Соловьев в.В. Методы измерений, контроля и испытаний

Конспект лекций для студентов 3 курса направления 150900

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. Общие сведения об измерениях, контроле и испытаниях

Тема 2. Контроль и оценка качества продукции

Тема 2.1. Методы квалиметрии

Тема 2.2. Экспертное оценивание

Тема 3. Основы метрологического обеспечения

Тема 1. Общие сведения об измерениях, контроле и испытаниях

ИЗМЕРЕНИЕ — процесс нахождения значения физической величины (ФВ) опытным путем с помощью специальных технических средств - средств измерений (СИ).

Измерение осуществляют с познавательной или созидательной целью. Эта цель определяет какую именно физическую величину и с какой точностью необходимо измерить.

Цель измерения определяется совокупностью требований к измерению, вызванных содержанием деятельности, в рамках которой проводят измерения. Измерение — познавательный процесс, который не является самоцелью. Поэтому цель измерения является «внешней», например, цель — оценка технического состояния объекта эксплуатации.

Под физической величиной (ФВ) понимают одно из свойств физического объекта, в качественном отношении общее для многих физических объектов, а в коли­чественном - индивидуальное для каждого из них. Иначе говоря, физические величины — это измеренные свойства физических объектов и процессов, с помощью которых они могут быть изучены. Измерение физических величин является основой большинства направлений человеческой деятельности.

Сущность измерения состоит в сравнении двух физических величин: измеряемой, которая выражает интересующую особенность исследуемого объекта, и известной - меры. Сравниваемые величины должны быть однородны, т.е. иметь одинаковую физическую природу. Однородность сравниваемых величин выражается в совпадении их размерностей.

Суть измерения как процесса сравнения выражает основное уравнение измерения:

X = х[Х],

Где: X — измеряемая величина; х — числовое значение величины; [X] - единица измерения величины.

Таким образом, измерение представляет собой сравнение измеряемой физической величины с мерой (шкалой) однородной известной величины с целью выражения измеряемой величины в узаконенных единицах.

Единица ФВ (ЕФВ) — это ФВ фиксированного размера, которой условно присвоено числовое значение, равное единице и применяемое для количественного выражения однородных ФВ. Узаконенными являются ЕФВ системы единиц «СИ» и разрешенные установленным порядком внесистемные единицы (тонна, минута, час, сутки, литр, гектар, градус и др.).

Значение ФВ — это оценка ее размера в виде некоторого числа принятых для нее единиц. Значение ФВ получают в результате ее измерения или вычисления.

Объект измерения (ОИ) — реальный физический объект, элемент природной или технологической среды. Он обладает многими свойствами и находится в различных связях с другими объектами. Непосредственно наблюдаемой ФВ является измерительный сигнал, который связан с измеряемыми ФВ. Измеряемая ФВ представляет собой параметр ОИ, количественную оценку которого необходимо получить в результате измерения.

Основные термины и определения в области метрологии приведены в РМГ 29-99 Рекомендации по межгосударственной стан­дартизации «ГСИ». Метрология. Основные термины и определения».

Средство измерения (СИ) — это техническое средство, используемое при измерениях и имеющее нормированные метрологические характеристики.

Метод измерения — это совокупность приемов использования принципов и средств измерений. Алгоритм обработки можно рассматривать как часть метода измерений.

Условия измерения — важный-фактор, определяющий состояние ОИ и качество использования СИ. Условия влияют на измеряемую величину и на свойства СИ.

Результат измерения — это значение физической величины, полученное в итоге измерения. Качество результата измерения характеризуют его точностью и погрешностью — показателями, связанными между собой обратной зависимостью.

Погрешность результата измерения определяют как отклонение результата от истинного значения измеряемой величины. Погрешность как и результат невозможно определить точно. Поэтому в метрологии решается задача оценивания характеристик погрешности. Точность отражает близость результатов измерений к истинному значению измеряемой величины.

Таким образом, результатом измерения является количест­венная характеристика, полученная с определенной погрешностью (точностью).

С измерениями тесно связаны понятия контроля и испытаний. Различаются они поставленными задачами и результатами.

Задача измерений - получение измерительной (количест­венной) информации о свойствах объекта.

Задача контроля - установление соответствия характеристик объекта заданным требованиям.

Задача испытаний - оценка характеристик свойств объекта в заданных режимах функционирования и в условиях заданных воздействий (реальных или моделируемых) и принятие решения по объекту.

КОНТРОЛЬ - процесс определения соответствия значения параметра объекта контроля установленным требованиям или нормам.

Это частный случай измерения, который проводится с целью установления соответствия измеряемой величины заданному допуску. Контроль используется также для настройки и регулировки технических систем.

Результатом контроля является не число, а качественная характеристика - одно из взаимоисключающих утверждений.

Например:

1) параметр в пределах допускаемых значений, т.е. «годен»;

2) параметр за пределами допускаемых значений, т.е. «негоден», «брак».

Основной характеристикой процедуры контроля является достоверность.

Технический контроль - проверка соответствия объекта контроля установленным техническим требованиям.

ИСПЫТАНИЕ - экспериментальное определение количественных и (или) качественных характеристик свойств объекта испытаний как результата воздействия на него при его функционировании, а также моделировании объекта и/или воздействий. Это техническая операция, заключающаяся в установлении одной или нескольких характеристик данной продукции, процесса или услуги в соответствии с установленной процедурой.

Обычно испытание состоит в воспроизведении в заданной последовательности определенных воздействий, измерении реакций объекта на данное воздействие и их регистрации.

Оно может проводиться путем использования измерений, оценивания и контроля при определенных условиях.

Метод испыта­ния - установленные технические правила проведения испытаний.

Под условиями испытаний понимается совокупность воздействующих факторов и (или) режимов функционирования объекта при испытаниях. Объектами испытаний могут быть продукция или процессы, единичное изделие или партия, макет или модель изделия.

Погрешность испытания определяется погрешностью измерений и погрешностью установки условий испытаний.

Результатом испытаний является оценка характеристик свойств объекта в заданных условиях. По результатам испытаний принимаются определенные решения.

Рекомендации по оценке состояния измерений, контроля и ис­пытаний приведены в МИ 2240-98 «ГСИ. Анализ состояния измерений, контроля и испытаний на предприятии, в организации, объединении».

Диагностирование системы - это процесс распознавания состояния объекта (элементов системы) в настоящий момент по результатам измерений и контроля. По результатам диагностирования можно прогнозировать состояние элементов системы в будущем.

Для проведения измерений с целью контроля, диагности­рования или испытания технических систем необходимо осуществлять мероприятия, определяющие так называемое проектирование измере­ний: анализ измерительной задачи с выяснением возможных источников погрешностей; выбор показателей точности измерений; выбор числа измерений, метода и средств измерений; формули­рование исходных данных для расчета погрешности; расчет показателей точности и сопоставление их с выбранными показа­телями.

Рис. 1.1. Соотношение понятий «измерения», «контроль» и «испытания»

В целом все эти вопросы должны быть отражены в методике выполнения измерений (МВИ).

Измерения, контроль и испытания играют определяющую роль в повышении качества продукции, услуг и процессов производства. Основные термины и определения в сфере контроля и испытаний качества продукции представлены в ГОСТ 16504-81 «СГИП. Испытания и контроль качества продукции. Основные термины и определения».