Испытания и испытательное оборудование: Рабочая программа, методические указания к изучению дисциплины, задания на контрольные работы

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЗАОЧНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра метрологии

ИСПЫТАНИЯ И ИСПЫТАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ РАБОЧАЯ ПРОГРАММА МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ ЗАДАНИЯ НА КОНТРОЛЬНЫЕ РАБОТЫ

Факультет радиоэлектроники Направление и специальность подготовки дипломированного специалиста: 653800 - стандартизация, сертификация и метрология 190800 - метрология и метрологическое обеспечение

Санкт-Петербург 2004

Утверждено редакционно-издательским советом университета УДК 389(07) Испытания и испытательное оборудование: Рабочая программа, методические указания к изучению дисциплины, задания на контрольные работы. - СПб.: СЗТУ, 2004. – с. 39. Рабочая программа соответствует требованиям государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению подготовки дипломированного специалиста 653800 «Стандартизация, сертификация и метрология» (специальность 190800 – «Метрология и метрологическое обеспечение»). Методический сборник содержит рабочую программу, методические указания к изучению дисциплины, тематический план лекций, перечень основной и дополнительной литературы, задания на контрольную работу и методические указания к ее выполнению.

Рассмотрено на заседании кафедры метрологии 06 сентября 2004 г., одобрено методической комиссией факультета радиоэлектроники 16 сентября 2004 г.

Рецензенты: кафедра метрологии (И. Е. Ушаков, д-р техн. наук, доц.); О. В. Тудоровская, рук. отд. испытаний ФГУП «ВНИИМ им. Д. И. Менделеева»

Составители: И. Ф. Шишкин, д-р техн. наук., проф.; Г. Ф. Сергушев, канд. техн. наук, доц.; В. И. Шевцов, канд. техн. наук, доц.

© Северо-Западный государственный заочный технический университет, 2004 2

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Цель изучения дисциплины – подготовка будущего инженера-метролога к решению организационных, научных, технических и правовых задач метрологической деятельности в процессе проведения испытаний. Основная задача дисциплины – получение теоретических знаний и практических навыков по одной из важнейших форм метрологической деятельности. В результате изучения дисциплины студент должен: - знать научную и техническую основы испытаний, методы и средства, систему испытаний, организацию и проведение испытаний, виды испытательного оборудования, принципы и практику международного сотрудничества в части сертификационных испытаний, системы аккредитации испытательных лабораторий (центров); - уметь решать организационные, технические и правовые вопросы, относящиеся к различным видам испытаний, применять на практике положения нормативной документации, обрабатывать и оформлять результаты испытаний. Изучение дисциплины основывается на знаниях, полученных студентом при изучении дисциплин «Теоретическая метрология», «Прикладная метрология», «Законодательная метрология», «Контроль качества», «Основы квалиметрии». Основной формой изучения дисциплины является самостоятельная работа над рекомендованной литературой. По основным вопросам читаются лекции и проводятся консультации. Практические навыки по основным вопросам испытаний и испытательного оборудования приобретаются в процессе практических занятий и выполнения контрольной работы. Итогом изучения дисциплины «Испытания и испытательное оборудование» является сдача экзамена.

3

Аттестация испытательного оборудования Оборудование для статических испытаний

Автоматизация испытаний

Испытательные стенды и центры

Оформление результатов испытаний

Сертификационные испытания

Организация испытательных работ

ИСПЫТАНИЯ

Системы аккредитации испытательных лабораторий (центров)

Проведение испытаний

Испытания средств измерений

Обеспечение единства измерений и испытания

2. СТРУКТУРА ДИСЦИПЛИНЫ

ИСПЫТАНИЯ И ИСПЫТАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

ИСПЫТАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

4

3. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 3.1. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА (Объем дисциплины 120 часов) ВВЕДЕНИЕ Предмет, задачи и содержание дисциплины, ее роль и место в формировании метрологической подготовки инженера-метролога. Структура дисциплины, связь с другими дисциплинами. Место дисциплины в учебном процессе. Организация изучения дисциплины.

3.1.1. ИСПЫТАНИЯ 3.1.1.1. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЕДИНСТВА ИЗМЕРЕНИЙ И ИСПЫТАНИЯЙ Закон Российской Федерации «Об обеспечении единства измерений». Роль испытаний. Государственный метрологический контроль и надзор. Виды государственного метрологического контроля и надзора, сферы его распространения. Государственная метрологическая служба и иные метрологические службы обеспечения единства измерений. Нормативные документы по обеспечению единства измерений. Цели и задачи испытаний. Термины и определения. Виды испытаний. Объекты и классификация испытаний. Общие требования к проведению испытаний. Характеристики продукции, определяемые при испытаниях. Избыточность и объемы испытаний. Нормативные основы испытаний. Программы и методики испытаний. Общие требования обеспечения единства измерений. Стабильность характеристик и однородность продукции. Обоснование обеспечения единства результатов испытаний. Точность методов испытаний. Точность и воспроизводимость результатов испытаний. Метрологическое обеспечение испытаний продукции. Подготовка испытательного оборудования и технической документации к испытаниям. Основные требования, предъявляемые к технической документации, представляемой

5

на испытания. Метрологическая экспертиза технической документации. Анализ результатов испытаний. 3.1.1.2. ИСПЫТАНИЯ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ Основные положения системы испытаний средств измерений. Этапы работ по испытаниям средств измерений. Испытания и утверждение типа средств измерений. Проверка своевременности представления средств измерений на испытания. Экономическая обоснованность проведения испытаний. Стадии создания средств измерений. Научно-исследовательские и опытноконструкторские разработки. Испытания на стадиях жизненного цикла средств измерений. Классификация испытаний средств измерений. Требования к проведению испытаний средств измерений. Методы испытаний. Исследовательские испытания. Доводочные испытания. Предварительные испытания. Квалификационные испытания. Типовые испытания. Эксплуатационные испытания. Испытания средств измерений на контрактной основе. Калибровка средств измерений. Результаты калибровки. Система сертификации средств измерений. Основные положения и порядок проведения работ. Органы по сертификации. Порядок аккредитации. Порядок ведения Реестра системы. Требования к государственным центрам испытаний (лабораториям испытаний), порядок их аккредитации в Системе испытаний и утверждения типа средств измерений. Порядок ведения государственной регистрации средств измерений, государственных испытательных центров и сертификатов об утверждении типа средств измерений. Оценка эффективности деятельности испытательных лабораторий (центров). 3.1.1.3. ОРГАНИЗАЦИЯ ИСПЫТАТЕЛЬНЫХ РАБОТ Планирование процесса испытаний. Порядок проведения метрологической экспертизы технических заданий на разработку средств измерений. Оценка технического уровня средств измерений. Карта технического уровня и качества. Подготовка средств измерений и технической документации к испытаниям. Метрологические характеристики средств измерений. Комплектация испытаний средствами измерений. 6

Условия и место проведения испытаний. Время проведения испытательных работ. Этапы и операции подготовки и проведения испытаний. Классификация и учет внешних воздействующих факторов. Органы и службы испытаний и сертификации средств измерений, их структура. Территориальные органы Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии. Испытательный центр. Испытательный полигон. Испытательная станция. Испытательная лаборатория. Испытательное подразделение. Служба испытаний приборостроительного предприятия, основные направления деятельности. 3.1.1.4. ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ Проведение испытаний на уровне современных требований. Способы проведения испытаний. Испытания с восстановлением и без восстановления. Испытания на функционирование. Имитация внешних воздействующих факторов и их воспроизведение. Испытания на механические воздействия (вибрация, ускорение, сила, ударные линейные нагрузки, нагрузки на разрыв, срез, сжатие, изгиб, кручение). Цель испытаний. Характеристика механических воздействующих факторов. Методика испытаний. Точностные характеристики. Испытания на климатические воздействия (температура, влажность, атмосферное давление, туман, роса, агрессивные среды, солнечная радиация, ветровые нагрузки, пыль, грибковые образования, радиоактивное излучение, ионизация воздуха). Цель испытаний. Характеристика климатических воздействующих факторов. Комплексные климатические воздействия. Методика испытаний. Испытания на надежность (долговечность, устойчивость, сохраняемость). Цель испытаний. Категории испытаний. Особенности испытаний на надежность. Количественные контролируемые показатели надежности. Критерии годности при испытании на надежность. Методика испытаний. Ускоренные испытания. Испытание на ползучесть при повышенных температурах. Основные методы испытания на ползучесть. Испытания на выносливость (усталость). Усталость материалов. Методы определения предела усталости. 7

