и практические занятия, а также лабораторные работы и домашние задания.

На практических занятиях студенты решают задачи по оценке погрешностей средств результатов измерений. При этом требуется использование большого количества справочных данных. Например, при оценке случайных погрешностей прямых многократных измерений необходимо знание коэффициента Стьюдента, при выявлении промахов – коэффициента , при округлении – знание принятого порядка округления погрешностей и результатов измерений и т.д.

Знание уже упомянутых коэффициентов, а также многих других справочных данных требуется при выполнении домашних заданий. При выполнении лабораторных работ и при написании отчетов по ним необходимо знание технических характеристик используемых средств измерений.

Вместе с тем, единый справочник, содержащий все необходимые сведения, в настоящее время отсутствует.

Данное справочное пособие призвано восполнить этот пробел и помочь освоить изучаемую дисциплину студентам всех форм обучения специальностей: ВМКСС, АСУ, БЖД, ЗЧС, ПБ.

Справочное пособие предназначено для студентов, но оно с успехом может быть использовано аспирантами, инженерами, преподавателями и научными работниками при решении практических метрологических задач.

1. Значения коэффициентов Стьюдента t в зависимости от доверительной вероятности Р и числа измерений п

п	Доверительная вероятность Р
	0,8	0,9	0,95	0,98	0,99	0,999
4	1,64	2,35	3,18	4,54	5,84	12,94
5	1,53	2,13	2,78	3,75	4,60	8,61
6	1,48	2,02	2,57	3,37	4,03	6,86
7	1,44	1,94	2.45	3,14	3,71	5,96
8	1,42	1,90	2,37	3,00	3,50	5,41
9	1,40	1,86	2,31	2,90	3,36	5,04
10	1,38	1,83	2,26	2,82	3,25	4,78
11	1,37	1,81	2,23	2,76	3,17	4,59
12	1,36	1,80	2,20	2,72	3,11	4,44
13	1,36	1,78	2,18	2,68	3,06	4,32
14	1,35	1,77	2,16	2,65	3,01	4,22
15	1,35	1,76	2,15	2,62	2,98	4,14
16	1,34	1,75	2,13	2,60	2,95	4,07
17	1,34	1,75	2,12	2,58	2,92	4,02
18	1,33	1,74	2,11	2,57	2,90	3,97
19	1,33	1,73	2,10	2,55	2,88	3,92
20	1,33	1,73	2,09	2,54	2,86	3,88
21	1,33	1,73	2,09	2,53	2,85	3,85
22	1,32	1,72	2,08	2,52	2,83	3,82
23	1,32	1,72	2,07	2,51	2,82	3,79
24	1,32	1,71	2,07	2,50	2,81	3,77
25	1,32	1,71	2,06	2,49	2,80	3,75
26	1,32	1,71	2,06	2,49	2,79	3,73
27	1,32	1,71	2,06	2,48	2,78	3,71
28	1,31	1,70	2,05	2,47	2,77	3,69
29	1,31	1,70	2,05	2,47	2,76	3,67
30	1,31	1,70	2,05	2,46	2,76	3,66
31	1,31	1,70	2,04	2,46	2,75	3,65
40	1,30	1,68	2,02	2,42	2,70	3,55
60	1,30	1,67	2,00	2,39	2,66	3,46
120	1,29	1,66	1,98	2,36	2,62	3,37
∞	1,28	1,65	1,96	2,33	2,58	3,29

 

 

2. Значения коэффициентов  и  в зависимости от доверительной вероятности Р  и числа измерений n

 

 

