PODSTAWY
METROLOGII
Wykład 12
Sprzęt pomiarowy
Sprzęt pomiarowy
- klasyfikacja i sprawdzanie
- klasyfikacja i sprawdzanie
Klasyfikacja sprzętu
pomiarowego
Wzorce
Wzorce
:
:
- użytkowe
- użytkowe
- kontrolne
- kontrolne
Narzędzia pomiarowe
Narzędzia pomiarowe
:
:
- przyrządy pomiarowe (wirtualne)
- przyrządy pomiarowe (wirtualne)
- maszyny pomiarowe
- maszyny pomiarowe
- sprawdziany
- sprawdziany
Układy i systemy pomiarowe
Układy i systemy pomiarowe
Pomoce pomiarowe
Pomoce pomiarowe
Zegar atomowy
Zegar atomowy
Zegar atomowy
używa atomowego
używa atomowego
wzorca częstotliwości jako licznika.
wzorca częstotliwości jako licznika.
Współcześnie najdokładniejsze zegary
Współcześnie najdokładniejsze zegary
atomowe bazują na zaawansowanej
atomowe bazują na zaawansowanej
fizyce, np. na związkach cezu.
fizyce, np. na związkach cezu.
Dokładność takich zegarów dochodzi
Dokładność takich zegarów dochodzi
do 10
do 10
-15
-15
, co oznacza 10
, co oznacza 10
-10
-10
sekundy (1/10 nanosekundy) na dzień.
sekundy (1/10 nanosekundy) na dzień.
Wzorce
Wzorzec
Wzorzec
to pojęcie, które może
to pojęcie, które może
oznaczać wzór jednostki miary,
oznaczać wzór jednostki miary,
wzór rzeczy, wyrobu albo zalecany
wzór rzeczy, wyrobu albo zalecany
wygląd (wzór do naśladowania).
wygląd (wzór do naśladowania).
Pojęcie wzorca jest stosowane
Pojęcie wzorca jest stosowane
w metrologii: -
w metrologii: -
wzorzec jednostki
wzorzec jednostki
miary
miary
, inaczej:
, inaczej:
etalon
etalon
-
-
wzorzec inkrementalny
wzorzec inkrementalny
-
-
wzorzec falowy
wzorzec falowy
Wzorce inkrementalne
Wzorce
Wzorce odtwarzają jednostki miary lub
Wzorce odtwarzają jednostki miary lub
ich wielokrotności.
ich wielokrotności.
Od wzorców wymaga się:
Od wzorców wymaga się:
•
•
niezmienności w czasie,
niezmienności w czasie,
•
•
łatwej odtwarzalności,
łatwej odtwarzalności,
•
•
łatwej porównywalności,
łatwej porównywalności,
•
•
łatwości stosowania,
łatwości stosowania,
•
•
dużej dokładności.
dużej dokładności.
Parametrami głównymi wzorców są:
Parametrami głównymi wzorców są:
•
•
nominalna wartość miary
nominalna wartość miary
wzorca
wzorca
•
•
niedokładność wartości nominalnej
niedokładność wartości nominalnej
wzorca,
wzorca,
•
•
warunki
warunki
w których wartość i
w których wartość i
dokładność miary wzorca są zachowane,
dokładność miary wzorca są zachowane,
Wzorcom przypisuje się
Wzorcom przypisuje się
poprawne
poprawne
wartości
wartości
, nazywane też prawdziwymi
, nazywane też prawdziwymi
,
,
które różnią się od wartości
które różnią się od wartości
nominalnych.
nominalnych.
Wzorce
Podstawowe jednostki układu SI
Podstawowe jednostki układu SI
odtwarzają
odtwarzają
wzorce pierwotne
wzorce pierwotne
,
,
wykorzystujące najczęściej stałe
wykorzystujące najczęściej stałe
fizyczne.
fizyczne.
Wzorce wtórne
Wzorce wtórne
mają wartości
mają wartości
określone przez porównanie z
określone przez porównanie z
wzorcami pierwotnymi.
wzorcami pierwotnymi.
Rodzaje wzorców
Wzorzec pierwotny jednostki miary
Wzorzec pierwotny jednostki miary
Wzorzec wtórny jednostki
Wzorzec wtórny jednostki
Wzorzec międzynarodowy jednostki
Wzorzec międzynarodowy jednostki
miary
miary
Wzorzec państwowy jednostki miary
Wzorzec państwowy jednostki miary
Wzorzec odniesienia jednostki miary
Wzorzec odniesienia jednostki miary
Wzorzec roboczy jednostki miary
Wzorzec roboczy jednostki miary
Wzorzec kontrolny jednostki miary
Wzorzec kontrolny jednostki miary
Wartości jednostki miary są przekazywane od
Wartości jednostki miary są przekazywane od
wzorców pierwotnych do wzorców niższej rangi
wzorców pierwotnych do wzorców niższej rangi
aż do przyrządów pomiarowych, znajdujących się
aż do przyrządów pomiarowych, znajdujących się
w poszczególnych laboratoriach lub
w poszczególnych laboratoriach lub
zainstalowanych na liniach produkcyjnych.
zainstalowanych na liniach produkcyjnych.
W ten sposób zapewnia się
W ten sposób zapewnia się
spójność pomiarową
spójność pomiarową
wyników pomiarów z wzorcami najwyższej rangi.
wyników pomiarów z wzorcami najwyższej rangi.
Wyniki pomiarów są wówczas
Wyniki pomiarów są wówczas
wiarygodne
wiarygodne
, gdyż
, gdyż
są powiązane z wzorcami.
są powiązane z wzorcami.
Płytki wzorcowe
Płytki wzorcowe
Płytki wzorcowe
,
,
płytki Johanssona
płytki Johanssona
, są
, są
jednomiarowymi końcowymi
jednomiarowymi końcowymi
wzorcami długości i mają najczęściej kształt
wzorcami długości i mają najczęściej kształt
prostopadłościanów.
prostopadłościanów.