Динамические испытания на маятниковых копрах. Сущность метода. Испытания при повышенных, пониженных и комнатных температурах. Основные характеристики, определяемые при динамических испытаниях. Контрольные испытания. Совмещенные сдаточно-контрольные испытания. Длительные испытания. Анализ и оценка полученных результатов при проведении испытаний. Развитие методов испытаний. 3.1.1.5. СЕРТИФИКАЦИОННЫЕ ИСПЫТАНИЯ Цель и задачи сертификационных испытаний. Виды сертификационных испытаний. Конструктивные и технологические группы продукции. Особенности планирования и организация сертификационных испытаний. Порядок представления продукции на сертификационные испытания. Программа и методика испытаний. Подготовка к проведению испытаний. Выборка продукции для проведения испытаний. Порядок проведения сертификационных испытаний. Место и время проведения испытаний. Условия и методы проведения испытаний. Приемосдаточные испытания. Периодические испытания. Техническая компетентность испытательных лабораторий. Межлабораторные испытания. Сличение результатов межлабораторных испытаний. Применение средств автоматизации при проведении сертификационных испытаний. Надзор за проведением испытаний. Служба надзора и ее функции. Критерии оценки и обработки результатов сертификационных испытаний. Отчет о сертификационных испытаниях. Акт и техническое заключение. Порядок получения сертификата. Процедура апелляции. 3.1.1.6. ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЙ Требования к обработке, оценке точности и оформлению результатов испытаний. Математическое обеспечение обработки данных испытаний. Обработка и оценка точности полученных при испытаниях данных. Методика обработки результатов испытаний. Перечень и характеристики технической документации по результатам испытаний. Технический отчет о выполненных испытаниях. 8

3.1.2. ИСПЫТАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ Классификация испытательного оборудования. Основные требования и технические характеристики испытательного оборудования. 3.1.2.1. ИСПЫТАТЕЛЬНЫЕ СТЕНДЫ И ЦЕНТРЫ Стенды для климатических испытаний: камеры термостатирования; камеры влажности; барокамеры; термовлагокамеры; камеры для имитации солнечной радиации, пыли, росы, тумана; камеры для определения результатов воздействия бактерий и микроорганизмов; термобарокамеры. Стенды для механических испытаний: вибростенды; ударные стенды; копры; центрифуги; акустические камеры; стенды, имитирующие тряску. Скоростные стенды. Стенды, имитирующие особые условия. Комплексные технологические стенды для испытания автоматизированных систем. Многокомпонентные испытательные стенды. Научно-исследовательские испытательные центры. Государственный испытательный центр. 3.1.2.2. СИСТЕМЫ АККРЕДИТАЦИИ ИСПЫТАТЕЛЬНЫХ ЛАБОРАТОРИЙ (ЦЕНТРОВ) Термины и определения. Заявка на аккредитацию. Порядок аккредитации испытательных лабораторий (центров). Процесс аккредитации испытательных лабораторий (центров). Системы аккредитации аналитических и поверочных лабораторий. Управление действием систем аккредитации испытательных лабораторий. Эксперты по аттестации. Общие требования к приемке органов по аккредитации. Национальная система аккредитации испытательных лабораторий. Требования к организациям, проводящим сертификационные испытания. Независимая испытательная лаборатория. Аттестация и присвоение статуса независимой испытательной лаборатории. Оформление результатов аккредитации. Аттестат об аккредитации испытательных лабораторий (центров). 9

Надзор за аккредитованными испытательными лабораториями (центрами). Приостановка и отмена статуса аккредитации. Развитие международного сотрудничества в области аккредитации испытательных лабораторий (центров). 3.1.2.3. АВТОМАТИЗАЦИЯ ИСПЫТАНИЙ Информационно-измерительные системы (ИИС). Требования к ИИС при испытаниях. Выбор ИИС. Роль измерений при испытаниях. Измерительно-вычислительные комплексы. Система сбора и обработки информации при испытаниях. Сбор измеряемых параметров на установившихся, переходных и динамических режимах испытаний. Системы связи ЭВМ с испытательным стендом. Автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУ ТП) стендовых испытаний. Цель и задачи. Функции. Функциональная, техническая и организационная структуры АСУ ТП. Контроль и идентификация процесса испытаний. Стабилизация и регулирование. Комплексное координационное управление. Расчет техникоэкономических показателей технологического процесса испытаний. 3.1.2.4. АТТЕСТАЦИЯ ИСПЫТАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ Метрологическая аттестация испытательного оборудования. Особенности, основные задачи и этапы аттестации. Порядок проведения аттестации испытательного оборудования. Первичная аттестация испытательного оборудования. Периодическая аттестация испытательного оборудования. Внеочередная аттестация. Состав комплекта документации предъявляемого на аттестацию испытательного оборудования. Программа аттестации: содержание программы; обоснование и изложение ее основных разделов; порядок разработки и утверждения. Последовательность работ при аттестации и оформление ее результатов. Комплекс взаимоувязанных правил и положений, регламентирующих аттестацию испытательного оборудования. Аттестация климатических камер. 10

Аттестация вибростендов. Протокол аттестации. Аттестат. 3.1.2.5. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ СТАТИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ Классификация машин для статических испытаний. Основные узлы испытательных машин. Конструктивные особенности разрывных, универсальных, специальных машин на кручение. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Краткое обобщение основных вопросов дисциплины. Перспективы развития испытаний. Направления дальнейшего углубления, расширения и использования полученных знаний.

3.2. ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН ЛЕКЦИЙ ДЛЯ СТУДЕНТОВ ОЧНО-ЗАОЧНОЙ ФОРМЫ ОБУЧЕНИЯ (28 часов) Темы лекций

Объем, ч

1. Введение

2

2. Системы испытаний

2

3. Испытания средств измерений

4

4. Организация испытательных работ

2

5. Проведение испытаний

4

6. Сертификационные испытания

2

7. Оформление результатов испытаний

2

8. Испытательные стенды и центры

2

9. Системы аккредитации испытательных лабораторий

2

10. Автоматизация испытаний

2

11. Аттестация испытательного оборудования

2

12. Заключение

2 11

12

3.3. ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ (12 часов) 1. Разработка структуры процесса испытаний, ее основные характеристики (1 ч). 2. Анализ состояния нормативной документации по организации и порядку проведения испытаний продукции (2 ч). 3. Анализ организации и эффективности деятельности системы испытаний продукции (2 ч). 4. Принципы выбора характеристик при испытаниях средств измерений (2 ч). 5. Разработка измерительно-информационной системы испытательного стенда (2 ч). 6. Разработка системы связи ЭВМ с испытательным стендом (2 ч). 7. Анализ отказов при испытаниях (1 ч).

4. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК Основной: 1. Шишкин И. Ф. Метрология, стандартизация и управление качеством: Учебник для вузов. – М.: Изд - во стандартов, 1990. 2. Шишкин И. Ф. Прикладная метрология: Учеб. пособие. – М.: ВЗПИ, 1990. 3. Костылев Ю. С., Лосицкий О. Г. Испытания продукции. – М.: Изд - во стандартов, 1989. 4. Жутовский В. Л. Испытания средств измерений. Организация и порядок проведения: Справ. пособие. - М.: Изд - во стандартов, 1991. Дополнительный: 5. Шишкин И. Ф. Контроль: Учеб. пособие. - СПб.: СЗПИ, 1992. 6. Синотов А. Г. Государственные испытания промышленной продукции. Аттестация испытательного оборудования. – М.: ВИСМ, 1986. 7. Шишкин И. Ф., Станякин В. М. Квалиметрия и управление качеством: Учеб. пособие для втузов. – М.: ВЗПИ, 1992. 8. Хейфиц М. И. Обработка результатов испытаний. Алгоритмы, номограммы, таблицы. – М.: Машиностроение, 1988. 13

9. Сертификация продукции. Основные положения, нормативы, организация, методика и практика. Т. 1-3. - М.: Изд - во стандартов, 1991. 10. Волок В. П. Испытательные стенды. – М.: Знание, 1980.

5. ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ 1. Дайте определение понятия «испытания». 2. Перечислите методы испытаний. 3. Поясните сущность методики испытаний. 4. Что включает в себя программа испытаний? 5. Перечислите признаки классификации испытаний. 6. Рассмотрите основные положения системы испытаний продукции. 7. Какие задачи возлагаются на организацию по проведению испытаний? 8. Укажите основные характеристики процесса испытаний. 9. Проведите классификацию воздействующих факторов. 10. Что такое единство испытаний? 11. Как можно смоделировать процесс испытаний? 12. Поясните сущность понятий «точность» и» воспроизводимость» результатов испытаний. 13. Какие требования предъявляются к представлению, обработке данных и оформлению результатов испытаний? 14. Охарактеризуйте систему испытаний средств измерений с целью утверждения типа. 15. Поясните процесс организации и порядок проведения испытаний средств измерений. 16. Укажите основные задачи испытаний средств измерений. 17. Что представляется на испытания средств измерений? 18. Какова процедура разработки и содержание программ испытаний средств измерений для целей утверждения типа? 19. Назовите основные этапы работ по испытаниям средств измерений. 20. Укажите порядок регистрации типов средств измерений. 14

21. Раскройте основную цель ведения Государственного реестра средств измерений. 22. Дайте определение понятия «испытательное оборудование». 23. В чем состоит идея централизованного использования испытательного оборудования? 24. Приведите классификацию испытательных стендов. 25. Какие испытательные стенды используются для климатических испытаний? 26. Охарактеризуйте испытательные стенды, применяемые для механических испытаний. 27. Каково практическое значение использования для испытаний комплексных испытательных стендов? 28. Приведите пример упрощенной структурной схемы ИИС испытательного стенда. 29. Из каких предположений исходят при выборе ИИС испытательного стенда? 30. Какие соображения определяют применение АСУ при испытаниях? 31. Какую цель преследует аттестация испытательного оборудования? 32. Укажите виды аттестации испытательного оборудования? 33. Что включает в себя протокол первичной аттестации испытательного оборудования? 34. Объясните сущность аккредитации испытательных центров (лабораторий). 35. Поясните суть сертификационных испытаний. 36. Какие этапы работ можно выделить при проведении испытаний? 37. Укажите основные характеристики термовлагокамер. 38. Перечислите основные свойства ударных стендов. 39. Какие вибростенды Вы знаете? 40. Приведите основные характеристики и особенности испытательного оборудования для испытаний на постоянное ускорение. 41. Какие источники радиоактивного излучения применяются при испытаниях? 42. Поясните принцип действия маятникового копра. 43. Приведите классификацию машин для статических испытаний. 15

44. Какова роль испытаний в обеспечении качества продукции? 45. В чем отличие между объективными и субъективными факторами, воздействующими на продукцию? 46. Каковы пути снижения трудоемкости испытаний? 47. Назовите причины неадекватности условий испытаний и условий эксплуатации технических средств. Каковы пути решения этой проблемы? 48. Какие испытания в зависимости от их назначения Вам известны? Каковы цели этих испытаний? 49. В чем состоит сущность физического подхода к выбору воздействующих факторов? 50. В чем состоит подготовка изделий к испытаниям согласно методике испытаний? 51. Какие существуют виды вибрации и каковы их основные характеристики? 52. В чем заключается специфика акустических воздействий? 53. Как устанавливают заданные линейные ускорения при испытаниях? 54. Какие виды испытаний на механические воздействия Вы знаете? 55. Каковы основные условия воспроизводимости результатов климатических испытаний? 56. Какие испытания называют ускоренными? 57. Какую роль при испытаниях играет автоматизированная система испытаний?

6. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ Дисциплина «Испытания и испытательное оборудование» включает основные вопросы организации и проведения испытаний и их метрологического обеспечения, отличительные особенности испытательного оборудования и его аттестацию, а также вопросы обеспечения единства испытаний и аккредитации испытательных лабораторий (центров). Основной формой освоения студентами материала дисциплины является самостоятельная работа с рекомендуемыми учебными материалами. 16

Учебным планом обучения студентов очно-заочной формы обучения по дисциплине «Испытания и испытательное оборудование» предусмотрено проведение лекционных занятий в объеме 8 часов, практические занятия и выполнение контрольных работ. ВВЕДЕНИЕ Целью изучения дисциплины является выработка у студентов знаний, умений и навыков, обеспечивающих квалифицированное участие в метрологической деятельности инженера-метролога при подготовке и проведении испытаний, а также принятие на основе полученных результатов испытаний конкретных решений. В соответствии с программой по дисциплине «Методы и средства измерений, испытаний и контроля» дисциплина «Испытания и испытательное оборудование» развивает и углубляет полученные ранее студентами знания применительно к задачам современного производства, работающего в условиях новых экономических отношений. Акцент сделан на увязку испытаний с качеством продукции с целью обеспечения ее конкурентоспособности на мировом рынке. Дисциплина базируется также на знаниях, полученных студентами при изучении дисциплин «Теоретическая метрология», «Прикладная метрология», «Законодательная метрология», «Контроль качества», «Основы квалиметрии». 6.1. ИСПЫТАНИЯ Испытания продукции являются основой объективной оценки ее технического уровня и качества изготовления, а также принятия соответствующих решений на всех стадиях жизненного цикла изделий – при постановке их на производство, сертификации, для прекращения серийного выпуска или модернизации. 6.1.1. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЕДИНСТВА ИЗМЕРЕНИЙ И ИСПЫТАНИЙ [1], c. 281 – 284, 306 - 309; [2], c. 36 - 43; [3], c. 48 – 61, 67 – 71; [6], c. 5 - 11

К общим требованиям обеспечения единства испытаний относятся следующие: - испытания должны проводиться на аттестованном испытательном оборудовании с применением поверенных средств измерений в аккредитованных испытательных лабораториях (центрах); 17

- программа испытаний должна обеспечивать получение результатов испытаний с требуемыми характеристиками; - аттестованное испытательное оборудование должно гарантировать воспроизведение заданных условий испытаний с нормированной точностью. Учитывая эти общие требования, необходимо усвоить, что обеспечение единства испытаний позволит добиться устранения недопустимых расхождений в результатах повторных испытаний у поставщика и потребителя, создать условия для взаимного признания результатов испытаний в производстве, внутреннем и международном товарообмене. Основой достижения единства испытаний служат показатели качества испытаний (точность воспроизведения условий испытаний, достоверность измерительной информации, воспроизводимость результатов испытаний).

6.1.2. ИСПЫТАНИЯ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ [1], c. 35 – 45, 305, 306; [2], c. 34 -36; [4], c. 9 – 18, 24 – 32, 67 – 72, 75 -78

Испытания средств измерений проводят с целью утверждения их типов в рамках системы испытаний средств измерений. Организация и порядок проведения работ в рамках этой системы устанавливаются в соответствии с правилами по метрологии ПР 50.2.009-94. Необходимо знать основные задачи системы испытаний, этапы работ при проведении испытаний средств измерений. С помощью сертификационных испытаний устанавливают соответствие характеристик продукции национальным и (или) международным нормативным документам (для средств измерений – испытания на соответствие утвержденному типу). Порядок проведения сертификационных испытаний осуществляется в соответствии с рекомендациями системы сертификации. Здесь важно уяснить порядок проведения сертификационных испытаний. Правила проведения сертификации средств измерений рекомендованы в нормативном документе МИ 2277-93. В этом документе предусмотрено заключение договора (контракта) на проведение сертификации с органом по сертификации. Последний назначает испытательную лабораторию для проведения испытаний. Следует рассмотреть этапы проведения испытаний.