n	Доверительная вероятность Р
	0,99		0,98		0,95		0,90
4	0,48	6,47	0,51	5,11	0,51	3,74	0,62	2,92
5	0,52	4,39	0,55	3,67	0,60	2,87	0,65	2,37
6	0,55	3,48	0,58	3,00	0,62	2,45	0,67	2,09
7	0,57	2,98	0,60	2,62	0,64	2,20	0,69	1,92
8	0,59	2,66	0,62	2,38	0,66	2,04	0,71	1,80
9	0,60	2,44	0,63	2,21	0,68	1,92	0,72	1,71
10	0,62	2,28	0,64	2,08	0,69	1,83	0,73	1,65
11	0,63	2,15	0,66	1,98	0,70	1,76	0,74	159
12	0,64	2,06	0,67	1,90	0,71	1,70	0,75	1,55
13	0,65	1,98	0,68	1,83	0,72	1,65	0,76	1,52
14	0,66	1,91	0,69	1,78	0,73	1,61	0,76	1,49
15	0,67	1,85	0,69	1,73	0,73	1,58	0,77	1,46
16	0,68	1,81	0,70	1,69	0,74	1,55	0,78	1,44
17	0,68	1,76	0,71	1,66	0,75	1,52	0,78	1,42
18	0,69	1,73	0,71	1,63	0,75	1,50	0,79	1,40
19	0,70	1,69	0,72	1,60	0,76	1,48	0,79	1,39
20	0,70	1,67	0,72	1,58	0,76	1,46	0,79	1,37
21	0,71	1,64	0,73	1,56	0,77	1,44	0,80	1,36
22	0,71	1,62	0,73	1,54	0,77	1,43	0,80	1,35
23	0,72	1,59	0,74	1,52	0,77	1,42	0,81	1,34
24	0,72	1,58	0,74	1,50	0,78	1,40	0,81	1,33
25	0,73	1,56	0,75	1,49	0,78	1,39	0,81	1,32
26	0,73	1,54	0,75	1,47	0,78	1,38	0,82	1,31
27	0,73	1,53	0,76	1,46	0,79	1,37	0,82	1,30
28	0,74	1,51	0,76	1,45	0,79	1,36	0,82	1,29
29	0,74	1,50	0,76	1,44	0,79	1,35	0,82	1,29
30	0,74	1,49	0,77	1,43	0,80	1,34	0,83	1,28
31	0,75	1,48	0,77	1,42	0,80	1,34	0,83	1,27
40	0,77	1,39	0,79	1,34	0,82	1,28	0,85	1,23
50	0,79	1,34	0,81	1,30	0,84	1,24	0,86	1,19
60	0,81	1,30	0,82	1,27	0,85	1,22	0,87	1,18
70	0,82	1,27	0,84	1,24	0,86	1,20	0,88	1,16
80	0,83	1,25	0,84	1,22	0,87	1,18	0,89	1,15
90	0,84	1,23	0,85	1,21	0,87	1,17	0,89	1,14
100	0,85	1,22	0,86	1,20	0,88	1,16	0,90	1,13
200	0,89	1,15	0,90	1,13	0,91	1,11	0,93	1,09

 

3. Значения коэффициентов в зависимости от доверительной

вероятности Р и числа измерений п (табличный метод

выявления промахов)

 

 

n	Доверительная вероятность P
	0,90	0,95	0,975	0,999
4	1,65	1,69	1,71	1,72
5	1,79	1,87	1,92	1,96
6	1,89	2,00	2,07	2,13
7	1,97	2,01	2,18	2,27
8	2,04	2,17	2,27	2,37
9	2,10	2,24	2,35	2,46
10	2,15	2,29	2,41	2,54
12	2,23	2,39	2,52	2,66
14	2,30	2,46	2,60	2,76
16	2,35	2,52	2,67	2,84
18	2,40	2,58	2,73	2,90
20	2,45	2,62	2,78	2,96
22	2,49	2,66	2,82	3,01
24	2,52	2,70	2,86	3,05
50	-	-	-	3,35
75	-	-	-	3,52
100	-	-	-	3,60

 

 

Общие положения

При обработке результатов измерений существенное значение имеет вопрос о том, подчиняются или нет результаты измерения нормальному закону распределения. Эта задача решается с помощью критериев согласия. Известно несколько критериев согласия:  (критерий Пир­сона) [6,7,8], критерий А.Н.Колмогорова [7], критерий Романовского [9], составной критерии [12], критерий на основе коэффициентов асимметрии и эксцесса [15] и др.

Критерий Пирсона применяется при большом числе измерений (n>50); при числе измерений от 16 до 50 может быть использован составной критерий, а при числе измерений от 10 до 200 используется критерий на основе коэффициентов асимметрии и эксцесса. Именно последний из указанных критериев, как пригодный при малом числе измерений и практически удобный, описывается в данном разделе методических указаний.

Технические данные

1. Вольтметр универсальный В7-58 предназначен для измерения постоянного напряжения, переменного напряжения, сопротивления постоянному току, постоянного и переменного тока.

