Контрольная работа по "Метрологии, стандартизации и сертификации"

MИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное агентство  железнодорожного транспорта

Самарский государственный  университет путей сообщения

Кафедра «Путь и строительство  железных дорог»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа по дисциплине

 

«МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ»

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                            Выполнил: студент

                                                                              заочного факультета

                                                                              Шифр 2012-С-000

                                                                              Иванов И.И.

 

 

                                                                             

 

 

                                                                                Проверил:

                                                                                В.Н. Папараций

 

 

 

 

 

 

 

Самара 2012

Задание №1

Описание теоретического вопроса

Вопрос №1. : Основные этапы развития метрологии и стандартизации.

 

Измерения являются неотъемлемым элементом любого производственного  процесса по изготовлению, ремонту  и текущему содержанию. Развитие всех сфер человеческой деятельности неразрывно связано с развитием измерительной техники.

Современные требования к точности изготовления и взаимозаменяемости средств жизнедеятельности человечества вызвали потребность в значительном усовершенствовании измерительной  техники и строгого соблюдения единства мер.

Существующая техника измерений сложилась в результате длительного развития методов и средств измерений на основе науки об измерениях - метрологии. Ускоренный прогресс техники измерений начался во второй половине ХУШ века и был связан с развитием промышленности.

В России первым организатором метрологии, как науки, был Д.И.Менделеев, который в 1842 году организовал Депо образцовых мер и весов. В 1893 году Депо образцовых мер и весов переименовано в Главную палату мер и весов, что послужило основанием Санкт-Петербургского научно-исследовательского метрологического института им. Д.И.Менделеева. Основной профиль метрологического института -исследования по метрологии, создание и хранение государственных эталонов, разработка методов и средств измерений высшей точности и средств поверки.

Метрическая система  мер была разработана во Франции  в эпоху Великой французской  революции. Декрет о введении метрической  системы мер был принят 7 апреля 1795 года. Подлинно международный характер метрической системы мер приобрела  в 1875 году, когда 17 стран, в том числе и Россия, подписали "Метрическую конвенцию" для обеспечения международного единства и усовершенствования метрической системы. Метрическая система мер была допущена к применению в России Законом от 4 июня 1899 года, проект которого был разработан Д.И. Менделеевым. Без изменения проект Менделеева был введен в качестве обязательной метрической системы мер Декретом СНК РСФСР от 14 сентября 1918 года.

Развитие науки и  техники, а также международной  связи привело к созданию на основе метрической системы мер единой, охватывающей все области измерения, системы единиц - Международной системы единиц (СИ), которая уже принята в качестве обязательной многими странами.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАДАНИЕ № 2

Расчет поправок линейных измерений  
в строительстве

2.1. Общие сведения

Все разбивочные или съемочные  работы, выполняемые на строительных площадках, складываются из совокупности измерительных операций, сводящихся в итоге к измерению или  построению длины линии, отдельного угла, превышения и других геометрических элементов. Оси сооружений выносят в натуру в основном путем непосредственных измерений с использованием стальных рулеток.

Процесс измерения заключается в последовательном откладывании расстояний рулеткой между  начальной и конечной точками  измерительной линии. Для линейных измерений с относительной погрешностью менее 1/10000 рекомендуется использовать компарирование рулетки типа РК-50 или ПВ-30 с отклонением от нормальной длины не более 3 мм.

Для перенесения прямой линии с проекта  в натуру необходимо знать длину линии и ее направление, а также положение в натуре ее начала и требуемую точность измерений.

Все длины линий в проектной документации указаны горизонтальными, поэтому  при наклонной поверхности, на которой  откладывают проектное расстояние, увеличивается по сравнению с проектным на поправку, учитывающую наклон линии. Кроме того, приходится учитывать и некоторые другие поправки. При этом поправки вводят непосредственно в процессе отложения длины линии, что усложняет процесс измерений. Поэтому предварительно откладывают заданное расстояние приближенно, не вводя поправок. Затем его тщательно измеряют с введением всех поправок. Сравнивая отложенное расстояние с проектным значением, находят домер, который откладывают с соответствующим знаком от конечной точки отрезка. Полученную таким образом длину линии обязательно контролируют новым измерением.

Для правильной организации линейных измерений  с требуемой проектом точностью  необходим анализ действующих погрешностей, а также определение их характера  и степени влияния на результаты измерений. Знание этих вопросов в значительной мере определяют качество и надежность конечных результатов.

2.2. Расчет поправок

На точность отложения линейных расстояний рулеткой влияет множество  погрешностей, возникающих в результате различных причин. В расчетах реально учитывают следующие поправки:

δ _ком – компарирование рулетки; δ _ств – укладка рулетки в створе линии; δ _пр – провес и прогиб рулетки; δ _из – изгиб рулетки в плане; δ _прев – определение разности высот концов рулетки; δ _тем – учет разности температур рулетки при компарировании и измерении; δ _нат – неодинаковое натяжение рулетки; δ _тр – трение рулетки о поверхность; δ _отс – измерение.

Влияние первых четырех причин погрешностей в основном систематическое, а остальных  – случайное. При этом следует отметить существенную разницу влияния систематических и случайных погрешностей измерения на конечный результат. Так влияние систематических погрешностей возрастет пропорционально числу уложенных рулеток. Влияние случайных погрешностей на результаты измерений возрастает пропорционально корню квадратному из числа уложенных рулеток.

