Sprawdzenie narzędzi pomiarowych i wyznaczenie niepewności rozszerzonej typu A w pomiarach pośrednich

Podobne dokumenty
BŁĘDY W POMIARACH BEZPOŚREDNICH

Rozkład normalny, niepewność standardowa typu A

Analiza korelacyjna i regresyjna

Dr inż. Paweł Fotowicz. Przykłady obliczania niepewności pomiaru

SPRAWDZANIE I WZORCOWANIE APARATURY POMIAROWEJ

DOKUMENTACJA SYSTEMU ZARZĄDZANIA LABORATORIUM. Procedura szacowania niepewności

Określanie niepewności pomiaru

Dr inż. Paweł Fotowicz. Procedura obliczania niepewności pomiaru

Procedura szacowania niepewności

Ćw. 2: Analiza błędów i niepewności pomiarowych


POMIARY WYMIARÓW ZEWNĘTRZNYCH, WEWNĘTRZNYCH, MIESZANYCH i POŚREDNICH

Wstęp do teorii niepewności pomiaru. Danuta J. Michczyńska Adam Michczyński

ŚWIADECTWO WZORCOWANIA 1)

Laboratorium metrologii

ĆWICZENIE 13 TEORIA BŁĘDÓW POMIAROWYCH

WSKAZÓWKI DO WYKONANIA SPRAWOZDANIA Z WYRÓWNAWCZYCH ZAJĘĆ LABORATORYJNYCH

Szkoła Letnia STC Łódź mgr inż. Paulina Mikoś

Metrologia: definicje i pojęcia podstawowe. dr inż. Paweł Zalewski Akademia Morska w Szczecinie

Wyznaczanie budżetu niepewności w pomiarach wybranych parametrów jakości energii elektrycznej

WZORCE I PODSTAWOWE PRZYRZĄDY POMIAROWE

SPRAWDZANIE NARZĘDZI POMIAROWYCH

Niepewność pomiaru masy w praktyce

LABORATORIUM Z FIZYKI

Ćwiczenie 3 Temat: Oznaczenia mierników, sposób podłączania i obliczanie błędów Cel ćwiczenia

ĆWICZENIE 6 POMIARY REZYSTANCJI

Pomiary otworów. Ismena Bobel

Obliczanie niepewności rozszerzonej metodą analityczną opartą na splocie rozkładów wielkości wejściowych

POLITECHNIKA OPOLSKA WYDZIAŁ MECHANICZNY Katedra Technologii Maszyn i Automatyzacji Produkcji POMIARY KĄTÓW I STOŻKÓW

POMIARY POŚREDNIE. Zakład Metrologii i Systemów Pomiarowych P o l i t e c h n i k a P o z n ańska

Temat ćwiczenia. Cechowanie przyrządów pomiarowych metrologii długości i kąta

Z-ID-604 Metrologia. Podstawowy Obowiązkowy Polski Semestr VI

Ćwiczenie 1. Metody określania niepewności pomiaru

POMIARY POŚREDNIE POZNAŃ III.2017

Ćwiczenie 14. Sprawdzanie przyrządów analogowych i cyfrowych. Program ćwiczenia:

POMIARY KĄTÓW I STOŻKÓW

Teoria błędów. Wszystkie wartości wielkości fizycznych obarczone są pewnym błędem.

Ćwiczenie 1 Metody pomiarowe i opracowywanie danych doświadczalnych.