Wykonywane są w pięciu klasach dokładności:
Wykonywane są w pięciu klasach dokładności:
K, 00, 0, 1
K, 00, 0, 1
i
i
2
2
Wykonywane są w trzech podstawowych kompletach:
Wykonywane są w trzech podstawowych kompletach:
- komplet mały (47 sztuk)
- komplet mały (47 sztuk)
- komplet średni (76 sztuk)
- komplet średni (76 sztuk)
- komplet duży (103 sztuki)
- komplet duży (103 sztuki)
Płytki wzorcowe
klasa K
klasa K
– w laboratoriach pomiarowych do wzorcowania innych płytek
– w laboratoriach pomiarowych do wzorcowania innych płytek
wzorcowych, powinny być stosowane ze świadectwem wzorcowania,
wzorcowych, powinny być stosowane ze świadectwem wzorcowania,
klasa 00
klasa 00
- o najmniejszym błędzie wykonania płytek wzorcowych.
- o najmniejszym błędzie wykonania płytek wzorcowych.
klasa 0
klasa 0
- jako płytki wzorcowe podstawowe do sprawdzania płytek
- jako płytki wzorcowe podstawowe do sprawdzania płytek
wzorcowych podporządkowanych (o niższej klasie dokładności); do
wzorcowych podporządkowanych (o niższej klasie dokładności); do
wzorcowania przyrządów pomiarowych o dużej dokładności,
wzorcowania przyrządów pomiarowych o dużej dokładności,
klasa 1
klasa 1
- do pomiarów wzorców kontrolnych i sprawdzianów, do
- do pomiarów wzorców kontrolnych i sprawdzianów, do
wzorcowania długościomierzy i pomiarów w laboratoriach
wzorcowania długościomierzy i pomiarów w laboratoriach
pomiarowych,
pomiarowych,
klasa 2
klasa 2
- jako wzorce nastawcze i kontrolne przyrządów pomiarowych
- jako wzorce nastawcze i kontrolne przyrządów pomiarowych
niższej dokładności, wzorce zastępujące sprawdziany szczękowe.
niższej dokładności, wzorce zastępujące sprawdziany szczękowe.
Dokładność płytek
wzorcowych
Dokładność płytek
wzorcowych
Odchyłka płaskości
Odchyłka płaskości
Ocena płaskości metodą
interferencyjną
Ocena przywieralności
Wzorce chropowatości
Sprawdzian
Sprawdzian
Sprawdzian
- narzędzie pomiarowe przy
- narzędzie pomiarowe przy
pomocy którego stwierdzamy, czy dany wymiar
pomocy którego stwierdzamy, czy dany wymiar
przedmiotu jest prawidłowy i nie przekracza
przedmiotu jest prawidłowy i nie przekracza
wartości granicznej (dolnej i górnej).
wartości granicznej (dolnej i górnej).
Sprawdzian zazwyczaj wykonany jest z
Sprawdzian zazwyczaj wykonany jest z
nierdzewnej, hartowanej stali narzędziowej i nie
nierdzewnej, hartowanej stali narzędziowej i nie
pozwala na stwierdzenie rzeczywistego wymiaru.
pozwala na stwierdzenie rzeczywistego wymiaru.
W zależności od rodzaju zadania sprawdziany
W zależności od rodzaju zadania sprawdziany
możemy podzielić na sprawdziany wymiaru i
możemy podzielić na sprawdziany wymiaru i
kształtu.
kształtu.
Rodzaje sprawdzianów
Do najczęściej stosowanych
Do najczęściej stosowanych
sprawdzianów wymiaru
sprawdzianów wymiaru
zalicza się sprawdziany:
zalicza się sprawdziany:
-
-
do otworów
do otworów
: tłoczkowy walcowy, tłoczkowy kulisty,
: tłoczkowy walcowy, tłoczkowy kulisty,
łopatkowy walcowy, łopatkowy walcowy o zmiennej
łopatkowy walcowy, łopatkowy walcowy o zmiennej
powierzchni pomiarowej, łopatkowy kulisty,
powierzchni pomiarowej, łopatkowy kulisty,
średnicówkowy;
średnicówkowy;
-
-
do wałków
do wałków
: pierścieniowy, szczękowy, szczękowy
: pierścieniowy, szczękowy, szczękowy
składany, szczękowy ze szczękami wstawianymi,
składany, szczękowy ze szczękami wstawianymi,
szczękowy nastawny;
szczękowy nastawny;
do stożków
do stożków
;
;
do gwintów
do gwintów
;
;
Rodzaje sprawdzianów
W każdej grupie sprawdzianów można
W każdej grupie sprawdzianów można
wyodrębnić sprawdziany:
wyodrębnić sprawdziany:
jedno
jedno
i
i
dwugraniczne.
dwugraniczne.
Sprawdziany jednograniczne odwzorowują
Sprawdziany jednograniczne odwzorowują
jeden ograniczony wymiar: największy lub
jeden ograniczony wymiar: największy lub
najmniejszy
najmniejszy
.
.
Sprawdziany dwugraniczne odwzorowują oba
Sprawdziany dwugraniczne odwzorowują oba
wymiary graniczne.
wymiary graniczne.
Wymagania stawiane sprawdzianom określa
Wymagania stawiane sprawdzianom określa
Polska Norma.
Polska Norma.
Przyrząd pomiarowy
Przyrząd pomiarowy
Przyrząd pomiarowy
jest to urządzenie
jest to urządzenie
przeznaczone do wykonywania pomiarów,
przeznaczone do wykonywania pomiarów,
samodzielnie lub w połączeniu z jednym lub z
samodzielnie lub w połączeniu z jednym lub z
wieloma urządzeniami dodatkowymi.
wieloma urządzeniami dodatkowymi.