2. Вольтметр измеряет постоянное напряжение на диапазонах с верхним пределом 200 мВ; 2,20, 200, 1000 В.

Пределы допускаемых основных погрешностей:

· ± [0,15+0,1 (U_K/U – 1)]% на диапазонах 200 мВ, 2,20, 200 В;

· ± [0,15+0,1(U_K/U – 1)]% + 2 ед. младшего разряда на диапазоне 1000В,

где       U_K – верхний предел установленного диапазона;

U – показание вольтметра.

3. Вольтметр измеряет сопротивления постоянному току на диапазонах верхним пределом 200 Ом; 2, 20, 200, 2000 кОм; 20 МОм.

Пределы допускаемых основных погрешностей:

· ± [0,2 + 0,1(R_K/R – 1)]% на диапазонах с верхними пределами 200 Ом, 2, 20,200 кОм;

· ± [0,5 +0,1(R_K/R – 1)]% на диапазонах с верхними пределами 2000 кОм и 20МОм;

где R_K – верхний предел установленного диапазона;

R – показание прибора.

4. Вольтметр измеряет среднеквадратическое значение переменного напряжения сложной формы в диапазонах:

· от 2 мВ до 700 В на частотах от 20 Гц до 5 кГц;

· от 2 мВ до 200 В на частотах от 20 Гц до 50 кГц;

· от 2 мВ до 20 В на частотах от 20 Гц до 100 кГц;

Максимальное значение напряжения на входе вольтметра не более 1000 В на частотах до 5 кГц, не более 300 В на частотах до 50 кГц и не более 30 В на частотах до 100 кГц.

Таблица 17.1

Пределы допускаемых основных погрешностей при измерении
синусоидальных напряжений

Диапазон частот	Верхний предел установленного диапазона
	200мВ 2В 20В 200В	700В
20 – 40 кГц		+3 ед. мл. разряда
40Гц – 10 кГц		+3 ед. мл. разряда
10 – 20 кГц
20 – 50 кГц
50 – 100 кГц

 

Примечание. В таблице 17.1 приняты следующие обозначения:

U_K – верхний предел установленного диапазона измерений;

U – показание вольтметра.

5. Вольтметр обеспечивает измерение силы постоянного тока на диапазонах с верхними пределами 200 мкА, 2, 20, 200, 2000 мА, 10 А. Пределы допускаемых основных погрешностей.

 

	На диапазонах с верхними пределами измерениями 200мкА, 2, 20, 200, 2000мА
	На диапазонах с верхним пределом измерения 10А

где I_k – верхний предел установленного диапазона измерения;

I – показание прибора.

6. Вольтметр обеспечивает измерение среднеквадратического значения силы переменного тока сложной формы на диапазонах с пределами 200 мА, 2, 20, 200, 2000 мА, 10 А.

Пределы допускаемых основных погрешностей при измерении синусоидальных токов приведены в табл. 17.2.

Таблица 17.2

Пределы допускаемых погрешностей при измерении

Диапазон частот	Верхний предел установленного диапазона
	40Гц – 2 кГц	2 – 2 кГц	5 – 10 кГц	10 – 20 кГц
200мкА 2мА 200мА
200мА
2000мА
10А

Примечание. В таблице 17.2 приняты следующие обозначения:

I_k – верхний предел установленного диапазона измерения;

I – показание прибора.

Стрелочный вольтметр Э-56

Основные характеристики

Класс точности 1,0;

Внутреннее сопротивление R₀ = 330Ом.

Основные характеристики

Класс точности 0,5;

Внутреннее сопротивление:

На пределе 500 мА R_A = 5 Ом;

На пределе 250 мА R_A = 15 Ом;

Основные характеристики

Таблица 20.1

Измеряемая величина	Диапазон измерений, В	Относительная погрешность измерения, %	Диапазон частот
Постоянное напряжение (U=)	10^-2 – 1000 (поддиапазоны: 100 мВ, 1, 10, 100, 1000 В)
Переменное напряжение (U~)	1,7·10^-3 – 1000 (поддиапазоны: 100 мВ, 1, 10, 100, 1000 В)		10 Гц – 100 МГц
Сумма U= + U~	1,7·10^-3 – 1000 (поддиапазоны: 100 мВ, 1, 10, 100, 1000 В)		2 Гц – 100 МГц

Примечание. В таблице 20.1 приняты следующие обозначения:

U_K – верхний предел установленного диапазона измерений;

U – показание вольтметра.