18

Порядок регистрации типов средств измерений проводится в соответствии с требованиями правил по метрологии ПР 50.2.011-94. Сведения об утвержденных типах средств измерений вносятся в Государственный реестр. Необходимо знать порядок включения средств измерений в Государственный реестр и их исключения из Государственного реестра.

6.1.3. ОРГАНИЗАЦИЯ ИСПЫТАТЕЛЬНЫХ РАБОТ [3], c. 64 – 67; [4], c. 20 – 24, 33 – 44, 50 - 59; [6], c. 20 – 41; [7], c. 223 - 235

Организация испытательных работ осуществляется в соответствии с программой испытаний, в которой приводится план работ по их подготовке и проведению с указанием объема, основных этапов и операций подготовительных работ. Примером может служить порядок разработки и содержание программ испытаний средств измерений для целей утверждения типа, приведенных в нормативном документе МИ 2146-95. Испытаниям подвергают изделия, соответствующие нормативным документам по конструкции, внешнему виду, а также параметрам, определяемым в нормальных условиях эксплуатации. Изделия следует испытывать в тех условиях, в которых они будут эксплуатироваться в дальнейшем. Если составные части изделия при монтаже, транспортировке и эксплуатации находятся в неодинаковых условиях, то их можно испытывать раздельно в соответствии с условиями эксплуатации каждой части. В этом случае допускается также проводить испытания изделия в целом, но по программе, учитывающей условия эксплуатации. Если объектом испытаний служит макет или модель изделия, то результаты испытаний относятся непосредственно к макету или модели. При организации испытательных работ должны быть предусмотрены наличие соответствующих устройств для проведения испытаний, минимальные стоимость и продолжительность испытаний, возможность взаимозаменяемости испытываемых изделий в процессе испытаний, условия и место проведения испытаний, наличие необходимой нормативной документации. Здесь важно знать содержание плана организации испытательных работ. Подготовка изделий к испытаниям включает выбор параметров, характеристик качества изделий, внешний осмотр изделий и измерение показателей их качества. 19

Изделия контролируют по функциональным и физическим характеристикам, а также по внешним признакам. При выборе параметров, подлежащих измерениям и контролю в процессе испытаний, следует исходить из требований их максимальной информативности, чувствительности к воздействиям и объективной оценки качества испытываемого изделия. Рациональный выбор числа информативных параметров сокращает объем измерений при испытаниях и, следовательно, стоимость испытаний в целом. Проверку устройств для испытаний можно выполнять либо с самим изделием, либо с макетным образцом. Характеристики устройств измеряют сначала без объекта испытаний, а затем с ним. На этом этапе проверяют методику калибровки устройств, что позволяет избежать получения неточных результатов в процессе испытаний. Способ крепления изделия и свойства деталей крепления должны быть указаны в нормативном документе на изделие с учетом возможных положений изделия при эксплуатации. Испытания могут проводиться в службах испытаний различного вида. Следует представлять отличительные особенности таких служб испытаний, как испытательная лаборатория (центр), испытательный полигон, испытательное подразделение.

6.1.4. ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ [3], c. 39 – 46, 71 - 147; [4], c. 14 - 16; [5], c. 46 – 55; [6], c. 11 - 20

Процесс проведения испытаний зависит от их объема и методики испытаний, которая представляет собой организационно-методический документ, обязательный для выполнения. Основным требованием к методике является обеспечение эффективности проведения испытаний. Поэтому необходимо иметь представление о том, что должна включать в себя методика испытаний. Общие требования к методике испытаний содержат требования к методу испытаний, технической базе и условиям проведения испытаний. При выборе метода испытаний необходимо учитывать конструктивно-технологические особенности изделий, нормы контролируемых характеристик и заданной точности их измерений, требования безопасности проведения испытаний, условия испытаний. 20

Для испытаний воздействующие факторы и их значения разбиваются в соответствии с различными условиями эксплуатации изделий. Основными принципами выбора воздействующих факторов являются адекватность условий испытаний условиям эксплуатации; учет надежности конструкции изделия; развитие отказа. Под условиями эксплуатации изделия понимают совокупность внешних и внутренних воздействий, оказывающих влияние на работоспособность этого изделия. Следует уяснить, что физические испытания могут проводиться как при воздействующих факторах, создаваемых искусственным путем, так и при воздействующих факторах, создаваемых естественным путем. Поэтому важно разобраться в классификации воздействующих факторов, понять особенности различных видов испытаний.

6.1.5. СЕРТИФИКАЦИОННЫЕ ИСПЫТАНИЯ [7], c. 249 – 272; [4], c. 63 - 66; [9], c. 43 – 49, 76 – 84

Цель сертификационных испытаний – установление соответствия характеристик свойств продукции национальным и (или) международным нормативным документам. Задачами сертификационных испытаний являются оценка качества продукции, установление уровня метрологического обеспечения на предприятиях-изготовителях продукции. Перед проведением сертификационных испытаний должна быть проверена комплектность представляемых документов. Результаты рассмотрения документации целесообразно оформить протоколом, в котором следует отразить все выявленные недостатки, рекомендации и сроки по их устранению. Экспериментальная часть сертификационных испытаний проводится, как правило, в аккредитованной испытательной лаборатории. При проведении экспериментальной части сертификационных испытаний отбираются методом случайной выборки образцы в количестве, установленном техническими условиями, из партии изделий, принятой ОТК. Затем проверяется комплектность, упаковка, маркировка, качество отобранных образцов продукции. Дата отбора образцов продукции считается датой начала сертификационных испытаний. 21

При подготовке этого вопроса следует увязать основные принципы сертификации продукции с организацией и порядком проведения сертификационных испытаний. Разрешение на проведение сертификационных испытаний выдается при наличии полного комплекта испытательного оборудования, соответствии помещений испытательной лаборатории установленным требованиям, наличии нормативной документации на методы и средства испытаний.

6.1.6. ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЙ [4], c. 92; [6], c. 55 - 57; [8], c. 7 – 16; [9], c. 128 - 132

Обработка данных, полученных при испытаниях, производится с учетом результатов измерений и контроля, оценки числа дефектов и неизмеряемых характеристик свойств продукции при испытаниях. Важно уяснить требования к обработке, оценке точности и оформлению результатов испытаний. Кроме оценок показателей качества объекта испытаний могут даваться заключения о соответствии или несоответствии продукции требованиям нормативных документов, заключение о функционировании испытуемого изделия в заданных условиях, экспертное заключение. Несопоставимость, а иногда и недостоверность результатов испытаний вызывается неодинаковыми способами обработки и оценки точности измерений при испытаниях, разным оформлением их результатов. Поэтому одним из важных факторов обеспечения единства испытаний является унификация представления результатов испытаний, их обработки, оценки точности и оформления.

6.2. ИСПЫТАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ Под испытательным оборудованием понимают оборудование, воспроизводящее внешние воздействующие факторы. Номенклатура испытательного оборудования весьма обширна и многообразна и включает испытательные стенды и машины различного назначения. 22

6.2.1. ИСПЫТАТЕЛЬНЫЕ СТЕНДЫ И ЦЕНТРЫ [4], c. 74 – 75; [6], c. 9 – 20, 25 - 27; [10], c. 21 – 28

Практически любая выпускаемая промышленностью продукция проходит тот или иной стендовый контроль как в единичном, так и в серийном и массовом производстве. Для его реализации используются испытательные стенды. Широкое применение находят испытательные стенды для климатических и механических испытаний. Испытания продукции на климатические воздействия проводят для проверки ее способности выполнять свои функции, сохранять характеристики в пределах установленных норм при воздействии и после него. Для климатических испытаний используют камеры термостатирования, камеры влажности, барокамеры, термовлагокамеры и др. Важно знать основные требования и технические характеристики испытательных стендов, а также их отличительные особенности. Климатические испытания проводят не только на стадии проектирования, но и при серийном производстве. Для повышения эффективности климатических испытаний (особенно при производстве продукции) целесообразно проводить их в такой последовательности, при которой каждое последующее испытание усиливает воздействие предыдущего. Требования к устойчивости продукции по отношению к механическим нагрузкам значительно ужесточились за последние годы. Это связано с увеличением скоростей движения и ускорений подвижных объектов, на которых изделия эксплуатируются и транспортируются. Механические нагрузки являются причиной износа, деформации и поломки изделий. Особую лепту в нарушение работоспособности изделий вносят вибрация и удар. Здесь необходимо учитывать тот факт, что в реальных условиях эксплуатации имеют место не единичные нагрузки, а их комбинации. Так, на гармонические вибрационные колебания могут накладываться случайные колебания. Все эти процессы усложняют как построение испытательных стендов, так и сам процесс испытаний. При изучении испытательных стендов для механических испытаний следует уяснить влияние этих особенностей на характеристики стендов. 23

