1 / 39

Podstawy Metrologii M-T sem. VII, 200 8 /200 9

M-T 1. Podstawy Metrologii M-T sem. VII, 200 8 /200 9. Lit: Zakrzewski J.: Podstawy miernictwa dla kierunku mechanicznego. Wyd. Pol.Śl. Gliwice 2004. Wykłady: 1.10. Modele pomiaru, pojęcia podstawowe 8.10 Systemy pomiarowe, struktury i interfejsy. 15.10 Niepewność pomiaru

gotzon
Download Presentation

Podstawy Metrologii M-T sem. VII, 200 8 /200 9

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. M-T 1 Podstawy Metrologii M-T sem. VII, 2008/2009 Lit: Zakrzewski J.: Podstawy miernictwa dla kierunku mechanicznego. Wyd. Pol.Śl. Gliwice 2004 Wykłady: 1.10. Modele pomiaru, pojęcia podstawowe 8.10 Systemy pomiarowe, struktury i interfejsy. 15.10 Niepewność pomiaru 22.10 (SPR) Czujniki ciśnień, technologie mikroelektroniczne 29.10 Pomiary strumienia masy i objętości 5.11. Pomiary przemieszczeń i parametrów ruchu 12.11. (SPR) Pomiary temperatur, dynamika pomiarów Prof. Jan Zakrzewski Instytut Metrologii, Elektroniki i Automatyki Akademicka 10 (Bud. Prof. Fryzego), pok.23

  2. Miejsce ćwiczeń: Budynek Wydziału Elektrycznego, Akademicka 10 Tematy zajęć laboratoryjnych: L1 – Pomiary przepływu i opracowanie wyników pomiarowych, L2 – Pomiary przemieszczeń liniowych, L3 – Pomiary prędkości obrotowej, L4 – Badanie termometrów elektrycznych, L5 – Badanie czujników ciśnienia, L6 – Badanie przetworników siły. L 1, 2, 3 sala 15 – piwnica L 4, 5, 6 sala 113 – 1 piętro Prowadzący dr W. Domański sala 111

  3. 45 - 49 pkt 3 50 - 54 pkt 3,5 55 - 59 pkt 4 60 - 64 pkt 4,5 > 65 pkt 5 Razem 12 do 100 pkt Zasady zaliczania przedmiotu: Sprawdziany wykł. 2 x 0 do 20 0 do 40 Laboratorium 6 x 0 do 5 0 do 30 Sprawozdania 6 x 2 do 5 12 do 30 7 + 7 + (6x2) + (6x3) 0 + 7 + (6x3) + (6x3)

  4. Weryfikacja przez pomiar Weryfikacja przez obserwację Obserwacja Pomiar Model opisowy Model matematyczny Analiza modelu Skale pomiarowe: porządkowa, interwałowa, metryczna. R A Obiekty, przedmioty, zjawiska

  5. JEDNOSTKI UKŁADU SI Jednostki podstawowe: metr, sekunda, kilogram, amper, kandela, kelwin, mol. Jednostki pomocnicze: radian, steradian. Jednostki pochodne: Tworzenie jednostki wielkości W Wzór wielkościowy Wartości mianowane Definicja jednostki pochodnej

  6. Wzorzec odniesienia Wzorzec podstawowy Wzorzec świadek Wzorzec kontrolny I st sprawdzenie Wzorzec kontrolny II st zastosowanie Przyrządy pomiarowe najwyższej dokładności Wzorzec I st. Przyrządy pomiarowe dokładne Wzorzec II st. Przyrządy pomiarowe średniej dokładności Wzorzec III st. Przyrządy pomiarowe małej dokładnosci Państwowa Służba Miar (GUM)

  7. Prawna kontrola metrologiczna Legalizacja Zatwierdzenie typu Cechowanie Sprawdzanie Wzorcowanie Kalibracja Skalowanie Adjustacja

  8. Z V M* X N M METODA POMIARU NARZĘDZIE POMIAROWE ODTWARZANIE MEZURANDU • Procedura pomiarowa Rozdzielczość Mezurand M Selektywność • Zakres pomiarowy • Mmin Mmax • XminXmax Czułość S = N/X Stała (przyrządu) Powtarzalność

  9. V zmierzone Realne narzędzie pomiarowe Z pomiarowo dostępne mierzalne M* Odtwarzanie Mezurandu (algorytmodtwarzania) X N M Model narzędzia pomiarowego MEZURAND VZ

  10. 8888 O B I E K T UKŁADY AUTOMA-TYKI UKŁADY AKWIZYCJI DANYCH CZ UP 4-20 mA PROFIBUSS HART u, i, q, R, C, L, M f, T KOD CZUJNIKI Generacyjne Parametryczne Częstotliwościowe Kodowe

