ТРЕБОВАНИЯ К ЗАДАНИЮ И ИЗЛОЖЕНИЮ
ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ
Задание устанавливает тему Кр и исходные требования к средству измерения, которое должно быть выбрано в результате аналитического обзора (пример задания приведен в приложении).
Название темы Кр содержит:
- физическую величину, зачастую неэлектрическую, которую необходимо измерить (температура, масса, влажность и т.п.);
- объект измерения (воздух, различные жидкости, почва, плоды, детали и т.п.);
- технологический процесс (выплавка чугуна, расфасовка и т.п.)
Например: «Определение температуры молока при пастеризации».
В задании на Кр устанавливаются следующие требования к средству измерения:
1) диапазон измерения – область значений измеряемой величины;
2) время измерения – интервал времени, необходимый для единичного измерения;
3) погрешность измерения – задается доверительным интервалом в единицах физической величины, либо в процентах;
4) результаты измерения должны выдаваться в виде:
- показаний на шкальный прибор;
- показаний на цифровой прибор;
- двоичного кода;
- показаний на экране ПК.
5) климатические условия работы средства измерения:
- относительная влажность воздуха;
- атмосферное давление;
- температура воздуха;
6) особенности режимов работы средства измерения:
- вибрация;
- условия работы оператора;
- магнитные поля;
- агрессивная среда;
7) дополнительно:
- невысокая стоимость;
- стабильность показаний.
Во «Введении» излагается состояние вопроса, которому посвящена Кр, обосновывается необходимость ее разработки. Проводится краткий анализ объекта измерений, условий выполнения измерений и эксплуатации средств измерений. Введение должно заканчиваться четко сформулированной целью работы. Основной целью работы является выбор средства измерений, которое удовлетворяет всем критериям задания на Кр и является самым недорогим.
В разделе «Аналитический обзор существующих принципов, методов и средств измерений заданной физической величины» с использованием различных источников проводится обзор и сравнительный анализ современных принципов, методов и средств измерений заданной физической величины.
Принципом измерений называют физическое явление или совокупность физических явлений, положенных в основу измерений. Например, измерение массы тела при помощи взвешивания с использованием силы тяжести, пропорциональной массе, измерение температуры с использованием термоэлектрического эффекта.
Методом измерений называют совокупность приемов использования принципов и средств измерений.
Средство измерений техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее и (или) хранящее единицу физической величины, размер которой принимают неизменным (в пределах установленной погрешности) в течение известного интервала времени.
В этом разделедолжны быть отражены следующие вопросы:
- единицы и эталоны измеряемой величины и ее параметров;
- обзор принципов измерений с указанием их преимуществ и недостатков исходя из задания на Кр;
- краткое описание существующих методов измерений с указанием их преимуществ и недостатков исходя из задания на Кр;
- краткое описание существующих средств измерений, обусловленных конструкцией этих средств.
Поскольку в основном необходимо измерять неэлектрические величины, в качестве средств измерений в данной главе необходимо рассматривать измерительные преобразователи (датчики). Выбор измерительных приборов, АЦП, индикаторных устройств, производится в последующих главах.
Описанные в литературе принципы измерения заданной физической величины должны быть проанализированы с учетом конкретных условий задания. Необходимо указать метрологические и эксплуатационные характеристики используемых при этом средств измерений. В заключение делается акценты на методы, которые подходят для решений поставленной задачи. Например, при задании дистанционного измерения температуры выше 500 °С наиболее подходящими методами являются термоэлектрический и пирометрический.
Обзор следует проводить по средствам, в основу работы которых положены выбранные методы. Критериями достоинства и недостатков таких средств является технические показатели, например, пределы измерения, точность, производительность, погрешность и т.д. Применительно к вышерассмотренному заданию измерения температуры такими приборами являются пирометры, милливольтметры, логометры, автоматические электронные потенциометры и мосты. Приведенные в разделе описания, по возможности, должны иметь необходимые расчеты, иллюстрироваться рисунками, схемами, графиками, которые поясняют методы измерений и работу измерительных средств.
Данные желательно представить в виде сводной таблицы.
В разделе «Обоснование выбора принципа, метода и средства измерения заданной физической величины» аргументируется выбор метода и средства измерения. Выбранное средство должно по своим техническим характеристикам в полной мере отвечать одному из аналогов, рассмотренных в аналитическом обзоре.