При проектировании и разработке сложных изделий (авиационные установки, двигатели, космические аппараты и пр.), где невозможно обойтись без экспериментальных исследований, наиболее эффективны при испытаниях исследовательские испытательные центры. В них изделие может пройти всесторонний контроль и отладку в условиях, максимально приближенных к эксплуатационным. В них можно отработать систему сбора и обработки измерительной информации с последовательным опросом измерительных каналов с помощью ЭВМ, что обеспечивает применение методов обработки информации практически любой сложности. На практике нашли применение комплексные испытательные стенды, которые работают совместно с автоматизированными системами управления стендовых испытаний. Это позволяет повысить степень достоверности испытаний, снизить продолжительность и трудоемкость испытаний, повысить производительность труда. Важно понять структуру, состав и критерии оценки автоматизированной системы испытаний.

6.2.2. СИСТЕМЫ АККРЕДИТАЦИИ ИСПЫТАТЕЛЬНЫХ ЛАБОРАТОРИЙ (ЦЕНТРОВ) [9], c. 176 – 191

Система аккредитации располагает собственными правилами процедуры и управления. Орган по аккредитации управляет системой аккредитации лабораторий (центров). Аккредитация возможна тогда, когда орган по аккредитации удостоверится, что лаборатория удовлетворяет определенным, разработанным им критериям. Здесь важно уяснить основные процедуры аккредитации лабораторий (центров), понять отличие системы аккредитации от системы сертификации. Для создания национальных, региональных и международных систем аккредитации необходимо гармонизировать критерии аккредитации действующих систем. Уже сейчас ряд стран объединяют свои усилия в целях разработки единых нормативных документов, позволяющих оценить компетентность лабораторий (центров). Это явится важным шагом для установления взаимного доверия к результатам испытаний, а следовательно, дальнейшего взаимовыгодного сотрудничества. Необходимо знать, какие международные организации 24

способствуют расширению сотрудничества в области взаимного признания результатов испытаний и аккредитации лабораторий (центров), а также содержание основных документов по аккредитации.

25

6.2.3. АВТОМАТИЗАЦИЯ ИСПЫТАНИЙ [3], c. 46 – 83; [10], c. 43 – 59

Увеличение объема испытаний и трудоемкости их проведения вследствие расширения функциональных возможностей продукции приводит к необходимости автоматизации испытательных и контрольно-измерительных операций. Под автоматизированной системой испытаний понимают взаимосвязанный программно-аппаратный комплекс, построенный на базе средств испытательной, контрольно-измерительной и вычислительной техники, в котором управление технологическим процессом испытаний автоматизировано. Такая система, по своей сути, представляет собой информационно-измерительную систему (ИИС). Поэтому важно знать требования, предъявляемые к ИИС, и критерии ее оценки, уметь правильно производить ее выбор. Техническое обеспечение ИИС включает средства испытаний, ЭВМ, аналогоцифровые преобразователи, накопители информации, устройства ввода-вывода и документирования, устройства оперативного взаимодействия, коммутирующие устройства. При построении ИИС важное значение имеет выбор управляющей ЭВМ, который позволит сократить количество средств сбора и обработки информации в системе. Поэтому необходимо представлять критерии выбора ЭВМ. Для автоматизации сложного процесса управления испытаниями продукции применяют многопроцессорные системы с иерархической структурой. При этом различают многопроцессорные системы двух типов. В системах первого типа предусматривается функционирование ЭВМ нижнего уровня как вспомогательных вычислительных устройств, служащих для сбора, предварительной обработки и передачи данных ЭВМ верхнего уровня, которая управляет устройствами для испытаний. Взаимодействие этих двух ЭВМ основано на переводе программ и табличных параметров из памяти ЭВМ нижнего уровня по каналу дистанционной передачи данных. Вся эта система функционирует как единая. Следует уяснить способ связи ЭВМ с испытательным стендом. Применение автоматизированных систем управления технологическим процессом (АСУ ТП) при испытаниях продукции позволяет повысить качество управления ими в реальном масштабе времени по заданным технико-экономическим критериям, а также получить объективные и достоверные данные о качестве продукции. Если учитывать при этом трудности, связанные с получением 26

оперативной информации о продукции из сферы ее эксплуатации, то АСУ ТП является единственным звеном, определяющим качество продукции. Здесь важно знать цели, задачи и функции АСУ ТП. АСУ ТП стендовых испытаний продукции является развитием ИИС. Поэтому в АСУ ТП присутствует ИИС, решающая основные задачи испытаний. Информация о качестве продукции должна отражать показатели качества, мероприятия по их обеспечению, решения о корректировке ТП, конструкции изделия. Информация должна быть необходимой и удобной. Необходимой считается информация, без которой невозможны выработка и принятие решений по управлению испытаниями, а удобной – информация, которая в доступной для испытателя форме отражает характер и ход процесса испытаний. Своевременное получение этой информации позволяет повысить эффективность комплексного координационного управления испытаниями. Внедрение автоматизированной системы испытаний приводит к изменению технологии сбора и обработки данных при проведении испытаний. При новой технологии может повыситься точность результатов испытаний, сократиться срок их проведения, а следовательно, увеличится число испытаний, проводимых на испытательном оборудовании в течение года. За счет решения задач планирования и управления испытаниями могут уменьшиться расходы ресурсов при проведении испытаний. Однако внедрение новой техники требует дополнительных капитальных затрат, приводит к изменению численности обслуживающего персонала, росту средней заработной платы. Чтобы сопоставить экономически старую и новую технологии сбора и обработки данных, требуется оценить в стоимостном выражении такие показатели результатов испытаний, как точность, сроки получения данных и т. д., а также уметь произвести расчет технико-экономических показателей. 6.2.4. АТТЕСТАЦИЯ ИСПЫТАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ [4], c. 28 – 32; [6], c. 20 – 25, 27 - 41

Аттестация испытательного оборудования, функцией которого является воспроизведение требуемых условий испытаний, предполагает определение нормируемых точностных характеристик оборудования, их соответствия требованиям нормативной документации. Основные положения и порядок 27

аттестации испытательного оборудования устанавливает ГОСТ Р 8.568-97. Необходимо знать виды аттестации испытательного оборудования, их отличительные особенности; содержание программы аттестации и оформление ее результатов. Для аттестации испытательного оборудования, используемого при сертификации продукции, при ее испытаниях на соответствие требованиям нормативной документации, при производстве продукции должны применяться средства измерений утвержденных типов в соответствии с ПР 50.2.009-94. Средства измерений должны быть поверены, а методики выполнения измерений должны быть аттестованы в соответствии с ГОСТ Р 8.563-96.