Metrologia Techniczna

SPRAWDZANIE MIKROMIERZA O ZAKRESIE POMIAROWYM: mm

Spis treści Wstęp Rozdział 1. Metrologia przedmiot i zadania

Metrologia. Wzornictwo Przemysłowe I stopień (I stopień / II stopień) ogólnoakademicki (ogólno akademicki / praktyczny)

POLITECHNIKA OPOLSKA

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa w Kaliszu

SERIA II ĆWICZENIE 2_3. Temat ćwiczenia: Pomiary rezystancji metodą bezpośrednią i pośrednią. Wiadomości do powtórzenia:

Podstawy opracowania wyników pomiarów z elementami analizy niepewności pomiarowych. Wykład tutora na bazie wykładu prof. Marka Stankiewicza

Sposób wykorzystywania świadectw wzorcowania do ustalania okresów między wzorcowaniami

Podstawy opracowania wyników pomiarów z elementami analizy niepewności statystycznych

FIZYKA LABORATORIUM prawo Ohma

Pracownia Astronomiczna. Zapisywanie wyników pomiarów i niepewności Cyfry znaczące i zaokrąglanie Przenoszenie błędu

WZORCOWANIE PIPET TŁOKOWYCH NA KOMPLEKSOWYM STANOWISKU DO KALIBRACJI PIPET.

Kaskadowy sposób obliczania niepewności pomiaru

Z-ZIP-0101 Metrologia. Zarządzanie i Inżynieria Produkcji I stopień Ogólnoakademicki. Kierunkowy Obowiązkowy Polski Semestr czwarty

PODSTAWY OPRACOWANIA WYNIKÓW POMIARÓW Z ELEMENTAMI ANALIZY NIEPEWNOŚCI POMIAROWYCH

WZORCOWANIE URZĄDZEŃ DO SPRAWDZANIA LICZNIKÓW ENERGII ELEKTRYCZNEJ PRĄDU PRZEMIENNEGO

LABORATORIUM METROLOGII. Analiza błędów i niepewności wyników pomiarowych. dr inż. Piotr Burnos

Pomiary małych rezystancji

Zajęcia wprowadzające W-1 termin I temat: Sposób zapisu wyników pomiarów

Niepewność pomiaru. Wynik pomiaru X jest znany z możliwa do określenia niepewnością. jest bledem bezwzględnym pomiaru

Pobieranie prób i rozkład z próby

Metrologia cieplna i przepływowa

METODA PODSTAWOWA POMIARU NA PRZYKŁADZIE WYZNACZANIA GĘSTOŚCI. BŁĘDY W METODZIE POŚREDNIEJ

Laboratorium Podstaw Fizyki. Ćwiczenie 100a Wyznaczanie gęstości ciał stałych

Metrologia cieplna i przepływowa

Podstawy opracowania wyników pomiarów z elementami analizy niepewności pomiarowych. Wykład tutora na bazie wykładu prof. Marka Stankiewicza

Laboratorium Podstaw Pomiarów

ĆWICZENIE 5. POMIARY NAPIĘĆ I PRĄDÓW STAŁYCH Opracowała: E. Dziuban. I. Cel ćwiczenia

Niepewności pomiarów

Projektowanie systemów pomiarowych. 02 Dokładność pomiarów

Metrologia. Inżynieria Bezpieczeństwa I stopień (I stopień / II stopień) ogólnoakademicki (ogólnoakademicki / praktyczny)

Pomiar rezystancji metodą techniczną

POMIARY OKRĄGŁOŚCI. Zakład Metrologii i Systemów Pomiarowych P o l i t e c h n i k a P o z n ańska

Metodę poprawnie mierzonego prądu powinno się stosować do pomiaru dużych rezystancji, tzn. wielokrotnie większych od rezystancji amperomierza: (4)

Temat: SZACOWANIE NIEPEWNOŚCI POMIAROWYCH

Odchudzamy serię danych, czyli jak wykryć i usunąć wyniki obarczone błędami grubymi

Promocja! 148,00 zł. 146,00 zł. Profesjonalne narzędzia pomiarowe SUWMIARKA ELEKTRONICZNA IP54 SUWMIARKA ELEKTRONICZNA

ANALIZA DOKŁADNOŚCI WYNIKU POMIARÓW

Metrologia. Zarządzanie i Inżynieria Produkcji I stopień Ogólnoakademicki

Weryfikacja hipotez statystycznych, parametryczne testy istotności w populacji

Przekrój 1 [mm] Przekrój 2 [mm] Przekrój 3 [mm]

Interpretacja wyników wzorcowania zawartych w świadectwach wzorcowania wyposażenia pomiarowego

W polskim prawodawstwie i obowiązujących normach nie istnieją jasno sprecyzowane wymagania dotyczące pomiarów źródeł oświetlenia typu LED.