Основные характеристики

Цифровой вольтомметр ВК7–10А/1 предназначен для измерений постоянного и переменного напряжений и значения электрического сопротивления.

Диапазон измерения постоянного напряжения 1 мВ – 1000 В на пределах 10-100-1000В.

Диапазон измерения переменного напряжения 10 мВ – 1000 В на пределах (10-100-1000) В.

Диапазон частот при измерении переменного напряжения 20 Гц – 20 кГц.

Диапазон измерения сопротивления 0,1 Ом – 1 МОм на пределах (1-10-100) кОм – 1 МОм.

Время измерения: 30 мс при измерении постоянного напряжения; 10с при измерении переменного напряжения.

Входное сопротивление вольтомметра при измерении постоянного напряжения:

· 1 МОм на пределе 10 В,

· 3,6 МОм на пределах (100 – 1000)В.

Входное сопротивление вольтомметра при измерении переменного напряжения 1 МОм. Входная емкость 150 пФ.

Относительная погрешность при измерении постоянного напряжения:

· ± (0,1 + 0,01 U_k/U) % на всех пределах измерения.

Относительная погрешность при измерении переменного напряжения:

· ± (0,2 + 0,02 U_k/U) % на пределе 10 В.

· ± (1,0 + 0,02 U_k/U) % на пределе (100 – 1000) В,

где U_k – верхний предел используемого диапазона;
U– показание прибора.

Относительная погрешность при измерении сопротивления:

± (0,3 + 0,02 R_k/R) %. Питание от сети переменного тока частотой (50 ± 0,5) Гц, напряжением (220 ± 22) В. Потребляемая мощность 145 ВА. Допустимая температура от +10 до +35° С. Относительная влажность до 80 % при температуре +20° С.

Магазин емкостей типа Р–513

Краткая характеристика

Класс точности........................................................................................... 0,5

Предел измерения........................................................................ 1,1111 мкФ

Цена деления................................................................................ 0,0001 мкФ

Диапазон частот............................................................... от 40 Гц до 40 кГц

Наибольшее напряжение:

при частоте f ≤ 10 кГц.......................................................... 100 В

при частоте f > 10 кГц............................................................ 30 В

Тангенс угла потерь........................................................... от 1·10^-3 до 5·10^-3

Генератор сигналов Г3–33

Краткая характеристика

Генератор сигналов ГЗ-33 представляет собой источник синусоидальных электрических напряжений звуковых и ультразвуковых частот.

Диапазон частот............................................ от 20 Гц до 200 кГц

Погрешность установки частоты........................................... ±2%

Максимальная выходная мощность....................................... 5 Вт

Нелинейные искажения............................................................. 3%

Максимальное выходное напряжение................................... 40 В

Погрешность измерения выходного напряжения встроенным в генератор вольтметром не превосходит следующих значений от верхнего предела измерений:

2,5% в диапазоне частот от 20 до 5000 Гц;

3,5% в диапазоне частот от 5 до 20 кГц;

5,0% в диапазоне частот от 20 до 200 кГц;

Питание генератора производится от сети переменного тока частотой 50 Гц и напряжением питания 220В.

Источник питания Б5-78

Источник питания предназначении для воспроизведения и измерения постоянного напряжения и постоянного тока. Основные характеристики источника питания приведены в табл. 30.1 и в табл. 30.2.

Таблица 30.1

Нормальные и рабочие условия эксплуатации

Параметр	Условия применения
	Нормальные	Рабочие
Температура окружающего воздуха, °С	от 18 до 22	от 5 до 40
Относительная влажность воздуха, %	до 65	до 80
Атмосферное давление, кПа (мм. рт. ст.)	от 98 до 103 (от 740 до 780)	от 84 до 106 (от 630 до 800)

 

Таблица 30.2

Абсолютны погрешности измерения выходного напряжения и выходного тока

Тип источника питания	Диапазон выходного напряжения, В	Погрешность измерения напряжения, В		Диапазон выходн. тока, А	Погрешность измерения тока, А
		в нормальн. условиях	в рабочих условиях		в нормальн. условиях	в рабочих условиях
Б5-78/1	от 0 до 30	±0,3	±0,45	от 0 до 2,0	±0,04	±0,060
Б5-78/2	от 0 до 50	±0,3	±0,45	от 0 до 1,0	±0,04	±0,060
Б5-78/3	от 0 до 10	±0,3	±0,45	от 0 до 2,5	±0,05	±0,075

 

Источник питания обеспечивает свои технические характеристики в течении 8 часов по истечении времени установления рабочего режима, равного 15 минут.

