Цели и задачи изучаемой дисциплины
Введение (краткая информация о дисциплине).
Дисциплина «Метрология и измерения» является профильной дисциплиной для студентов высшего учебного заведения, ведущего профессиональную подготовку бакалавров по автоматизации и управлению для предприятий нефтегазового профиля с целью обеспечения высокоэффективного функционирования средств и систем автоматизации, управления, контроля и испытаний заданным требованиям производства при соблюдении правил эксплуатации и безопасности.
Цель дисциплины состоит в формировании у студентов того минимума знаний в области метрологии, позволяющий в дальнейшем молодому специалисту совершенствоваться, самостоятельно принимать технические решения на международном, региональном и национальном уровнях, а также навыки применения методов и практических основ курса при конструировании оборудования и приборов, расчете погрешностей средств измерений, суммарных погрешностей измерительных каналов и расчете эффективности стандартов.
Задачи дисциплины «Метрология и измерения» - научить студентов:
- методам практической организации и проведения работ по стандартизации,
- уметь обращаться и применять на практике стандарты: ГСИ, ГСС, ЕСДП, ЕСКД и другие, руководствоваться ими при решении технических вопросов производства,
- применять свои знания при внедрении и соблюдении стандартов, уметь связывать специальные технические проблемы с мировоззренческими и социальными вопросами.
- ознакомить с условиями измерений, методами оценки и контроля метрологических и точностных характеристик;
- научить методам обработки результатов измерений;
В результате изучения дисциплины студент должен знать:
- классификацию методов измерений;
- классификацию средств измерений и метрологических характеристик средств измерений;
- сущность и содержание стандартизации и сертификации;
В результате освоения теоретических положений студент должен уметь:
- грамотно проводить измерения и рассчитывать погрешности измерений;
- правильно производить обработку одно и многократных измерений.
В результате изучения дисциплины студент должен владеть:
- навыками применения на практике стандартов: ГСИ, ГСС, ЕСДП, ЕСКД и другие, руководствоваться ими при решении технических вопросов производства,
- навыками оценки и контроля метрологических характеристик измерительных систем и приборов.
В результате изучения дисциплины студент должен быть компетентным в вопросах оценки и контроля средств измерительной техники.
Содержание и план изучения учебной дисциплины
| № | Наименование темы и ее содержание | Количество часов | Рекомендуемая литература |
| Модуль 1. Введение. Метрология – научная основа Государственной системы обеспечения единства измерений (ГСИ). Системы единиц физических величин. Международная система единиц СИ. | |||
| Предмет и задачи метрологии. Основные термины. Классификация измерений | ОЛ1 ОЛ2 ДЛ1 | ||
| Основные характеристики измерений. Понятие о физической величине. Значение систем физических единиц | ОЛ1 ОЛ2 ДЛ1 | ||
| Практические занятия | |||
| Анализ технологического процесса, как объект управления | ОЛ5 ОЛ2 | ||
| Математические модели кинетики химических превращений. | ОЛ6 ОЛ2 | ||
| Лабораторные занятия | |||
| Экспериментальное определение динамических характеристик объектов регулирования | ОЛ5 ОЛ2 | ||
| Определение параметров настройки АСР по экспериментальным динамическим характеристикам объекта регулирования | ДЛ5 | ||
| Самостоятельная работа (СРСП+СРС) | |||
| Принципы проектирования систем автоматизации технологических процессов. | ОЛ5 ОЛ8 ДЛ1 | ||
| Принципы и методы разработки, настройки и наладки систем автоматического регулирования. | ОЛ5 ОЛ8 ДЛ1 | ||
| Разработка принципов построения АСУТП (для конкретного технологического процесса). | ОЛ5 ОЛ8 ДЛ1 | ||
| Обоснование и выбор технических средств автоматизации. | ОЛ5 ОЛ8 ДЛ1 | ||
| Разработка системы логического управления технологическим объектом на базе контроллера. | ОЛ7 ОЛ5 ДЛ1 | ||
| Устройства ввода/вывода информации. | ОЛ4 ОЛ3 ДЛ5 | ||
| Модуль II. Средства измерений и их характеристики. | |||
| Меры, калибры и универсальные средства измерения (измерительные приборы), контрольно—измерительные приборы (КИП), и системы измерений. Классификация средств измерения. Измерительная установка. Измерительная система. Рабочие средства измерения (РСИ). | ОЛ4 ОЛ5 ДЛ5 | ||
| Метрологические характеристики средств измерений и их нормирование. Метрологические свойства средств измерения. Диапазон измерений. Погрешность | ОЛ5 ОЛ2 ДЛ1 | ||
| Погрешность измерений. | ОЛ1 ОЛ2 ДЛ2 | ||
| Практические занятия | |||
| Построение статистических математических моделей. | ОЛ1 ОЛ2 | ||
| Постановка задачи оптимального управления технологическим процессом | ОЛ1 ОЛ2 | ||
| Лабораторные занятия | |||
| Настройка АСР по форме переходного процесса | ОЛ1 ОЛ2 | ||
| Экспериментальная настройка П-регулятора | ОЛ1 ОЛ2 | ||
| Самостоятельная работа (СРСП+СРС) | |||
| Применение SCADA систем. | ОЛ1 ОЛ2 ДЛ1 | ||