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Metrologia cieplna i przepływowa

Statystyczne Metody Opracowania Wyników Pomiarów

Dokładność pomiaru: Ogólne informacje o błędach pomiaru

Wprowadzenie do rachunku niepewności pomiarowej. Jacek Pawlyta

Metrologia cieplna i przepływowa

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa w Kaliszu

ZASTOSOWANIE KALIBRATORÓW DO ADIUSTACJI, WZORCOWANIA I SPRAWDZANIA URZĄDZEŃ

Ocena i wykorzystanie informacji podanych w świadectwach wzorcowania i świadectwach materiałów odniesienia

LABORATORIUM PODSTAW TELEKOMUNIKACJI

JAK WYZNACZA SIĘ PARAMETRY WALIDACYJNE

SMOP - wykład. Rozkład normalny zasady przenoszenia błędów. Ewa Pawelec

ŚWIADECTWO WZORCOWANIA

Statystyczne Metody Opracowania Wyników Pomiarów

Statystyczne Metody Opracowania Wyników Pomiarów

10-2. SPRAWDZANIE BŁĘDÓW PODSTAWOWYCH PRZYRZĄDÓW POMIAROWYCH. 1. Cel ćwiczenia

Laboratorium miernictwa elektronicznego - Narzędzia pomiarowe 1 NARZĘDZIA POMIAROWE

Transkrypt:

Podstawy Metrologii i Technik Eksperymentu Laboratorium Sprawdzenie narzędzi pomiarowych i wyznaczenie niepewności rozszerzonej typu A w pomiarach pośrednich Instrukcja do ćwiczenia nr 4 Zakład Miernictwa i Ochrony Atmosfery Wrocław, kwiecień 2014

Podstawy metrologii i techniki eksperymentu Ćwiczenie laboratoryjne nr 4 SPRAWDZANIE NARZĘDZI POMIAROWYCH I WYZNACZENIE NIEPEWNOŚCI ROZSZERZONEJ TYPU A W POMIARACH POŚREDNICH 1. CEL ĆWICZENIA Celem ćwiczenia jest: - obliczenie błędów wskazań wybranej suwmiarki lub śruby mikrometrycznej wraz z niepewnością tego błędu, - sprawdzenie czy błędy wskazań mieszczą się w granicach dopuszczalnych, - wyznaczenie niepewności rozszerzonej typu A w pomiarach objętości wybranych elementów (wałków i tulei) za pomocą suwmiarki, śruby mikrometrycznej czy głębokościomierza. 2. WZORCOWANIE PRZYRZĄDÓW POMIAROWYCH [ 1 ] Wzorcowanie (kalibracja) to zbiór operacji ustalających w określonych warunkach relację między wartościami wielkości mierzonej wskazanymi przez przyrząd pomiarowy lub układ pomiarowy albo wartościami reprezentowanymi przez wzorzec miary lub przez materiał odniesienia a odpowiednimi wartościami wielkości realizowanymi przez wzorce jednostki miary [1]. Zgodnie z ta definicją wynik wzorcowania pozwala na przypisanie wskazaniom odpowiednich wartości wielkości mierzonej lub na wyznaczenie poprawek do wskazań [1]. Błąd systematyczny wskazania wyraża równanie [1 ]: (1) w którym: - wartość średnia z nieskończonej liczby wyników wskazań przyrządu uzyskanych przy pomiarach wzorca, N wartość odtwarzana przez wzorzec.