Prosty przyrząd pomiarowy może mierzyć
Prosty przyrząd pomiarowy może mierzyć
jedną
jedną
wielkość
wielkość
i mieć
i mieć
jeden zakres pomiarowy
jeden zakres pomiarowy
. Taki
. Taki
przyrząd nazywamy
przyrząd nazywamy
miernikiem
miernikiem
. Przyrządy
. Przyrządy
laboratoryjne i serwisowe są najczęściej
laboratoryjne i serwisowe są najczęściej
wielofunkcyjne
wielofunkcyjne
i
i
wielozakresowe
wielozakresowe
. Takie
. Takie
przyrządy nazywa się
przyrządy nazywa się
multimetrami
multimetrami
.
.
Przyrządy wielozakresowe
Pole odczytowe może być
Pole odczytowe może być
analogowe
analogowe
lub
lub
cyfrowe
cyfrowe
.
.
Dla pola analogowego charakterystyczna
Dla pola analogowego charakterystyczna
jest
jest
skala
skala
z naniesionymi
z naniesionymi
wskazami
wskazami
.
.
Odległość między dwoma wskazami
Odległość między dwoma wskazami
nazywamy
nazywamy
działką elementarną
działką elementarną
.
.
Przyrządy cyfrowe mają pole odczytowe
Przyrządy cyfrowe mają pole odczytowe
cyfrowe.
cyfrowe.
Przyrządy pomiarowe
Przyrządy pomiarowe można podzielić na:
Przyrządy pomiarowe można podzielić na:
•
•
wskazujące
wskazujące
•
•
rejestrujące (rejestratory)
rejestrujące (rejestratory)
•
•
analogowe
analogowe
•
•
cyfrowe.
cyfrowe.
Przyrządy wskazujące pokazują aktualnie
Przyrządy wskazujące pokazują aktualnie
mierzoną wielkość i nie pamiętają
mierzoną wielkość i nie pamiętają
poprzednich wskazań.
poprzednich wskazań.
Przyrządy analogowe
W przyrządach analogowych zmianie mierzonej
W przyrządach analogowych zmianie mierzonej
wielkości towarzyszy ciągła zmiana wskazania, a w
wielkości towarzyszy ciągła zmiana wskazania, a w
przyrządach cyfrowych obserwujemy dyskretną
przyrządach cyfrowych obserwujemy dyskretną
zmianę wskazań, wynikającą z dyskredytacji miernika
zmianę wskazań, wynikającą z dyskredytacji miernika
cyfrowego (jedna ostatnia cyfra).
cyfrowego (jedna ostatnia cyfra).
Odczyt z przyrządów analogowych też jest ograniczony
Odczyt z przyrządów analogowych też jest ograniczony
w skutek rozdzielczości oka ludzkiego i stąd często
w skutek rozdzielczości oka ludzkiego i stąd często
mniej dokładny niż w przyrządach cyfrowych.
mniej dokładny niż w przyrządach cyfrowych.
Przyrządy analogowe mają podziałkę, wzdłuż której
Przyrządy analogowe mają podziałkę, wzdłuż której
porusza się wskazówka lub słupek,
porusza się wskazówka lub słupek,
Charakterystyczną cechą przyrządów
Charakterystyczną cechą przyrządów
analogowych jest posiadanie przez nie
analogowych jest posiadanie przez nie
podziałki i wskazówki, której położenie
podziałki i wskazówki, której położenie
zmienia się mechanicznie wraz ze zmianą
zmienia się mechanicznie wraz ze zmianą
wielkości mierzonej.
wielkości mierzonej.
Układy pomiarowe
Układy pomiarowe
Układy pomiarowe
są zbiorami
są zbiorami
funkcjonalnymi odpowiednio połączonych
funkcjonalnymi odpowiednio połączonych
przyrządów i przetworników
przyrządów i przetworników
pomiarowych, stanowiących jedną całość
pomiarowych, stanowiących jedną całość
umożliwiającą pobranie informacji
umożliwiającą pobranie informacji
pomiarowej, przetworzenie jej na sygnał
pomiarowej, przetworzenie jej na sygnał
pomiarowy, porównanie (komparację),
pomiarowy, porównanie (komparację),
standaryzację i ekspozycję wyniku
standaryzację i ekspozycję wyniku
pomiaru.
pomiaru.
Systemy pomiarowe
Systemy pomiarowe
Systemy pomiarowe
są to zbiory
są to zbiory
funkcjonalne przyrządów pomiarowych
funkcjonalne przyrządów pomiarowych
objętych wspólnym sterowaniem
objętych wspólnym sterowaniem
wewnętrznym lub zewnętrznym,
wewnętrznym lub zewnętrznym,
tworzące jedną organizacyjną całość
tworzące jedną organizacyjną całość
do pobrania informacji pomiarowej, jej
do pobrania informacji pomiarowej, jej
przetworzenia, komparacji
przetworzenia, komparacji
(porównania), obliczeń i rejestracji
(porównania), obliczeń i rejestracji
wyników pomiarów.
wyników pomiarów.
Warunki użytkowania
aparatury pomiarowej
Warunki te powinien zawsze podać
Warunki te powinien zawsze podać
producent aparatury i można
producent aparatury i można
podzielić je na:
podzielić je na:
•
•
normalne
normalne
•
•
dopuszczalne.
dopuszczalne.
W
W
warunkach normalnych
warunkach normalnych
wskazania przyrządów,
wskazania przyrządów,
charakterystyki przetworników, wartości wzorców
charakterystyki przetworników, wartości wzorców
mieszczą się w granicach dopuszczalnych błędów
mieszczą się w granicach dopuszczalnych błędów
podstawowych (niedokładności) podanych przez
podstawowych (niedokładności) podanych przez
producenta.
producenta.
Warunki dopuszczalne użytkowania aparatury
Warunki dopuszczalne użytkowania aparatury
pomiarowej są znacznie szersze niż warunki normalne.
pomiarowej są znacznie szersze niż warunki normalne.