6.2.5. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ СТАТИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ [10], c. 21 – 28

Статические испытания позволяют провести экспериментальное определение количественных и качественных характеристик изделий при растяжении, сжатии, изгибе, кручении. Испытания выявляют недостатки и скрытые случайные дефекты материалов, не поддающиеся обнаружению существующими методами технического контроля. По результатам испытаний устанавливаются причины снижения качества изделий. Режимы этих испытаний выбираются такими, чтобы они обеспечивали выявление скрытых дефектов. Здесь важно обратить внимание на подготовку изделий к испытаниям, которая включает выбор параметров, характеризующих качество изделий, их внешний осмотр. При этом следует исходить из требований максимальной информативности параметров, чувствительности материалов к воздействиям и объективной оценки качества испытуемых изделий. Критерием выбора информативного параметра является соответствие изменения его значений во время испытаний основному процессу деградации материала. Полученные в процессе испытаний закономерности изменения информативных параметров могут быть положены в основу прогнозирования состояния изделий в условиях эксплуатации. Совместная проверка испытательного оборудования и испытуемого изделия поможет установить, выполняет ли испытательное оборудование свои 28

функции при испытании изделия, не повреждаются ли устройства при возможных перегрузках. Результаты испытаний могут быть представлены в виде диаграмм. Необходимо знать виды статических испытаний, классификацию машин для статических испытаний, основные узлы испытательных машин, конструктивные особенности разрывных, универсальных, специальных машин на кручение.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Испытательная деятельность – важная составная часть процесса повышения качества, технического уровня и конкурентоспособности продукции. Изучаемая дисциплина «Испытания и испытательное оборудование» использует все положительное из опубликованных учебных пособий и монографий, нормативных документов. Внимание уделяется системе испытаний продукции, организации и проведению испытаний, испытательному оборудованию и его аттестации, вопросам автоматизации испытаний, аккредитации испытательных лабораторий (центров). Обосновывается необходимость проведения испытаний на различных стадиях жизненного цикла изделия. По результатам испытаний принимают решения о целесообразности дальнейшего производства продукции, совершенствования конструкции и технологии изготовления изделий, а также уточняют условия эксплуатации. Показано, что дальнейшее развитие испытаний может пойти по пути повышения эффективности использования контрольноизмерительных средств, используемых при испытаниях, улучшения метрологического обеспечения испытаний и точностных характеристик испытательного оборудования.

7. ЗАДАНИЯ НА КОНТРОЛЬНЫЕ РАБОТЫ Целью контрольных работ является выработка практических навыков решения задач, возникающих при испытаниях. Контрольная работа 1 содержит 3 задачи, контрольная работа 2 - два задания.

29

Контрольные работы следует выполнять на стандартных сброшюрованных листах формата 297×210 мм или в ученической тетради, оставляя на страницах поля шириной 20 мм. Таблицы разрешается выполнять на листах большего формата. Титульный лист должен быть оформлен по установленным в СЗТУ правилам, остальной материал – в соответствии с требованиями ЕСКД. Работу необходимо датировать и подписать. Исправления в работе проводятся так, чтобы рецензент мог сопоставить первоначальный и исправленный варианты, переработка большого объема может проводиться после первоначального текста. Окончательно оформленные работы представляются на собеседование с преподавателем.

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА 1 ЗАДАЧА 1

Условное обозначение параметра

Количество отказов за установленное время испытаний равно r(t), величина порога С=200, время испытаний t=100 ч, а П0ε0=10. Рассчитать план при ограниченной продолжительности испытаний изделий. Количество отказов r(t) определяется по последней цифре шифра студента из табл. 1, а приемочное значение средней наработки Т0 и браковочное значение средней наработки Т1 – по предпоследней цифре шифра студента из табл. 1. Таблица 1 Вариант

и

исходные данные

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

r(t)

2

3

2

4

3

2

3

4

3

2

Т0, ч

800

1200

1100

800

700

1000

600

900

800

1000

Т1, ч

100

200

300

100

100

200

100

300

100

200

Указание Необходимый объем выборки с возвратом изделия равен 30

С ⋅ r (t ) . t При испытаниях без возврата необходимый объем выборки рассчитывается по η1 =

формуле η2 =

r (t ) ⎡ ⎢ ⎢ t (T0 − T1 ) 1 − exp ⎢− ⎢ ⎛ T0 ⎜ ⎢ ln T T 1 0 1 ⎜⎜ ⎢ ⎢⎣ ⎝ T1 (Π 0 ε 0 ) r ( t )

здесь П0 – оценка затрат от ошибочных решений.

⎤, ⎥ ⎥ ⎥ ⎞⎥ ⎟⎥ ⎟⎟ ⎥ ⎠ ⎥⎦ Π0 =

Π 01 , Π 10

где П01 – затраты, вызванные ошибочным решением принять партию, в то время как партия обладает браковочным уровнем дефектности; П10 – затраты, вызванные ошибочным решением отклонить партию, когда значение показателя качества равно приемочному уровню. Оценка априорных вероятностей испытуемых гипотез ε0 определяется из выражения

ε0 =

0,5 + ( S − S бр ) ⋅ 0,5

, 0,5 + S бр ⋅ 0,5 где S – количество всех испытанных изделий; Sбр – количество отклоненных изделий из всех испытанных. Эта формула позволяет получить числовую оценку и в тех случаях, когда все изделия принимаются , т. е. Sбр = 0. Из партии случайным образом выбирается n1 изделий при условии возврата при их отказе или n2 изделий без проведения возврата. Партия должна приниматься, если будет соблюдаться неравенство

31

⎡ ⎤ T0T1 T0 ⎢ ⎥≥C. ln T = 1 T0 − T1 ⎢ T (Π ε ) r ( t ) ⎥ ⎣ 1 0 0 ⎦ *

В противном случае партия должна отклоняться.

ЗАДАЧА 2 При испытании готовой продукции необходимо определить такие данные, как время испытаний t , объем выборки n и приемочное число С – максимальное число отказавших изделий за время испытания выборки, при котором партия принимается. Совокупность этих данных составляет план испытаний (контроля). Требуется рассчитать план контроля надежности. Приемочное значение вероятности безотказной работы Р1=0,99 (при α= …, где α выбирается по табл. 2 по последней цифре шифра студента); браковочное значение вероятности безотказной работы Р2 определяется из табл. 3 по предпоследней цифре шифра студента (ß=0,1 – для последних цифр шифра 0, 1, 2, 3, 4 и при ß=0,2 – для последних цифр шифра 5, 6, 7, 8, 9) на 500 ч испытания выборки из принимаемой партии изделий.

Таблица 2 Вариант и исходные данные

α

0, 1

2

3

4

5

6

7

8, 9

0,05

0,1

0,2

0,3

0,05

0,1

0,2

0,3

ß=0,1

С

ß=0,2

0

44,7

21,82

10,33

6,46

31,25

15,26

7,22

4,52

1

10,94

7,31

4,72

3,54

8,42

5,65

3,63

2,74

2

6,51

4,82

3,46

2,78

5,23

3,89

2,79

2,23

3

4,89

3,82

2,91

2,42

4,04

3,16

2,40

2,00

4

4,06

3,29

2,59

2,20

3,41

2,76

2,18

1,85 32

5

3,55

2,94

2,37

2,05

3,03

2,51

2,03

1,75

33

Таблица 3 Вариант и исходные данные Р2

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0,97

0,96

0,95

0,94

0,93

0,925

0,92

0,915

0,91

0,9

ß=0,1

С 0

114

56

45

37

32

28

24

22

10

7

1

193

96

76

63

54

47

42

37

18

11

2

264

132

105

87

74

65

57

52

25

16

3

333

165

132

103

94

82

72

65

32

20

4

398

198

158

131

113

98

87

78

38

25

5

462

231

182

153

130

114

101

91

44

29

ß=0,2 0

79

39

31

26

22

19

17

15

7

6

1

149

74

59

49

42

36

32

29

14

11

2

213

106

84

70

60

52

46

42

20

16

3

275

138

109

91

78

68

60

54

26

21

4

335

167

133

111

95

83

73

66

32

26

5

394

196

157

130

111

97

86

78

38

30

Указания 1. Рассчитывается коэффициент А по формуле: А=

(1 − Р2 ) (1 + Р1 ) (1 − Р1 ) (1 + Р2 ) .