При выборе средств измерений учитывают совокупность метрологических (цена деления, погрешность, пределы измерений и т.п.), эксплуатационных и экономических показателей, к которым относятся: массовость и доступность их для контроля; стоимость и надежность средств измерений; метод измерения; время, затрачиваемое на настройку и процесс измерения; масса, габаритные размеры, рабочая нагрузка; режим работы и т.д. При этом могут быть рекомендованы следующие общие принципы выбора средств измерений:
1) относительная погрешность средств измерений должна быть на 25-30% ниже заданной или расчетной погрешности измерения;
2) выбор средств измерений зависит от масштаба производства, количества находящихся в эксплуатации однотипных технических средств. Например, в массовом производстве с отработанным технологическим процессом используют высокопроизводительные автоматизированные средства измерения контроля. Универсальные средства измерения применяются преимущественно для наладки оборудования;
3) метод измерения выбирают исходя из целей контроля и условий эксплуатации оборудования;
4) при выборе средств измерений по метрологическим характеристикам учитывают следующие факторы:
- если технологический процесс неустойчивый, то нужно, чтобы рабочий диапазон средств измерений превышал пределы возможных изменений измеряемого параметра;
- цена деления шкалы прибора должна выбираться с учетом заданной точности измерений;
- относительная погрешность в пределах рабочего участка шкалы средства измерений не должна превышать приведенную погрешность более чем в три раза;
- первичные преобразователи должны потреблять минимум энергии от объекта измерения и их подключение не должно нарушать его нормальной работы.
В разделе «Технические характеристики средств измерения» приводятся основные технические данные выбранного измерительного средства, например, цена деления, предел измерения, погрешность, время измерения, мощность, габариты и масса. В этом разделе могут быть также приведены характеристики, отражающие условия работы. Данные следует представить в виде таблицы.
В разделе «Описание принципа действия средств измерения» приводится описание состава измерительного средства, устройство и взаимодействие его основных частей.
Описание рекомендуется проводить в такой последовательности:
- основные функциональные, конструктивные и вспомогательные элементы устройства (его состав);
- связи между отдельными элементами;
- работа средства измерения.
В этом же разделе должны быть описаны приемы работы оператора при настройке и эксплуатации измерительного средства.
В «Графической части» выполняются принципиальная, структурная и/или функциональная схемы, которые составляются согласно ГОСТ 2.701-84 ЕСКД. Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению.
Основные элементы структурной схемы измерений определяются на основе составленного укрупненного алгоритма работы средства измерений.
Раздел «Технические расчеты» включает выполнение расчетов, необходимость которых выявлена в процессе работы над Кр, и предусмотренных заданием. Объем и содержание этой части определяются темой Кр и индивидуальным заданием преподавателя. В зависимости от темы Кр такими расчетами могут быть:
- расчеты на точность измерений;
- расчеты различных погрешностей;
- расчеты кинематические, динамические;
- расчеты чувствительности, вариации.
Раздел «Метрологическое обеспечение средств измерения» содержит:
- определение места выбранного измерительного средства в поверочной схеме;
- выбор метода поверки измерительного средства;
- описание образцового средства измерения;
- установление поверяемых характеристик и краткое описание их определения.
Под метрологическим обеспечением (МО) понимается установление и применение научных и организационных основ, технических средств, правил и норм, необходимых для достижения единства и требуемой точности измерений.
При разработке МО необходимо использовать системный подход, суть которого состоит в обеспечении единства и качества измерений как совокупности взаимосвязанных процессов.
В работе должны быть отражены следующие вопросы:
- нормативно-правовые основы МО;
- обеспечение государственного метрологического надзора и контроля за соблюдением метрологических норм и правил;
- испытание и утверждение средств измерений;
- поверка средств измерений;
- калибровка средств измерений;
- метрологическая аттестация средств измерений;
- методики выполнения измерений;
- метрологическая экспертиза документации и оборудования.
По теме «Стандартизация» необходимо рассмотреть следующие вопросы:
- установление и применение правил, направленных на упорядочение деятельности в области измерений;
- задачи, стоящие перед государственной системой стандартизации, и принципы ее организации в РФ;
- работы, выполняемые при стандартизации;
- унификация, типизация и агрегатирование средств измерений;
- кодирование и классификация средств измерений;
По теме «Сертификация»:
- основные положения и порядок проведения работ в области сертификации средств измерений;
- характеристика и область применения видов сертификации;
- обзор основных этапов процесса сертификации.
Цель «Заключения» – оценка полученных результатов Кр. В этом разделе необходимо отразить:
- насколько выполненная работа соответствует требованиям задания;
- роль проведенных экспериментальных исследований в процессе выполнения работы;
- какие задачи расчета, анализа, моделирования решались на ПК и какие получены результаты;
- рекомендации по возможному практическому применению работы;
- основные направления дальнейшего развития рассматриваемых в Кр вопросов и задач.
В «Список использованных источников» включаются все используемые источники в порядке появления на них ссылок в тексте, а также источники, которыми пользовался студент при выполнении Кр.
Список содержит:
- номер источника, на который имеется ссылка в тексте;
- полное наименование источника.
В состав «Приложений» может включаться дополнительный материал, выявленный в результате работы над Кр. Объем приложений не ограничивается и не учитывается в общем объеме Кр.
В приложения рекомендуется включать материалы, связанные с выполнением Кр, но являющиеся вспомогательными либо слишком громоздкими для основной части пояснительной записки. В приложения могут быть включены:
- материалы, дополняющие пояснительную записку;
- таблицы вспомогательных цифровых данных;
- иллюстрации вспомогательного характера и др.;
- описания датчиков и приборов.