1) Поправка на компарирование δ _ком рулетки определяется по формуле

δ _ком= l _факт – l _ном,                                                                   (1)

где l _факт – фактическая длина рулетки, l _ном – номинальная длина рулетки.

l _{факт  =} 20002 мм

 l _{ном  =} 20000 мм

δ _ком= l _факт – l _{ном =} 20002-20000=2

 

2) Отклонение концов рулетки от створа линии случайно по величине. Оно имеет одностороннюю систематическую направленность влияния на результаты измерений или отклонений линий.

Количественно это влияние выражается зависимостью

δ _ств = 2 а²/l ,                                                        (2)

где а – уклонение концов рулетки.

а =30 мм

δ _ств = 2 а²/l=2*30²/20000=0.09

При этом следует иметь ввиду, что  результат измерения линии будет  больше ее длины, а при откладывании фактическая длина линии будет  меньше ее проектного значения.

Влияние погрешности на прогиб и изгиб  рулетки в плане одностороннее  – при измерении линии результат получается больше ее фактической длины, а при откладывании – длина линии меньше проектной величины.

Допустимая  величина прогиба определяется по условной формуле, выведенной для выпуклой неровности

(3)

где 1/Т_пр – относительная предельная погрешность измерения.

= =298,151

При точных линейных измерениях поверхность  по створу линии должна быть выровнена.

3) Поправку δ _прев в измеряемую линию на длину рулетки в зависимости от разности высот ее концов определяют по приближенной формуле

δ _прев = h²/2l ,     (4)

h=1630

l=20000

δ _прев = h²/2l = 1630² /2*20000 = 66,4

При больших высотах h , когда h/l > 1/10, поправку определяют по более точной формуле

δ _прев= h² / 2 l + h⁴ / 8 l ³ .   (5)

δ _прев=1630² /2*20000+1630⁴ /8*20000³ =0,11

Погрешность определения превышения концов рулетки случайна и ее величина с учетом заданной точности измерения  должна удовлетворять условию

       (6)

 

 

Где n – число укладываемых рулеток на проектную длину

= =25

 

При малых углах наклона и, соответственно, малых превышениях концов рулетки влияние наклона местности часто не учитывают, что ведет к систематической погрешности измерений линии. Допустимую величину превышения h _доп, которую можно не учитывать при измерении линии определяют по формуле  

   (7)

=20000 =124

4) Температура рулетки при измерении линии, как правило, отличается от температуры ее компарирования, что вызывает изменение длины рулетки между ее нулевым делением на величину:

δ _тем = αl(t – t₀ ),     (8)

где l – номинальная длина рулетки; α – коэффициент линейного расширения (для стали равен        0,0000125); t, t₀ – температура рулетки соответственно при измерении и компарировании.

t=25

t₀   =22

δ _тем = αl(t – t₀ )=0,0000125*20000(25-22)= 0,75   

 

Для обеспечения измерений с  заданной проектом точностью погрешность определения разности температур не должна превышать

(9)

1492,53

5) Неодинаковое натяжение рулетки при компарировании и измерении линии вызывает погрешность линейных измерений  

(10)

где А – площадь поперечного сечения мерной ленты (А = 2 мм);ΔN– разность в натяжении мерной ленты при компарировании и измерениях;  
Е – модуль упругости стали (Е = 20000 кг/мм).

А=2 мм

ΔN = 5 кг

=2,5

Рекомендуется натягивать рулетки при компарировании и измерениях с усилием не более 50 Н (ΔN = 5 кг), так как большее усилие приводит к остаточным деформациям полотна рулетки.

Следовательно, для обеспечения  точных линейных измерений контроль натяжения рулетки желательно осуществлять с помощью динамометра.

Погрешность измерения носит случайный  характер и в основном зависит  от точности совмещения нулевого штриха и начальной точки, а также  точности и отсчета по концу рулетки  или его фиксации.

Погрешность округления отсчета по мерному прибору вычисляют по формуле

δ _отс = S/3 ,       (11)

где S – предельная погрешность округления, равная половине деления шкалы (10 мм).

δ _отс = S/3=0,5/3=0,166

Для обеспечения заданной точности измерений рулетку выбирают так, чтобы цена деления ее шкалы (2 S) удовлетворяла условию

  (12)

При выполнении измерений следует  иметь ввиду, что точность фиксирования откладываемой линии, зависящая  от способов закрепления точек в натуре, характеризуется следующими значениями средних квадратических погрешностей (мм):

• шпилькой на поверхности земли – 0,7;
• металлическим штырем, вбиваемым в грунт – 1,5;
• деревянным колышком, вбиваемым в грунт – 2,0;
• прочерчивание карандашом по гладкой поверхности бетона – 0,5;
• то же по грубой поверхности бетона – 0,8.

7) систематическая погрешность  измерения по формуле 

    (13)

=1728,75

8) случайная погрешность измерения  по формуле

;                         (14)

=3,06

9) суммарная поправка 

δ = δ _{сис +} δ _случ ;         (15)

δ = δ _{сис +} δ _случ =1728,75+3,06=1731,81

10) фактическая длина линии

L = L_изм + δ ;            (16)

L = L_изм + δ=500070+1731,81=501801,81

11) погрешность измерения

∆ = L_пр – L.         (17)

∆ = L_пр – L   = 500000-501801,81=-1801,81     

12) оценить погрешность измерения.

Погрешность в измерении линии  при разбивочных работах не должна превышать +-5 мм на длину одной уложенной 20 метровой ленты.

5 мм          72,07 5 мм         

В данном случае она составляет 72,07 мм на длину 20 метровой ленты, что не удовлетворяет заявленной точности измерений

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАДАНИЕ № 3

ОЦЕНКА ТОЧНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ  
ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ИСПОЛНИТЕЛЬНОЙ СЪЕМКИ