W
W
warunkach dopuszczalnych
warunkach dopuszczalnych
mogą wystąpić błędy
mogą wystąpić błędy
dodatkowe powodujące przekroczenie granic błędów
dodatkowe powodujące przekroczenie granic błędów
podstawowych. Granice dopuszczalnych błędów
podstawowych. Granice dopuszczalnych błędów
dodatkowych podaje producent.
dodatkowych podaje producent.
Noniusz
Skala suwmiarki z noniuszem wskazuje 3,58 mm
Skala suwmiarki z noniuszem wskazuje 3,58 mm
Noniusz
Urządzenie pozwalające na zwiększenie
Urządzenie pozwalające na zwiększenie
dokładności pomiaru długości i kątów; jest to
dokładności pomiaru długości i kątów; jest to
suwak z dodatkową podziałką, przesuwający się
suwak z dodatkową podziałką, przesuwający się
wzdłuż podziałki głównej przyrządu.
wzdłuż podziałki głównej przyrządu.
Rozróżniamy noniusze liniowe, służące do
Rozróżniamy noniusze liniowe, służące do
pomiarów związanych z długościami (jak również
pomiarów związanych z długościami (jak również
np. z głębokościami), oraz noniusze kątowe - do
np. z głębokościami), oraz noniusze kątowe - do
mierzenia kątów.
mierzenia kątów.
Noniusz wynalazł francuski matematyk
Noniusz wynalazł francuski matematyk
Pierre Vernier
Pierre Vernier
w
w
1631
1631
roku. Swój wynalazek nazwał na cześć
roku. Swój wynalazek nazwał na cześć
Pedro
Pedro
Nuneza
Nuneza
który pierwszy wpadł na pomysł zwiększania
który pierwszy wpadł na pomysł zwiększania
dokładności pomiarów w ten sposób.
dokładności pomiarów w ten sposób.
a
a
- długość jednostki (jednostkowy kąt) podziałki
- długość jednostki (jednostkowy kąt) podziałki
głównej przyrządu (na rysunku a = 1 mm).
głównej przyrządu (na rysunku a = 1 mm).
a'
a'
- długość jednostki (jednostkowy kąt) podziałki
- długość jednostki (jednostkowy kąt) podziałki
noniusza, wyrażona w jednostkach a (tutaj a' =
noniusza, wyrażona w jednostkach a (tutaj a' =
0,9 mm).
0,9 mm).
L
L
- długość noniusza (w jednostkach a, na
- długość noniusza (w jednostkach a, na
rysunku L = 9 mm).
rysunku L = 9 mm).
n
n
- liczba działek noniusza (na rysunku n = 10).
- liczba działek noniusza (na rysunku n = 10).
Zależności, moduł
noniusza
zależność wiążąca
zależność wiążąca
L
L
,
,
n
n
oraz
oraz
a
a
i
i
a‘
a‘
:
:
Dla każdego przymiaru
Dla każdego przymiaru
wyposażonego w noniusz
wyposażonego w noniusz
definiujemy jeszcze jedną,
definiujemy jeszcze jedną,
dodatkową wielkość, zwaną
dodatkową wielkość, zwaną
modułem noniusza
modułem noniusza
g
g
:
:
Dokładność noniusza
Dokładność noniusza
Dokładność noniusza
i
i
oblicza się
oblicza się
według zależności:
według zależności:
gdzie:
gdzie:
a
a
– wartość działki
– wartość działki
elementarnej
elementarnej
n
n
– liczba działek noniusza
– liczba działek noniusza
Punkt koincydencji
Miejsce, w którym pokrywają się kreski
Miejsce, w którym pokrywają się kreski
podziałek głównej i noniusza
podziałek głównej i noniusza
nazywamy
nazywamy
punktem koincydencji
punktem koincydencji
.
.
W konkretnych przykładach zwykle mówi
W konkretnych przykładach zwykle mówi
się, że punkt koincydencji znajduje się na
się, że punkt koincydencji znajduje się na
n-tej kresce noniusza (a nie podziałki
n-tej kresce noniusza (a nie podziałki
głównej), dla podkreślenia znaczenia
głównej), dla podkreślenia znaczenia
noniusza w zwiększaniu dokładności
noniusza w zwiększaniu dokładności
pomiaru.
pomiaru.
Przykłady odczytów
Odczyt 5,98 cm
Odczyt 5,98 cm
Odczyt 22.65 cm
Odczyt 22.65 cm
Suwmiarka
Inne przyrządy
suwmiarkowe
przyrządy suwmiarkowe z czujnikiem
przyrządy suwmiarkowe z czujnikiem
przyrządy suwmiarkowe z cyfrowym urządzeniem
przyrządy suwmiarkowe z cyfrowym urządzeniem
odczytowym
odczytowym
suwmiarka z układem radiowego przesyłania wyników
suwmiarka z układem radiowego przesyłania wyników
pomiarów
pomiarów
suwmiarka cyfrowa uniwersalna z kompletem ramion
suwmiarka cyfrowa uniwersalna z kompletem ramion
pomiarowych
pomiarowych
głębokościomierz suwmiarkowy
głębokościomierz suwmiarkowy
wysokościomierz suwmiarkowy
wysokościomierz suwmiarkowy
inne.
inne.
Noniusz kątowy
pomiar wskazuje 5 stopni, 34 minuty
pomiar wskazuje 5 stopni, 34 minuty
Ernst Abbe
Ernst Abbe
-
-
niemiecki fizyk,
niemiecki fizyk,
współzałożyciel zakładów Carl Zeiss
współzałożyciel zakładów Carl Zeiss
Stiftung w Jenie w 1866r.
Stiftung w Jenie w 1866r.
Postulat Abbego
Postulat Abbego
– warunek
– warunek
poprawnej konstrukcji przyrządów do
poprawnej konstrukcji przyrządów do
pomiaru długości.
pomiaru długości.
Mówi, że mierzona długość i mierzący
Mówi, że mierzona długość i mierzący
ją wzorzec muszą leżeć na jednej
ją wzorzec muszą leżeć na jednej
prostej
prostej
.
.