  11. Liniowość Błędy nieliniowości Charakterystyka statyczna Zmiana zakresu zmienia błędy nieliniowosci Histereza

  12. STRUKTURY SYSTEMÓW POMIAROWYCH

  13. Komputer nadrzędny Magistrala interfejsu Kontroler podsystemu Kontroler podsystemu Magistrala interfejsu Magistrala interfejsu Przetwornik pomiarowy Przetwornik pomiarowy Przetwornik pomiarowy Przetwornik pomiarowy Czujnik Czujnik Czujnik Czujnik Systemy pomiarowe MT-3

  14. CAN Controller Area Network do500 m Motoryzacja do 1Mb/s Automatyka 1 :1, 15 m 115 kb/s PCI PXI MXI HPIB (1972) GPIB IEEE 488 Fire Wire { do 400Mb/s} IEEE 1394 MT-3 SZEREGOWE RÓWNOLEGŁE CAMAC (Computer RS - 232 (1962) Automated RS - 232 Measurement and RS - 232C (1968) Control Equipment) } RS - 423A { 1:10, 30 m, 100kb/s RS - 422A {1:10, 1200 m 10Mb/s} Drukarka Centronix RS485 {32:32,1200 m, 10 Mb/s} (EIA/TIA 232E) 1:14 2-25 m 1 MB/s USB (1997) {1:127, 5m, 480 Mb/s } Karta PC Karta IEC 625 PROFIBUS 32 : 32 1200m 10 – 500 kb/s ISA IEC 625 MXI ETHERNET VME (1982) Kaseta 40 MB/s VXI (1987) Microwire Dla mikrokontrolerów i I2C czujników zintegrowanych

  15. Pętla elementów aktywnych (Token) Pętla elementów aktywnych (Token) .... Master Master Master Magistrala .... Slave Slave Slave Slave MT-3 Profibus FMS (Fieldbus Messge Specification) PA (Process Automation) DP (Decentralized Peripherials)

  16. A/C Czujnik TEDS Czujnik TEDS Logika MSTIM 1451.4 MMI NCAP 1451.1 Lista przyłączy Czujnik TEDS NORMA IEEE 1451 MT-3 SMART TRANSDUCER INTERFACE MODULE NETWORK CAPABLE APPLOCATION PROCESSER STIM 1451.2 NCAP 1451.1 Sieć

  17. I I 20 mA 20 mA 4 mA 4 mA X min X max X max X min PĘTLA 4 –20 mA ZASILACZ12, 24, 36, 48 V NADAJNiK ŹRÓDŁO PRĄDOWE ODBIORNIK

  18. M-T2 BŁĘDY I NIEPEWNOŚCI POMIARU POJĘCIA WYZNACZANIE ZASTOSOWANIE

  19. Z X Y NARZĘDZIE POMIAROWE Y = F(X, ΔV, ΔZ) Eliminacja przyczyn błędów - zmniejszanie Z Kompensacja błędów - zmniejszanie wrażliwości Korekcja błędów - uwzględnianie poprawek

  20. mul Y Y mul add add X X Struktury narzędzi pomiarowych Szeregowa (posobna) Równoległa (różnicowa) Ilorazowa

  21. Z Pomiar Z Struktura szeregowa Z X M Y N TOR PRZETWARZANIA POMIAROWEGO CZUJNIK A/C Y = F( X, Z1, Z2, Z3,...) Korekcja analogowa lub numeryczna

  22. Z Y1 X CZUJNIK 1 + Y3 Y = Y1 -Y2 TOR PRZETWARZANIA POMIAROWEGO Z A/C X0 - CZUJNIK 2 Y2 Struktura równoległa

  23. Z Y1 X CZUJNIK 1 + Y3 Y = Y1 -Y2 TOR PRZETWARZANIA POMIAROWEGO Z A/C - CZUJNIK 2 (-X) Y2 Struktura różnicowa

  24. Z Y1 X CZUJNIK 1 Y3 Z N TOR PRZETWARZANIA POMIAROWEGO ÷ A/C X0 CZUJNIK 2 Y2 Struktura ilorazowa

  25. BŁĄD: PODEJŚCIE TEORETYCZNE • E = M* - M BŁĄD PRZYPADKOWY losowy, wykrywalny przez powtarzanie obserwacji BŁĄD SYSTEMATYCZNY deterministyczny, wykrywalny przez zmianę warunków pomiaru BŁĘDY ZWIĄZANE Z PROCESEM POMIARU BŁĘDY ZWIĄZANE Z SYSTEMEM POMIAROWYM Błąd modelowy Graniczny błąd dopuszczalny Błąd metody Błąd podstawowy Błąd wzorcowania Błąd instrumentalny Błąd akwizycji danych Błąd powtarzalności Błąd redukcji danych Błąd rozdzielczości Błędy dodatkowe: Błąd kwantowania Błąd temperaturowy Błąd nieliniowości Błąd dynamiczny.... Błąd histerezy...