В качестве примера примем Р1=0,98 (при α=0,1) и Р2=0,9 (при ß=0,1). Подставив значения Р1 и Р2 в выражение для А, получим

А=

(1 − 0,9)(1 + 0,98) = 4,69 . (1 − 0,98)(1 + 0,9) 34

2. По табл. 2 и рассчитанному значению А, а также α и ß определяется приемочное число С. Здесь α – риск изготовителя, ß – риск заказчика. Из табл. 2 видно, что значение А=4,69 лежит между числами 4,82 и 3,82. Если выбрать С=2 (А=4,82), то при заданных значениях α, ß и Р2 это приемочное число соответствует значению Р1, больше заданного. Если же выбрать С=3 (А=3,82), то приемочное число соответствует значению Р1, меньше заданного. Учитывая, что значение А=4,69 расположено ближе к табличному значению А=4,82, чем А=3,82, выбираем С=2. Для изготовителя это означает некоторое ужесточение плана испытаний, т. к. должно быть обеспечено более высокое значение Р1, чем заданное. Случай С=0 соответствует наиболее неблагоприятным для изготовителя условиям сдачи продукции по условиям испытания выборки. 3. По найденному значению С=2 и заданным значениям Р2=0,9 и ß=0,1 из табл. 3 определяется объем выборки n=52 изделия. 4. Составляется план контроля: n=52 изделия; tи=500 ч; С=2. ЗАДАЧА 3 При аттестации испытательного оборудования проводилась метрологическая аттестация встроенного в камеру теплоты и холода термометра, предназначенного для измерения температуры в геометрическом центре рабочего объема камеры. Согласно программе метрологической аттестации определяются метрологические характеристики термометра при незагруженной камере в точке 80 0С диапазона измерений. Эталонный термометр с абсолютным систематическим отклонением ±0,1 0С при вероятности 0,95 и средним квадратическим отклонением не более 0,1 0С при такой же вероятности помещен в геометрическом центре камеры и имеет печатающее устройство, регистрирующее результат измерения в момент нажатия кнопки на блоке управления, находящемся вне камеры. Автоматическое регулирование температуры в камере не позволяет зафиксировать температуру, чтобы ее колебания не вызывали видимых периодических изменений показаний аттестуемого термометра с амплитудой, примерно равной цене деления его шкалы. Каждые 5 минут в течение 5 часов работы камеры в установившемся режиме фиксируются показания аттестуемого термометра и одновременно регистрируются

35

результаты измерений эталонным термометром. Массив экспериментальных данных включает 60 показаний встроенного термометра и 60 показаний эталонного термометра, которые выбираются по предпоследней и последней цифрам шифра студента (табл. 4). Найти значения метрологических характеристик аттестуемого встроенного термометра в точке 80 0С его диапазона измерений в процессе его поверки, если он предназначен для получения результата измерения с точностью в виде доверительных границ при доверительных вероятностях: 0,95 – для последних цифр шифра студента 0, 1, 2, 3, 4 и 0,997 – для последних цифр шифра 5, 6, 7, 8, 9. Предполагается, что поправки равны нулю, т. е Qi=xi. Указание Особенностью задачи является производственная ситуация, в которой невозможно или нецелесообразно фиксировать показания одного из средств измерений (исследуемого или эталонного) при многократном измерении. В таких случаях одновременно измеряют одну и ту же величину обоими средствами измерений. При этом определяется результат измерения путем обработки результата многократного измерения (например, по методике, приведенной в [1], с. 93 – 103). Согласно данной методике, вычисляется разность δi = ti

иссл

– ti

этал

и строится

график зависимости δi = f(N), где N – порядковый номер измерения. Особенностью задачи является невозможность проведения эксперимента, при котором выделяется вариация показаний и оценивается ее влияние на точность. Если исследуемое средство измерений используется в одном технологическом процессе и исследование выполняется в условиях, соответствующих этому процессу, то в выделении вариации показаний нет необходимости.

36

Таблица 4 0 ti иссл

1 ti этал

ti иссл

2 ti этал

ti иссл

ti этал

ti иссл

Последняя

цифра

3

4 ti этал

ti иссл

шифра 5

ti этал

ti иссл

6 ti этал

ti иссл

7 ti этал

ti иссл

8 ti этал

ti иссл

9 ti этал

ti иссл

ti этал

76,5 77,1 76,5 77,3 76,5 77,3 76,5 77,5 77,0 77,3 77,0 77,5 77,0 77,4 77,0 77,6 77,5 77,5 77,5 77,7 0

76,5 77,2 77,0 77,1 76,5 77,4 76,0 77,5 76,5 77,3 77,0 77,5 77,0 77,5 76,5 77,5 77,0 77,7 77,5 77,8

Предпоследняя цифра шифра

76,5 77,3 77,0 77,2 76,5 77,4 76,0 77,4 77,0 77,6 76,5 77,7 77,0 77,4 77,0 77,4 77,0 77,9 77,0 77,9 77,0 78,0 78,0 78,6 77,0 77,2 77,0 78,0 76,5 77,1 77,0 77,6 77,5 78,6 76,5 77,1 77,5 78,6 77,0 77,9 1

77,5 78,2 78,0 78,8 77,0 77,1 77,5 78,2 76,5 77,3 76,5 77,4 78,0 78,8 76,2 77,3 78,0 78,8 77,5 77,8 77,5 78,0 77,5 78,6 76,5 77,3 77,5 78,0 76,5 77,2 77,0 77,3 78,0 78,6 76,5 77,2 78,0 78,7 77,5 77,9 77,5 78,0 77,0 77,9 76,5 77,2 77,0 77,8 76,5 77,3 77,0 77,4 77,5 78,3 77,0 78,1 77,5 78,3 77,0 77,8

2

77,0 77,8 77,5 77,8 76,5 77,3 77,0 77,8 77,0 77,1 77,0 77,5 77,5 78,4 77,5 78,2 77,5 78,4 77,1 77,6 77,0 77,8 77,5 77,7 76,4 77,0 77,5 78,2 77,0 77,2 77,1 77,3 77,5 78,4 77,4 78,0 77,5 78,4 77,5 77,5 77,5 78,2 77,0 77,9 77,0 78,0 77,5 78,2 76,5 77,3 77,0 77,5 78,0 78,3 76,5 77,3 78,0 78,3 77,0 77,4

3

77,5 78,0 77,0 77,9 77,5 78,2 77,0 78,2 76,5 77,4 77,0 77,4 78,0 78,3 77,0 77,8 78,0 78,3 76,5 77,6 77,0 78,0 77,0 77,5 77,5 78,0 77,5 78,0 76,5 77,4 76,5 77,6 78,0 78,5 77,0 77,1 78,0 78,5 77,0 77,6 77,5 78,0 77,5 77,4 77,5 78,0 77,5 78,0 76,5 77,5 77,0 77,3 77,0 78,2 77,0 77,2 77,0 78,2 77,0 77,4

4

77,5 78,0 76,2 77,5 77,0 77,8 77,5 77,8 76,0 77,3 76,5 77,3 77,0 78,1 77,0 78,0 77,0 78,0 77,1 77,6 77,5 77,8 77,0 77,6 77,0 77,8 78,0 78,2 76,0 77,4 77,0 77,6 77,0 78,2 76,5 77,3 77,2 78,5 77,0 77,4

37

Окончание табл. 4 0 ti иссл

1 ti этал

ti иссл

2 ti этал

ti иссл

ti этал

ti иссл

Последняя

цифра

3

4 ti этал

ti иссл

шифра 5

ti этал

ti иссл

6 ti этал

ti иссл

7 ti этал

ti иссл

8 ti этал

ti иссл

9 ti этал

ti иссл

ti этал

78,0 78,2 77,0 77,4 77,5 78,2 77,5 78,3 77,0 77,3 76,5 77,5 77,5 78,2 77,5 78,0 77,5 78,2 76,5 77,7 5

77,5 78,3 77,0 77,5 77,5 78,0 77,0 78,3 76,5 77,6 76,0 77,4 77,5 78,3 76,5 77,4 77,5 78,3 77,0 77,5

Предпоследняя цифра шифра

77,0 78,3 77,1 77,4 77,0 78,0 77,0 78,4 77,0 77,6 76,0 77,4 77,0 78,4 77,5 78,0 77,0 78,4 77,0 77,5 77,0 78,4 76,5 77,7 77,5 78,0 77,5 78,3 77,0 77,5 76,5 77,3 77,0 78,3 76,5 77,4 77,0 78,3 77,0 77,6 6