Przyrządy o konstrukcji nie
Przyrządy o konstrukcji nie
spełniającej tego postulatu mogą
spełniającej tego postulatu mogą
dawać błędne pomiary.
dawać błędne pomiary.
Sprawdzanie przyrządów
Sprawdzanie przyrządów
do pomiaru długości i
do pomiaru długości i
kąta
kąta
przykłady
przykłady
65
Hierarchiczne układy
sprawdzań
Spójność pomiarowa
Spójność pomiarowa
– powiązanie z
– powiązanie z
wzorcami jednostek miar.
wzorcami jednostek miar.
Nieprzerwany łańcuch porównań
Nieprzerwany łańcuch porównań
nazywamy
nazywamy
łańcuchem powiązań.
łańcuchem powiązań.
Wzorzec podstawowy
Wzorzec podstawowy
– wzorzec
– wzorzec
charakteryzujący się najwyższą jakością
charakteryzujący się najwyższą jakością
metrologiczną.
metrologiczną.
Wzorzec odniesienia
Wzorzec odniesienia
- wzorzec
- wzorzec
charakteryzujący się najwyższą jakością
charakteryzujący się najwyższą jakością
metrologiczną dostępny w danym miejscu
metrologiczną dostępny w danym miejscu
stanowiący odniesienie dla wykonywanych
stanowiący odniesienie dla wykonywanych
pomiarów.
pomiarów.
Wzorzec roboczy
Wzorzec roboczy
– wzorzec jednostki
– wzorzec jednostki
miary używany zwykłe do wzorcowania
miary używany zwykłe do wzorcowania
lub sprawdzania wzorców miar,
lub sprawdzania wzorców miar,
przyrządów pomiarowych lub materiałów
przyrządów pomiarowych lub materiałów
odniesienia.
odniesienia.
Przepisy metrologiczne
Prawnej kontroli metrologicznej
Prawnej kontroli metrologicznej
podlegają przyrządy stosowane
podlegają przyrządy stosowane
:
:
-
-
w ochronie zdrowia i środowiska,
w ochronie zdrowia i środowiska,
- w ochronie bezpieczeństwa i
- w ochronie bezpieczeństwa i
porządku publicznego,
porządku publicznego,
- przy pobieraniu opłat (podatków i
- przy pobieraniu opłat (podatków i
należności budżetowych),
należności budżetowych),
- przy dokonywaniu kontroli celnej,
- przy dokonywaniu kontroli celnej,
- w obrocie handlowym
- w obrocie handlowym
Przepisy metrologiczne
Zatwierdzenie typu
Zatwierdzenie typu
– wykazanie na
– wykazanie na
podstawie wyników badań, że typ
podstawie wyników badań, że typ
przyrządu spełnia wymagania
przyrządu spełnia wymagania
metrologiczne.
metrologiczne.
Legalizacja
Legalizacja
– jest sprawdzeniem,
– jest sprawdzeniem,
stwierdzeniem i poświadczeniem
stwierdzeniem i poświadczeniem
dowodem legalizacji, że przyrząd spełnia
dowodem legalizacji, że przyrząd spełnia
wymagania metrologiczne
wymagania metrologiczne
Rodzaje legalizacji:
Rodzaje legalizacji:
-
-
legalizacja pierwotna
legalizacja pierwotna
– wykonywana po
– wykonywana po
raz pierwszy po wyprodukowaniu
raz pierwszy po wyprodukowaniu
przyrządu,
przyrządu,
-
-
legalizacja ponowna
legalizacja ponowna
– każda kolejna
– każda kolejna
legalizacja,
legalizacja,
-
-
legalizacja jednostkowa
legalizacja jednostkowa
– w wykonaniu
– w wykonaniu
jednostkowym przyrządu
jednostkowym przyrządu
Ogólne zasady wzorcowania i
sprawdzania przyrządów
pomiarowych
Wzorcowanie
Wzorcowanie
– zbiór operacji
– zbiór operacji
ustalających relacje między wartościami
ustalających relacje między wartościami
wielkości mierzonej wskazywanego przez
wielkości mierzonej wskazywanego przez
przyrząd a odpowiednimi wartościami
przyrząd a odpowiednimi wartościami
wielkości odtwarzanymi przez wzorce.
wielkości odtwarzanymi przez wzorce.
Sprawdzanie
Sprawdzanie
obejmuje czynności
obejmuje czynności
stwierdzające zgodność przyrządu z
stwierdzające zgodność przyrządu z
wymaganiami norm, zaleceń technicznych.
wymaganiami norm, zaleceń technicznych.