  26. BŁĄD - PODEJŚCIE PRAKTYCZNE • E* = M* - M** POPR = - E* = M**- M* WYZNACZONA PRZEZ WZORCOWANIE LUB OBLICZENIA Wyznaczenie poprawki zmniejsza naszą niewiedzę odnośnie wyniku pomiaru BŁĄD PODSTAWOWY - wyznaczany w warunkach odniesienia BŁĄD DODATKOWY - spowodowany znanązmianą warunków pracy • NIEPEWNOŚĆ: PODEJŚCIE PRAKTYCZNE • Niepewność jest miarą niewiedzy Wartość prawdziwa jest nieznana

  27. Guide to the Expresion of Uncertaiunty in Measurement • ISO, BIPM, IEC, OIML.... (1993) (1995) • Wyrażanie Niepewności Pomiaru, Przewodnik GUM (1999) • Dokument EA-4/02 • Niepewność jest miarą niewiedzy • Niepewność typu A, uA Niepewność typu B, uB • Niepewność złożona, • Niepewność rozszerzona U = k u Przedział niepewności ± U

  28. Niepewność jest miarą niewiedzy o wyniku pomiaru Niepewność typu A

  29. X=205.20 Y=130.05 X=205.28 Y=130.15 X=205.27 Y=130.05 X=205.32 Y=130.16 X=205.00 Y=130.00 Współrzędnościowa maszyna pomiarowa

  30. g(X) g(X) 1/2a X X a -a  -a  +a a/3 Niepewność jest miarą niewiedzy o wyniku pomiaru Niepewność typu B -Dane producenta systemu -nieliniowość -histereza -wpływ temperatury -wpływ innych wielkości... -Dane z poprzednich pomiarów -Niepewność stałych fizycznych -Niepowtarzalność procedur pomiarowych....

  31. g(X) g(X) g(X) 1/a 1/2a X X X a -a a -a  -a  +a Niepewność jest miarą niewiedzy o wyniku pomiaru

  32. Z V X N M M* METODA POMIARU NARZĘDZIE POMIAROWE ODTWARZANIE MEZURANDU M* = F(M, ΔV, ΔZ) U = ku  U

  33. Redukcja niepewności przez lepszą estymację mezurandu Korekcja niepewności Kompensacja niepewności Filtracja = tworzenie nowej definicji mezurandu

  34. maksymalny błąd dopuszczalny, błąd graniczny Błąd nieliniowosci Błąd nieliniowości Niepewność nieliniowości (B) Niepewność histerezy (B) Błąd histerezy Błąd powtarzalności Niepewność powtarzalności (A) Błąd kwantyzacji Niepewność kwantyzacji (A) Niepewność rozdzielczości (A) Błąd rozdzielczości Błąd temperatury Błąd Temperaturowy Niepewność Temperat.(A), (B) Błąd dynamiczny Błąd dynamiczny Niepewność dynamiczna Szumy dynamiczne

  35. System pomiarowy i środowisko pomiaru Różnice pomiedzy modelem a zbiorem danych doświadczalnych Źródła niepewności Źródła błędów Propagacja niepewności Propagacja błędów Budżet niepewności Obszar zainteresowań użytkownika Korekcja błędów Wzorcowanie Niepewność Wynik skorygowany Wynik pomiaru

  36. Zapis wyniku pomiaru M = M** ± U F = 528  3 kN F = 0,528  0,003 MN F = 528,354  3 kN F = 528  3,286 kN F = 528 kN  0,6 % F = 528000  3000 N

  37. Wnioski 1.Nie ma “± Błędów” 2. Projektant systemu dostarcza danych o współczynnikach korekcyjnych i składnikach niepewności 3. Użytkownik systemu decyduje o zastosowanych korekcjach i o budżecie niepewności 4.Przepisy certyfikacyjne i akredytacyjne wymuszają wprowadzenie podanych wyżej zasad do praktyki przemysłowej

  38. D odchyl kwadraty 20,16 +0,08 0,0064 20,21 +0.13 0,0139 20,07 -0,01 0,0001 19,97 -0,11 0,0121 20.01 -0.07 0,0049 100,42 0.0374 Dśr =20,08 uA = 0,043 2 A=314 ± 2,8 mm Suwmiarka ± 0.03 mm u =0,046 U =0,092 0,4% D =20,08 ±0,09 0,9%

More Related