Библиографический список

1. Миронов Э. Г. Метрология и технические измерения: учеб. пособие / Э. Г. Миронов, Н. П. Бессонов. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2005. 299с.

2. Метрология и радиоизмерения: учебник для вузов/ под ред. В. И. Нефедьева. М.: Высшая школа, 2003. 526 с.

3. Дворяшин Б. В. Метрология и радиоизмерения: учеб. Пособие/Б. В. Дворяшин. М.: Издат. Центр «Академия», 2005. 304 с.

4. Метрология, стандартизация, сертификация и электроизмерительная техника: учеб. пособие/ под ред. К. К. Кима. СПб.: Питер, 2006. 368 с.

5. Радкевич Я. М. Метрология, стандартизация и сертификация: учеб. пособие. М.: Высшая школа, 2004. 767 с.

6. Сергеев А. Г. Метрология: учеб. пособие / А. Г. Сергеев, В. В. Крохин. М.: Логос, 2000. 408с.

7. Кузнецов В. А. Основы метрологии: учеб. пособие/ В. А. Кузнецов, Г. А. Ялунина. М.: Изд-во стандартов, 1995. 280с.

8. Кузнецов В. А. Метрология/ В. А. Кузнецов, Л. К. Исаев, И. А. Шайко: ФГУП «Стандартинформ», 2005. 300 с.

9. Миронов Э. Г. Погрешности измерений: учеб. пособие. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 1994. 84с.

10. РМГ 29-99. ГСИ. Метрология. Термины и определения. Введены с 01.01.2001 взамен ГОСТ 16263-70. М.: Изд-во стандартов, 2003. 28 с.

11. ГОСТ 8.417-2002. ГСОЕИ. Единицы величин. Введен с 01.09.2003 взамен ГОСТ 8.417-81. М.: Изд-во стандартов, 2003. 28 с.

12. ГОСТ 8.207-76. ГСИ. Прямые измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов. Основные положения. Введен с 01.01.1977 впервые. М.: Изд-во стандартов, 1986. 9с.

13. Р 50.2.038-2004. ГСОЕИ. Измерения прямые однократные. Оценивание погрешностей и неопределенности результата измерений. Введен с 01.01.2005 взамен МИ 1552-86. М.: Изд-во стандартов, 2004. 9 с.

14. ГОСТ 8.009-84. ГСИ. Нормирование и использование метрологических характеристик средств измерений. Введен с 01.01.1986 взамен ГОСТ 8.009-72. М.: Изд-во стандартов, 1985, 34 с.

15. ГОСТ 8.508-84. ГСИ. Метрологические характеристики средств измерений и точностные характеристики средств автоматизации ГСП. Общие методы оценки и контроля. Введен с 01.07.1985 впервые. М.: Изд-во стандартов, 1986. 52 с.

 

 

Метрология, стандартизация и сертификация:
Справочное пособие

 

 

Автор    Миронов Эдуард Георгиевич

 

 

Редактор Н. П. Кубыщенко

 

 

Подписано в печать                    Формат 60х84 1/16

Бумага типографская                 Плоская печать Усл.печ.л. 1,4

Уч.–изд.л. 1,3 Тираж             Заказ        Цена «С»

Издательство УГТУ

620002, Екатеринбург, Мира, 19

 

Э. Г. Миронов

Метрология, стандартизация и сертификация

Справочное пособие

для студентов всех форм обучения специальностей:

230101- Вычислительные машины, комплексы, системы и сети;

230102- Автоматизированные системы обработки информации и управления;
280101 - Безопасность жизнедеятельности в техносфере;

280103- Защита в чрезвычайных ситуациях;

280104- Пожарная безопасность

 

Екатеринбург 2009

УДК 621.317.

Автор Э.Г. Миронов

Научный редактор доц., канд. техн. наук Н.П. Бессонов