Wzorcowanie i sprawdzanie
Wzorcowanie i sprawdzanie
powinno być
powinno być
przeprowadzane wg określonych metod,
przeprowadzane wg określonych metod,
zgodnych z normami oraz uznanymi
zgodnych z normami oraz uznanymi
zaleceniami
zaleceniami
Procedura
wzorcowania/sprawdzenia
Procedura
Procedura
powinna zawierać
powinna zawierać
następujące informacje:
następujące informacje:
- nazwy przyrządów, do których jest
- nazwy przyrządów, do których jest
stosowana,
stosowana,
- parametry lub wielkości, sprzęt lub
- parametry lub wielkości, sprzęt lub
wzorce odniesienia stosowane podczas
wzorce odniesienia stosowane podczas
wzorcowania,
wzorcowania,
- wymagane warunki środowiskowe,
- wymagane warunki środowiskowe,
- sekwencje realizowania procedury,
- sekwencje realizowania procedury,
- procedurę szacowania niepewności
- procedurę szacowania niepewności
pomiarowej,
pomiarowej,
- protokół wyników pomiarów
- protokół wyników pomiarów
Czynności procedur
Niezależnie od rodzaju przyrządów
Niezależnie od rodzaju przyrządów
czynności można podzielić na następujące
czynności można podzielić na następujące
grupy:
grupy:
- czynności przygotowawcze,
- czynności przygotowawcze,
- badanie stanu ogólnego,
- badanie stanu ogólnego,
- sprawdzanie parametrów technicznych,
- sprawdzanie parametrów technicznych,
- sprawdzenie parametrów
- sprawdzenie parametrów
metrologicznych,
metrologicznych,
- czynności końcowe
- czynności końcowe
Laboratorium pomiarowe
powinno mieć procedury dotyczące
powinno mieć procedury dotyczące
przyjmowania, zabezpieczenia i
przyjmowania, zabezpieczenia i
przetrzymywania przyrządów
przetrzymywania przyrządów
podlegających wzorcowaniu,
podlegających wzorcowaniu,
powinien istnieć spójny system
powinien istnieć spójny system
identyfikacji przyrządów,
identyfikacji przyrządów,
Personel powinien mieć odpowiednie,
Personel powinien mieć odpowiednie,
udokumentowane kwalifikacje,
udokumentowane kwalifikacje,
Powinny być procedury dla własnych
Powinny być procedury dla własnych
przyrządów pomiarowych używanych
przyrządów pomiarowych używanych
podczas wzorcowania,
podczas wzorcowania,
Powinny być nadzorowane warunki
Powinny być nadzorowane warunki
odniesienia (temperatura 20
odniesienia (temperatura 20
º
º
C, ciśnienie
C, ciśnienie
atmosferyczne 101325 Pa, ciśnienie pary
atmosferyczne 101325 Pa, ciśnienie pary
wodnej w powietrzu 1333 Pa)
wodnej w powietrzu 1333 Pa)
Walidacja metod pomiarowych
i badawczych
Pierwszym etapem kontrolowania
Pierwszym etapem kontrolowania
poprawności metody pomiarowej jest
poprawności metody pomiarowej jest
weryfikacja
weryfikacja
– dająca odpowiedź, czy
– dająca odpowiedź, czy
metoda jest zastosowana poprawnie i
metoda jest zastosowana poprawnie i
zgodnie z założeniami.
zgodnie z założeniami.
Walidacja
Walidacja
– potwierdzenie, że zostały
– potwierdzenie, że zostały
spełnione wymagania dotyczące
spełnione wymagania dotyczące
określonego zastosowania
określonego zastosowania
metody
metody
pomiarowej
pomiarowej
i podczas pomiaru uzyskamy
i podczas pomiaru uzyskamy
prawidłowe wyniki, obejmuje zasięgiem
prawidłowe wyniki, obejmuje zasięgiem
także każdą
także każdą
procedurę, proces, aparaturę,
procedurę, proces, aparaturę,
materiał, czynności
materiał, czynności
lub
lub
oprogramowanie
oprogramowanie
Niepewność pomiaru
Czynniki wpływające na niepewność
Czynniki wpływające na niepewność
pomiaru:
pomiaru:
-
-
czynniki techniczne
czynniki techniczne
związane z:
związane z:
wyposażeniem pomiarowym, metodami
wyposażeniem pomiarowym, metodami
pomiarowymi, jakością mierzonego
pomiarowymi, jakością mierzonego
przedmiotu,
przedmiotu,
-
-
czynniki ludzkie
czynniki ludzkie
,
,
-
-
czynniki środowiskowe
czynniki środowiskowe
.
.
Wpływ tych czynników powinien być
Wpływ tych czynników powinien być
uwzględniony w stosowanych metodach
uwzględniony w stosowanych metodach
pomiarowych
pomiarowych
Procedura walidacji metod
pomiarowych
Sposób
Sposób
postępowania
postępowania
podczas walidacji
podczas walidacji
jest uzależniony od
jest uzależniony od
tego czy jest to:
tego czy jest to:
- nowa metoda,
- nowa metoda,
- metoda stosowana
- metoda stosowana
w innych
w innych
laboratoriach,
laboratoriach,
- modyfikacja
- modyfikacja
stosowanej metody,
stosowanej metody,
- metoda
- metoda
standardowa
standardowa
Walidacja nowej metody
Schemat „modelu V” walidacji
Specyfikacja użytkownika
Powinna uwzględniać następujące
Powinna uwzględniać następujące
wytyczne:
wytyczne:
- każde wymaganie powinno być
- każde wymaganie powinno być
zdefiniowane jasno i zwięźle,
zdefiniowane jasno i zwięźle,
- wymagania nie powinny się powtarzać,
- wymagania nie powinny się powtarzać,
- specyfikacja powinna wyrażać
- specyfikacja powinna wyrażać
oczekiwania, a nie rozwiązania
oczekiwania, a nie rozwiązania
projektowe,
projektowe,
- każde wymaganie powinno być tak
- każde wymaganie powinno być tak
sformułowane aby było możliwe do
sformułowane aby było możliwe do
sprawdzenia,
sprawdzenia,
- specyfikacja musi być zrozumiała dla obu
- specyfikacja musi być zrozumiała dla obu
stron.
stron.
Plan walidacji
W planie walidacji powinny znaleźć
W planie walidacji powinny znaleźć
odzwierciedlenie następujące elementy:
odzwierciedlenie następujące elementy:
- precyzyjne określenie odpowiedzialności
- precyzyjne określenie odpowiedzialności
wraz z przypisaniem jej do poszczególnych
wraz z przypisaniem jej do poszczególnych
osób,
osób,
- wykaz dokumentów definiującą metodę i
- wykaz dokumentów definiującą metodę i
jej przeznaczenie,
jej przeznaczenie,
- relacje metody z innymi elementami (np
- relacje metody z innymi elementami (np
oprogramowaniem),
oprogramowaniem),
- wykaz parametrów kontrolnych wraz ze
- wykaz parametrów kontrolnych wraz ze
wskazaniem parametrów krytycznych.
wskazaniem parametrów krytycznych.