| Иерархические системы управления сложными технологическими процессами. | ОЛ1 ОЛ2 ДЛ1 | ||
| Алгоритмы идентификации | ОЛ1 ОЛ2 ДЛ1 | ||
| Системы оптимального управления. | ОЛ1 ОЛ2 ДЛ1 | ||
| Анализ сложных систем. | ОЛ1 ОЛ2 ДЛ1 | ||
| Модуль III. Качество измерительных приборов | |||
| Постоянная прибора. Чувствительность прибора. Порог чувствительности измерительного прибора. Точность измерительного прибора. Класс точности средств измерений. Погрешности средств измерений. Основная погрешность средств измерения. Дополнительная погрешность средств измерения. | ОЛ1 ОЛ2 ДЛ1 | ||
| Метрологическое обеспечение измерительных систем. | ОЛ1 ОЛ2 ДЛ1 | ||
| Правовые основы метрологического обеспечения. Основные положения Закона РК «Об обеспечении единства измерений». | ОЛ1 ОЛ2 ДЛ11 | ||
| Практические занятия | |||
| Решение задач линейного программирования. | ОЛ6 ДЛ9 | ||
| Решение задач нелинейного программирования. | ОЛ6 ДЛ9 | ||
| Лабораторные занятия | |||
| Моделирование позиционных алгоритмов НЦУ с использованием Mathlab, VisSim. | ДЛ4 ДЛ5 | ||
| Привязка печи КС к контролерам Simatic. | ДЛ4 ДЛ5 | ||
| Самостоятельная работа (СРСП+СРС) | |||
| Постановка задачи оптимизации. | ОЛ3 ДЛ9 | ||
| Многоэшелонные системы | ОЛ3 ДЛ9 | ||
| Управление в режиме реального времени. | ОЛ3 ДЛ9 | ||
| Распределенные АСУТП. | ОЛ5 ОЛ8 ДЛ8 | ||
| Опыт разработки, внедрения АСУТП. | ОЛ5 ОЛ6 ДЛ8 | ||
| Эволюция технических средств автоматики. | ОЛ1 ОЛ3 ДЛ8 | ||
| Всего |
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЭКЗАМЕНУ
1. Основные понятия и определения.
2. Виды измерений.
3. Информационный аспект измерений.
4. Классификация средств измерений (СИ).
5. Методы измерений.
6. Погрешности измерений. Классификация. Примеры.
7. Абсолютная, относительная, приведенная погрешности. Примеры.
8. Систематические и случайные погрешности. Примеры.
9. Основные метрологические характеристики СИ. Примеры.
10. Аддитивная, мультипликативная погрешности и погрешность квантования. Примеры.
11. Основные и дополнительные погрешности. Примеры.
12. Способы нормирования погрешностей СИ. Нормирование основной и дополнительной погрешностей.
13. Динамический режим СИ. Описание с помощью дифференциальных уравнений.
14. Динамический режим СИ. Переходные и импульсно-переходные характеристики.
15. Вероятностное описание погрешностей.
16. Законы распределения погрешностей.
17. Мосты и их характеристики.
18. Мосты для измерения сопротивления на постоянном токе.
19. Мосты переменного тока для измерения емкости и угла потерь
20. Мосты переменного тока для измерения индуктивности и добротности.
21. Магнито-электрический измерительный механизм.
22. Магнито-электрические амперметры.
23. Магнито-электрические вольтметры.
24. Магнито-электрические омметры.
25. Электронные аналоговые приборы и преобразователи. Классификация.
26. Электронные аналоговые вольтметры постоянного и переменного тока. Структурные схемы.
27. Электронно-лучевые осциллографы. Характеристики. Способы применения.
28. Электронно-лучевые осциллографы. Развертка сигнала по амплитуде и длительности.
29. Цифровые приборы. Общие сведения. Классификация.
30. Основные методы преобразования цифровой величины в код.
31. Основные характеристики цифровых СИ.
32. Помехозащищенность цифровых измерительных приборов.
33. Динамические погрешности цифровых измерительных приборов.
34. Цифровые СИ. Время-импульсный цифровой вольтметр. Структура, принцип действия.
35. Обработка результатов измерений. Прямые измерения.
36. Обработка результатов измерений. Косвенные измерения.
37. Суммирование составляющих погрешностей распределенных по нормальному закону.
38. Суммирование составляющих погрешностей, закон распределения которых отличен от нормального.
39. Основы государственной системы стандартизации.
40. Измерительные преобразователи физических величин.
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
Основная литература (ОЛ)
1. Анциферов С.С. Общая теория измерений. - М., 2007.
2. Аскаров Е.С. Стандартизация, метрология и сертификация.- Алматы., 2005.
3. Герасимова Е.Б. Метрология, стандартизация и сертификация. – М., 2008.
4. Никифоров А.Д., Бакиев Т.А. Метрология, стандартизация и сертификация: учебное пособие: - М.: Высшая школа, 2002 – 424 с.
Дополнительная литература (ДЛ)
1. Тартаковский Д.Ф., Ястребов А.С. Метрология, стандартизация и технические средства измерений. – М.: Высшая школа, 2001.
2. Крылова Г.Д. Основы стандартизации, сертификации, метрологии: Учебник для вузов. – 2-ое изд., перераб. и доп. – М.:ЮНИТИ-ДАНА, 2001.
3. Аубакиров Г.О. Практикум по метрологии, стандартизации и управлению качеством: Учебное пособие для вузов. – Алма-Ата, 1992.
4. Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы: учебник для вузов по специальности «Автоматизация теплоэнергетических процессов». – М.: Энергия, 1978.
5. Новицкий П.В., Заграф И.А. Оценка погрешностей результатов измерений. – Л.: Энергоатомиздат, 1991.
Законодательные акты:
- Закон РК «Об обеспечении единства измерений», Астана, 2000.
- Закон РК «О техническом регулировании», Астана, 2004.