Ponieważ wg definicji poprawka to błąd systematyczny ze znakiem przeciwnym, zatem wyraża ją równanie: P w = - (2) Z równania tego można jedynie oszacować poprawkę, ponieważ seria pomiarów jest zawsze skończona. Równanie na poprawkę można zapisać zatem w postaci: P w = ) ± U(P w ) (3) Równanie to można rozszerzyć poprzez uwzględnienie w nim poprawki na rozdzielczość przyrządu P rw oraz poprawki P wo na rozbieżność między charakterystykami przyrządu i wzorca w zakresie warunków odniesienia i zapisać w postaci: P w = + ± U(P w ) (4) Wzór na złożoną niepewność standardową dany jest równaniem: (5) Poszczególne składowe niepewności oblicza się w następując sposób: u(n) na podstawie świadectwa wzorcowania wzorca u( ) metodą statystyczną wg równania: (6) n- liczba pomiarów w wybranym punkcie zakresu. Wzorcowanie wymaga wyznaczenia poprawek wskazań P w w wybranych punktach zakresu pomiarowego, a liczba pomiarów n w danym punkcie wskazania musu być odpowiednio duża to przyjmuje się, że rozrzut wskazań w całym zakresie pomiarowym jest podobny i dużą serię pomiarów n d wykonuje się w jednym wybranym punkcie. Może być to na przykład podprzedział w którym błędy wskazań są największe [1].

Wówczas niepewność wskazania u( ) liczy się z równania: ( ) = gdzie n ilość pomiarów w wybranym punkcie zakresu pomiarowego. u( - oblicza się zakładając, że rozdzielczość przyrządu ma rozkład prostokątny i wyznacza z równania: Poprawkę tą uwzględnia się wtedy gdy obliczona niepewność wskazania będzie mniejsza od niepewności tej poprawki liczonej z równania (8). u( - jeżeli poprawką tą jest poprawka temperaturowa( W- wskazanie przyrządu, - usredniony wspólczynnik rozszerzalności cieplnej, - róznica temperatur przyrządu i mierzonego elementu) to niepewność jej można ja wyznaczyć z następującego równania: (7) (8) (9) 3. SPRAWDZANIE NARZĘDZI POMIAROWYCH Sprawdzanie narzędzia pomiarowego to czynności stwierdzające zgodność narzędzia pomiarowego z wymaganiami przepisów legalizacyjnych, zaleceniami norm lub warunkami technicznymi [1]. Sprawdza się czy błędy wskazań przyrządu pomiarowego nie przekraczają błędów granicznych ±Δ g. Błędy wskazań przyrządu należy wyznaczyć w kilku wybranych punktach zakresu np.: w okolicy początku, połowy i końca zakresu [1]. Pojedyncze wskazania w wybranych punktach nie powinny być obarczone błędami większymi niż błędy graniczne, a niepewność wyznaczenia błędów powinna być co najmniej 3 razy mniejsza od błędu granicznego [1]. Błąd wskazania E w liczy się z równania: (10) gdzie: W- pojedyncze wskazanie przyrządu N- wartość odtwarzana przez wzorzec Po uwzględnieniu rozdzielczości i warunków środowiskowych równanie to przybiera postać:

. (11) Równanie na niepewność standardową złożoną wskazania wyznacza się z równania: (12) Składowe niepewności wyznacza się analogicznie jak w przypadku wzorcowania i są one opisane równaniami od 6 do 9. Niepewność wskazania u(w) wyznacza się jak dla pojedynczego pomiaru wg równania: (13) W którym n 10 [ 2 ]. W przypadku serii pomiarów do wzorów 10, 11 i 12 zamiast W należy wstawić a u( ) liczyć z równania 6. Podsumowując: celem wzorcowania jest przede wszystkim przyporządkowanie wskazaniom przyrządu poprawek lub błędów, które będą wykorzystywane podczas jego eksploatacji. Końcowym efektem wzorcowania może być krzywa kalibracji [1]. Sprawdzanie natomiast ma na celu ustalenie za pomocą pomiarów, czy błędy wskazań przyrządu nie przekraczają dopuszczalnych wartości granicznych [1]. 4. SPOSÓB REALIZACJ ĆWICZENIA 4.1 Sprawdzenie wybranej suwmiarki lub śruby mikrometrycznej Płytki wzorcowe klasy 2 Suwmiarka: zakres pomiaru:0-150 mm rozdzielczość: 0,01 mm błąd graniczny : ±30 µm temperatura przechowywania : -10 C +60 C