Walidacja sprzętu
pomiarowego
Miara niepewności przyrządu
Miara niepewności przyrządu
pomiarowego – odchylenie standardowe
pomiarowego – odchylenie standardowe
Na wariancję pomiaru przyrządem składa
Na wariancję pomiaru przyrządem składa
się wariancja wywołana powtarzalnością
się wariancja wywołana powtarzalnością
oraz wariancja spowodowana
oraz wariancja spowodowana
odtwarzalnością
odtwarzalnością
1
1
2
n
x
x
s
n
i
i
2
2
2
odtw
powt
przyrz
Rozstęp średni
Miernikiem powtarzalności może być
Miernikiem powtarzalności może być
rozstęp średni
rozstęp średni
gdzie:
gdzie:
O
O
-
-
liczba operatorów,
liczba operatorów,
k
k
-ty wynik pomiaru
-ty wynik pomiaru
n
n
-tego elementu
-tego elementu
Estymator odchylenia standardowego
Estymator odchylenia standardowego
powtarzalności
powtarzalności
O
N
X
X
O
R
R
N
o
N
o
o
kn
n
o
kn
n
o
o
o
1
1
1
min
max
kn
X
*
2
d
R
powt
Odtwarzalność
Miernikiem powtarzalności może być
Miernikiem powtarzalności może być
rozstęp średni
rozstęp średni
Estymator odchylenia standardowego
Estymator odchylenia standardowego
powtarzalności
powtarzalności
N
X
N
X
R
N
n
O
n
N
n
O
n
O
1
1
min
max
*
2
d
R
O
powt
Błąd związany z
powtarzalnością i
odtwarzalnością
Błąd związany z powtarzalnością EV:
Błąd związany z powtarzalnością EV:
Błąd związany z otwarzalnością AV:
Błąd związany z otwarzalnością AV:
Sumaryczny błąd
Sumaryczny błąd
*
15
,
5
powt
EV
*
15
,
5
odtw
AV
2
*
2
*
15
,
5
&
odtw
powt
R
R
•
Estymator odchylenia standardowego
produkcji
•
Estymator rozrzutu produkcji
•
Rozrzut całkowity błędu
*
2
min
max
d
X
X
n
n
prod
prod
PV
15
,
5
2
2
&
PV
R
R
TV
wnioskowanie
R&R/TV < 10%
R&R/TV < 10%
10% < R&R/TV
10% < R&R/TV
<
<
30%
30%
R&R
R&R
>
>
30%
30%
-
przyrząd jakościowo
przyrząd jakościowo
zdolny, nadaje się do
zdolny, nadaje się do
dalszej eksploatacji,
dalszej eksploatacji,
-
przyrząd nadaje się do
przyrząd nadaje się do
kontroli parametrów
kontroli parametrów
drugorzędnych,
drugorzędnych,
- przyrząd nie nadaje
- przyrząd nie nadaje
się do eksploatacji
się do eksploatacji
Nadzorowanie wyposażenia do
pomiarów, kontroli i badań
Określenie przewidywanych pomiarów.
Określenie przewidywanych pomiarów.
Identyfikowanie wyposażenia pomiarowo-
Identyfikowanie wyposażenia pomiarowo-
kontrolnego.
kontrolnego.
Określenie procedury wzorcowania
Określenie procedury wzorcowania
wyposażenia pomiarowego.
wyposażenia pomiarowego.
Ustalenie odstępu między wzorcowaniami.
Ustalenie odstępu między wzorcowaniami.
Opracowanie procedury znakowania
Opracowanie procedury znakowania
wyposażenia pomiarowo- kontrolnego
wyposażenia pomiarowo- kontrolnego
Nadzorowania zapisów dotyczących
Nadzorowania zapisów dotyczących
wzorcowania.
wzorcowania.
Ocena ważności poprzednich wzorcowań.
Ocena ważności poprzednich wzorcowań.
Określenie zasad użytkowania
Określenie zasad użytkowania
wyposażenia pomiarowego.
wyposażenia pomiarowego.
Zabezpieczenie wyposażenia
Zabezpieczenie wyposażenia
Sprawdzanie przyrządów
suwmiarkowych
Dla suwmiarek norma i zalecenia
Dla suwmiarek norma i zalecenia
określają:
określają:
- właściwości materiału,
- właściwości materiału,
- cechy podziałek prowadnicy i suwaka,
- cechy podziałek prowadnicy i suwaka,
- chropowatość powierzchni pomiarowych,
- chropowatość powierzchni pomiarowych,
- odchyłki graniczne grubości szczęk
- odchyłki graniczne grubości szczęk
pomiarowych,
pomiarowych,
- tolerancje płaskości i prostoliniowości
- tolerancje płaskości i prostoliniowości
powierzchni pomiarowych,
powierzchni pomiarowych,
- tolerancje równoległości elementów
- tolerancje równoległości elementów
szczęk,
szczęk,
- dopuszczalne błędy wskazań
- dopuszczalne błędy wskazań
Instrukcja sprawdzania
Zawiera:
Zawiera:
- warunki sprawdzania,
- warunki sprawdzania,
- przebieg sprawdzania:
- przebieg sprawdzania:
oględziny zewnętrzne,
oględziny zewnętrzne,
sprawdzenie charakterystyk
sprawdzenie charakterystyk
metrologicznych, które obejmuje:
metrologicznych, które obejmuje:
- sprawdzenie płaskości i
- sprawdzenie płaskości i
prostoliniowości powierzchni
prostoliniowości powierzchni
pomiarowych,
pomiarowych,
- wyznaczenie błędów wskazań.
- wyznaczenie błędów wskazań.