77,5 78,3 77,0 77,5 77,5 78,0 77,5 78,2 77,0 77,5 76,3 77,2 77,5 78,3 77,5 77,8 77,5 78,3 76,5 77,3 77,5 78,2 77,0 77,5 77,5 77,8 77,9 78,2 76,5 77,7 76,4 77,4 78,0 78,2 76,5 78,0 78,0 78,4 77,0 77,3 77,0 78,2 77,0 77,6 78,0 78,2 77,0 78,1 77,0 77,4 76,5 77,3 77,5 78,0 76,0 77,5 77,5 77,9 76,1 77,5

7

77,0 78,1 76,5 77,3 77,5 78,3 77,0 78,2 77,0 77,5 77,0 77,1 77,4 77,9 77,5 78,3 77,4 78,1 76,0 77,6 77,0 78,2 77,0 77,3 77,0 78,3 78,0 78,5 77,0 77,4 77,0 77,2 77,1 77,8 76,0 77,4 77,4 78,0 76,5 77,5 78,0 78,5 76,0 77,4 77,0 78,4 78,0 78,3 77,0 77,6 76,5 77,0 77,5 78,0 77,0 78,3 77,0 78,0 76,5 77,4

8

78,0 78,3 76,0 77,5 77,5 78,3 78,0 78,3 76,5 77,5 76,4 77,2 77,0 77,8 77,0 77,3 77,5 78,0 76,5 77,4 78,0 78,3 76,5 77,5 77,5 78,2 77,5 78,4 77,0 77,4 76,5 77,1 77,1 77,8 77,0 78,4 77,4 78,2 76,4 77,3 77,5 78,4 76,5 77,4 77,0 78,2 77,5 78,4 77,5 77,5 77,5 77,7 77,5 78,0 76,5 77,3 77,0 77,8 77,0 77,2

9

77,5 78,4 76,5 77,4 77,0 78,1 77,5 78,3 77,0 77,7 77,5 77,8 77,4 78,1 77,5 78,3 77,3 78,0 77,0 77,1 77,5 78,3 76,5 77,3 77,0 78,2 78,0 78,6 77,0 77,9 77,0 77,9 77,3 77,9 77,5 78,2 77,2 78,3 76,5 77,3

38

В качестве примера приведенных в табл. 5.

рассмотрим

массив

экспериментальных

данных,

Таблица 5 δi, 0С

-1,5 -1,4 -1,3 -1,2 -1,1 -1,0 -0,9 -0,8 -0,7 -0,6 -0,5 -0,4 -0,3 -0,2

Число одинаковых δi

1

2

1

3

2

4

5

10

6

4

9

3

6

3

-0,1

0

1

1

Рассчитывается среднее арифметическое значение 1 n 1 Q = ∑ δi = (-1,5-2·1,4-1,3-3·1,2-2·1,1-4·1,0-5·0,9-10·0,8-5·0,7-4·0,6-9·0,5-3·0,4n i =1 60

-6·0,3-3·0,2-0,1) = - 0,7 0С.

Рассчитывается среднее квадратическое отклонение отдельного наблюдения S=

(

1 n ∑ δi − Q n − 1 i −1

)

2

= 0,33 0С.

Доверительные границы среднего квадратического отклонения вычисляются как Δ н = χ 1+ γ ( ν ) ⋅ S

и

2

Δ в = χ 1− γ ( ν ) ⋅ S , 2

где ν=n-1, γ=P, а значения коэффициента χγ(ν) находятся из табл. 6, взятой из ГОСТ 11.004. Таблица 6 ν

χ0,995(ν)

χ0,975(ν)

χ0,95(ν)

χ0,05(ν)

χ0,025(ν)

χ0,005(ν)

10

0,63

0,70

0,74

1,59

1,75

2,15

15

0,68

0,74

0,78

1,44

1,55

1,81

20

0,71

0,77

0,80

1,36

1,44

1,64

30

0,75

0,80

0,83

1,27

1,34

1,48

50

0,79

0,84

0,87

1,20

1,24

1,34

100

0,85

0,88

0,90

1,13

1,16

1,22 39

Тогда для γ=Р=0,95 и ν= n-1=59 при χ0,975(59)=0,85 и χ0,025(ν)=1,20 получаем Δв=1,2·0,33=0,4 0С. Верхняя доверительная граница среднего квадратического неопределенной части систематического отклонения равна 2

σΔ в =

2

Δ2в ⎛ δ i ⎞ ⎛ δ i ⎞ ⎟ +⎜ ⎟ = +⎜ n ⎜⎝ χ 0.025 ⎟⎠ ⎝ n ⎠

2

отклонения

2

0,4 2 ⎛ 0,1 ⎞ ⎛ 0,1 ⎞ + ⎜ ⎟ + ⎜ ⎟ = 0,1 0С. 60 ⎝ 1,2 ⎠ ⎝ 60 ⎠

Доверительные границы находятся из следующего выражения:

δ н, в = Q ± t Δ2в + σ Δ,2 в = −0,7 ± 0,4 2 + 0,12 = (-0,7 ± 0,8) 0С. Результат измерения: - 1,5 … 0,1 0С при Р = 0,95.

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА 2 Задание 1 Вариант задания определяется по последней цифре шифра студента. 0 – Охарактеризуйте систему испытаний продукции (Метрологическое обеспечение испытаний продукции для целей подтверждения соответствия: Сб. – М., 2001). 1 – Оцените состояние измерений в испытательной лаборатории (МИ 2427-97). 2 – Укажите порядок разработки и требования к содержанию программ испытаний средств измерений для целей утверждения их типа (МИ 2146-98). 3 – Рассмотрите требования к государственным центрам испытаний и порядок их аккредитации (ПР 50.2.010-94). 4 – Раскройте основное содержание понятия компетентности испытательных лабораторий (ГОСТ Р ИСО/МЭК 17025-2000). 5 – Укажите общие требования к оценке технической компетентности испытательной лаборатории (Руководство ИСО/МЭК 25). 40

6 – Рассмотрите общие требования к приемке испытательных лабораторий (Руководство ИСО/МЭК 38). 7 – Охарактеризуйте порядок представления результатов испытаний (Руководство ИСО/МЭК 45). 8 – Рассмотрите вопросы аттестации испытательного оборудования (ГОСТ Р 8.568-97). 9 – Проанализируйте систему аккредитации испытательных лабораторий (Руководство ИСО/МЭК 55).

Задание 2 Вариант задания определяется по предпоследней цифре шифра студента. Укажите основные характеристики испытательного оборудования:

и

особенности

следующего

0 – оборудование для испытаний на удар; 1 - оборудование для испытаний на постоянное ускорение; 2 – вибростенды для испытаний при синусоидальных колебаниях; 3 – оборудование для испытаний на воздействие температур; 4 - оборудование для испытаний на воздействие влажности; 5 - оборудование для испытаний на воздействие давлений; 6 - оборудование для испытаний на воздействие акустического шума; 7 - оборудование для испытаний на воздействие пыли; 8 - оборудование для испытаний на радиационное воздействие ; 9 - оборудование для испытаний на надежность.

41

Содержание 1. 2. 3. 3.1. 3.2. 3.3. 4. 5. 6. 7.

Цели и задачи изучения дисциплины Структура дисциплины Содержание дисциплины Рабочая программа Тематический план лекций Перечень тем практических занятий Библиографический список Тестовые задания Методические указания к изучению дисциплины Задания на контрольные работы

3 4 5 5 11 12 12 13 15 27

Редактор А. В. Алехина Сводный темплан 2004 г. Лицензия ЛР № 020308 от 14. 02. 97 Санитарно-эпидемиологическое заключение № 78.01.07.953.П.005641.11.03 от 21. 11. 2003 г.

Подписано в печать Б. кн. – журн. Тираж 75

Формат

2004 г. П. л. 2,5

Б. л. 1,25

60×84

1/16

РТП РИО СЗТУ ЗАКАЗ

Северо-Западный государственный заочный технический университет РИО СЗТУ, член Издательско-полиграфической ассоциации вузов Санкт-Петербурга 191186, Санкт-Петербург, ул. Миллионная, 5

42