Śruba mikrometryczna: zakres pomiaru:0-25 mm rozdzielczość: 0,001 mm błąd graniczny : ±2 µm temperatura przechowywania: -10 C +60 C Głębokościomierz zakres pomiaru:0-200 mm rozdzielczość: 0,01 mm błąd graniczny : ±30 µm temperatura przechowywania : -10 C +60 C Elementy pomiarowe Sposób realizacji ćwiczenia: 1. Z zestawu płytek wzorcowych wybrać 5 lub 6 płytek wzorcowych i 10- krotnie zmierzyć jej długość ( każda osoba w grupie mierzy długość swojej płytki). Proponowane długości płytek dla suwmiarki to: 100 mm, 80 mm, 60, mm, 30 mm, 10 mm, 5mm 2. Z zestawu płytek wzorcowych wybrać 5 lub 6 płytek wzorcowych i 10- krotnie zmierzyć jej długość ( każda osoba w grupie mierzy długość swojej płytki). Proponowane długości płytek dla śruby mikrometrycznej to to: 20 mm, 10 mm, 8 mm, 6 mm, 4 mm, 2 mm.

H H 3. Z równania : wyznaczyć błędy wskazań przyrządu dla każdej długości płytki wzorcowej N, przyjmując poprawkę rozdzielczości i warunków odniesienia równe zero. 4. Z równania 6 wyznaczyć średnią długość każdej płytki i odchylenie standardowe średniej u( ). 5. Dla każdej z długości płytek wzorcowych N odczytać z tabeli maksymalną niepewność standardową (Dev.max) i obliczyć niepewność standardową u(n), przyjmując że wyznaczono ją metodą typu B i dla rozkładu normalnego ( P=95%, k=2). Niepewność standardowa wynosi: u(n)= (Dev.max)/2 6. Z równania 12 wyznaczyć u(e W ) przyjmując niepewności poprawek związanych z rozdzielczością i warunkami odniesienia równe zero. 7. Założyć P=95 % ( k =2) i policzyć U(E w ) 8. Sprawdzić czy wartości E w ± U(E w ) są mniejsze niż dopuszczalne błędy suwmiarki lub śruby mikrometrycznej 9. Narysować wykres E w ± U(E w ) od N na tle krzywej błędu granicznego. 4.2.Wyznaczenie objętości elementu stalowego Mierzone elementy: D D

Sposób realizacji ćwiczenia: 1. Zmierzyć 10 krotnie wymiary charakterystyczne D i H elementu stalowego suwmiarką, lub śrubą mikrometryczną lub głębokościomierzem i wyznaczyć jego objętość i niepewność objętości z prawdopodobieństwem 95%. 2. Jako niepewność dominująca każdego mierzonego wymiaru ( H i D) przyjąć niepewność standardowa typu A liczoną wg równania 6. 3. Obliczyć niepewność standardową objętości wykorzystując metodę pośrednią tj: ( ) ( ) 4. Zapisać poprawnie wynik tzn.: ( ) Literatura 1. Jerzy Arendarski: Niepewność pomiarów, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2006 2. Danuta Turzeniecka : Ocena niepewności wyniku pomiaru, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań 1997 Instrukcje wykonał: mgr inż. Michał Kamiński