Dokumentowanie wyników sprawdzania
Dokumentowanie wyników sprawdzania
Sprawdzanie przyrządów
mikrometrycznych
Wymagania metrologiczno-techniczne
Wymagania metrologiczno-techniczne
dotyczące przyrządów mikrometrycznych
dotyczące przyrządów mikrometrycznych
wynikają z normy PN/M – 053200 i
wynikają z normy PN/M – 053200 i
dotyczą:
dotyczą:
- właściwości materiału elementów
- właściwości materiału elementów
pomiarowych,
pomiarowych,
- podziałki tulei i bębna,
- podziałki tulei i bębna,
- chropowatości powierzchni pomiarowych,
- chropowatości powierzchni pomiarowych,
- tolerancji Tp płaskości powierzchni
- tolerancji Tp płaskości powierzchni
pomiarowych,
pomiarowych,
- tolerancji równoległości Tr powierzchni
- tolerancji równoległości Tr powierzchni
płaskich,
płaskich,
- tolerancji prostopadłości Tv powierzchni,
- tolerancji prostopadłości Tv powierzchni,
- dopuszczalne błędy wskazań
- dopuszczalne błędy wskazań
Instrukcja sprawdzania
mikrometrów zewnętrznych
Zawiera:
Zawiera:
- warunki sprawdzania,
- warunki sprawdzania,
- przebieg sprawdzania:
- przebieg sprawdzania:
oględziny zewnętrzne,
oględziny zewnętrzne,
sprawdzenie charakterystyk
sprawdzenie charakterystyk
metrologicznych, które obejmuje:
metrologicznych, które obejmuje:
- sprawdzenie płaskości i równoległości
- sprawdzenie płaskości i równoległości
powierzchni pomiarowych,
powierzchni pomiarowych,
- sprawdzanie nacisku pomiarowego
- sprawdzanie nacisku pomiarowego
- wyznaczenie błędów wskazań.
- wyznaczenie błędów wskazań.
Dokumentowanie wyników sprawdzania
Dokumentowanie wyników sprawdzania
Sprawdzanie przyrządów
czujnikowych
Procedury sprawdzania zależą
Procedury sprawdzania zależą
od rodzaju czujnika
od rodzaju czujnika
Podstawowe wymagania
metrologiczne i techniczne
Wartości działek elementarnych i zakresy
Wartości działek elementarnych i zakresy
pomiarowe.
pomiarowe.
Twardość powierzchni końcówki
Twardość powierzchni końcówki
pomiarowej.
pomiarowej.
Chropowatość powierzchni końcówki
Chropowatość powierzchni końcówki
pomiarowej.
pomiarowej.
Nacisk pomiarowy (zakres zmienności,
Nacisk pomiarowy (zakres zmienności,
histereza).
histereza).
Odchylenie od płaskości powierzchni
Odchylenie od płaskości powierzchni
pomiarowych końcówek i stołu
pomiarowych końcówek i stołu
pomiarowego.
pomiarowego.
Granice błędów dopuszczalnych.
Granice błędów dopuszczalnych.
Zmiana wskazań spowodowana naciskiem
Zmiana wskazań spowodowana naciskiem
bocznym.
bocznym.
Zmiana wskazań przy odchylaniu czujnika
Zmiana wskazań przy odchylaniu czujnika
od pionu.
od pionu.
Histereza pomiarowa
Histereza pomiarowa
Instrukcja sprawdzania
czujników
Zawiera:
Zawiera:
- warunki sprawdzania,
- warunki sprawdzania,
- przebieg sprawdzania:
- przebieg sprawdzania:
O
O
ględziny zewnętrzne,
ględziny zewnętrzne,
S
S
prawdzenie charakterystyk metrologicznych, które
prawdzenie charakterystyk metrologicznych, które
obejmuje:
obejmuje:
- sprawdzenie zmiany wskazań wywołanych naciskiem
- sprawdzenie zmiany wskazań wywołanych naciskiem
bocznym
bocznym
- sprawdzanie nacisku pomiarowego
- sprawdzanie nacisku pomiarowego
- wyznaczenie błędów wskazań
- wyznaczenie błędów wskazań
- wyznaczenie histerezy pomiarowej
- wyznaczenie histerezy pomiarowej
- sprawdzenie tłumienia układu wskazującego
- sprawdzenie tłumienia układu wskazującego
- wyznaczenie zakresu rozrzutu wskazań
- wyznaczenie zakresu rozrzutu wskazań
- sprawdzenie wpływu pochylenia czujnika na wskazanie
- sprawdzenie wpływu pochylenia czujnika na wskazanie
- sprawdzenie siły potrzebnej do zmiany położenia
- sprawdzenie siły potrzebnej do zmiany położenia
kątowego końcówki pomiarowej
kątowego końcówki pomiarowej
Dokumentowanie wyników sprawdzania
Dokumentowanie wyników sprawdzania
Płytki wzorcowe
Płytki wykonywane są w klasach: 00, K,
Płytki wykonywane są w klasach: 00, K,
0,1,2
0,1,2
Warunki odniesienia
Warunki odniesienia
Przywieralność powierzchni pomiarowych
Przywieralność powierzchni pomiarowych
Właściwości materiału płytek wzorcowych
Właściwości materiału płytek wzorcowych
Oznakowanie płytek wzorcowych (00, K)
Oznakowanie płytek wzorcowych (00, K)
Wymagania metrologiczne:
Wymagania metrologiczne:
- długość środkowa płytki wzorcowej
- długość środkowa płytki wzorcowej
- odchylenie od płaskości
- odchylenie od płaskości
- dopuszczalne błędy długości oraz
- dopuszczalne błędy długości oraz
rozrzutu długości
rozrzutu długości
Sprawdzanie płytek
wzorcowych
Warunki sprawdzania
Warunki sprawdzania
Przebieg sprawdzania:
Przebieg sprawdzania:
1.
1.
oględziny zewnętrzne
oględziny zewnętrzne
2.
2.
sprawdzanie charakterystyk
sprawdzanie charakterystyk
metrologicznych:
metrologicznych:
- sprawdzanie przywieralności
- sprawdzanie przywieralności
powierzchni pomiarowych
powierzchni pomiarowych
- sprawdzanie płaskości powierzchni
- sprawdzanie płaskości powierzchni
pomiarowych
pomiarowych
- wyznaczenia błędu długości środkowej
- wyznaczenia błędu długości środkowej
- wyznaczenia zakresu rozrzutu długości
- wyznaczenia zakresu rozrzutu długości