Метрологическое обеспечение стандартизации, сертификации и качества измерения значений физических величин

 

В качестве средства измерения выберем СТЭ-01 - Счетчик электрической энергии трехфазный

Рисунок 11. СТЭ-01 - Счетчик электрической энергии трехфазный.

Ниже приведены технические характеристики счетчика СТЭ-01.

 

Таблица 2. Технические характеристики СТЭ-01

Класс точности	1,0
Номинальное напряжение, В	.3x380(220);
Номинальная частота, Гц	50
Базовый ток, А	10
Максимальный ток, А	80
Постоянная счетчика, имп./кВт-ч	600
Стартовый ток (чувствительность) счетчика, мА	40
Срок службы счетчика, лет, не менее	30

 

Составим таблицу измерений, используя данные взятые со счетчика СТЭ-01.

Таблица 3. Результаты измерений электрической энергии счетчиком

Номер отсчета	Значение
1	62
2	59
3	60
4	63
5	63
6	61
7	62
8	59
9	60
10	61
11	59
12	63
13	58
14	59
15	62
16	59
17	59
18	59
19	61
20	60
21	61
22	62
23	58
24	58
25	60
26	62
27	61
28	62
29	62
30	62

 

В таблице n=30. СКО равно 1,59. Xmin =58. Xmax =63

Разделим весь диапазон полученных значений на 5 интервалов. Построим статистический ряд с шириной полосы 1. Рассчитаем количество значений mi, попавших в тот или иной интервал, а также статистические частоты, формула (10). На основании рассчитанных значений построим гистограмму, рисунок 26.

 

Рисунок 12. Гистограмма для результатов измерений электрической энергии счетчиком

Гистограмма имеет композиционное отношение арксинусного и равномерного распределений. Проведем исследования на численные характеристики.

 

Рисунок 13. Числовые характеристики

 

Можно сделать вывод, что прибор имеет погрешность измерений, равную стандарной ошибки.

2.3.2. Вероятностная оценка косвенных измерений

Проанализируем данные из таблицы 2.

 

Рисунок 14. Вроятностный график остатков

 

Отклонение от тренда мало, следовательно, представлено нормальное распределение остатков.

Рисунок 15. Декомпозиция гипотезы

 

Явный рандомизированный характер заброса.

 

Рисунок 16. Диаграмма рассеяния

Отсутствие наблюдаемой на графике зависимости между x и y свидетельствует об отсутствии корреляции.

 

2.4.Совокупные измерения

Совокупными называют проводимые одновременно измерения нескольких одноименных величин [4].

Смоделируем процесс:

• по методу – сравнение с мерой;
• по способу получения результата – совокупные;
• по условию измерений – равноточные;
• по характеру результата измерений – относительные;
• по степени достаточности измерений – необходимые;
• по числу измерений величины – многократные;
• по точности оценки – технические;
• по воздействию на объект – контактные.

Совокупными называют проводимые одновременно измерения нескольких одноименных величин [4].

В качестве средства измерения выберем Д5063 - ваттметр лабораторный класс точности 0,5 и ватметр М3-1810К. Технические характеристики приборов представлены ниже.

 

Рисунок 17. Д5063 - ваттметр лабораторный

Таблица 4. Технические характеристики Д5063 - ваттметра

Класс точности	0,5
Номинальное напряжение, В	30; 75; 150; 300; 450; 600
Номинальный ток, А	0,1; 0,2
Нормальная область частот, Гц	45 - 65
Рабочая область частот, Гц	65 - 500
Потребляемая мощность последовательной цепи в нормальной области частот, В*А	0,415
Номинальная длина шкалы, мм	110
Масса, кг	1,5

 

 

Рисунок 18. Ваттметр М3-1810К

Таблица 5.  Технические характеристики ваттметра М3-1810К

Диапазон рабочих частот	от 30 МГц до 18,0 ГГц
Диапазон измеряемой мощности	от 1 до 10 мВт
Пределы допускаемой абсолютной погрешности установки нуля	± 100 нВт
Пределы уровня собственных шумов	± 100 нВт
Пределы допускаемой относительной погрешности определения частотных коэффициентов	± 2,5 %
Габаритные размеры	260х250х90 мм
Масса	0,6 кг

 

Используя данные по 2ум ваттметрам составим таблицу 7.

 

Таблица 6. Данные ваттметров

№	Д5063	М3Т-1810		№	Д5063	М3Т-1810		№	Д5063	М3Т-1810
1	80	10,19		26	79,8	9,97		51	79,7	9,96
2	80,7	10		27	79,9	10,13		52	80,6	9,7
3	80,2	9,87		28	79,7	10,04		53	80,1	9,88
4	80,7	10,2		29	80,3	10,3		54	80,3	9,78
5	80,5	9,63		30	80,3	10,23		55	80,4	9,93
6	80,2	9,97		31	80	9,95		56	80	9,77
7	79,5	9,86		32	80,1	10,1		57	79,9	10,01
8	80,1	10,09		33	80,2	9,71		58	80,2	9,71
9	79,7	9,86		34	79,4	10,16		59	80,3	9,86
10	80	9,66		35	79,5	9,63		60	80,5	10,02
11	80,4	9,99		36	80,4	10,15		61	79,6	9,7
12	80,3	9,91		37	80,3	9,85		62	80,4	9,95
13	79,8	9,87		38	80,2	9,91		63	80,7	10,05
14	80,3	10,14		39	79,5	10		64	80	9,96
15	79,9	10,11		40	80,3	10,06		65	80,2	9,81
16	79,9	10,12		41	79,5	10,16		66	80,1	9,8
17	79,5	10,06		42	80,3	10,08		67	79,9	9,8
18	80,3	10,14		43	80,4	10,07		68	79,4	10,24
19	79,9	10,33		44	80,1	9,82		69	80,2	10,28
20	79,9	9,84		45	79,4	9,83		70	79,9	9,9
21	80,2	9,91		46	80,3	9,86
22	80,5	10,31		47	80	10,02
23	80,3	10,08		48	79,7	10,1
24	80,4	10,01		49	80,2	10,12
25	79,4	9,79		50	79,5	10,15

 

Проведем анализ полученных данных. Представим гистограмму распределения.

Рисунок 19. Гистограмма полученных данных

 

Определим регрессионные характеристики полученной выборки.

Рисунок 11. Регрессионные характеристики выборки

 

Вероятностная оценка совокупных измерений

Построим вероятностный график остатков.

 

Рисунок 20. Вероятностный график остатков

Анализируя график можно с уверенностью сказать, что влияния полученных данных друг на друга отсутствует.

Рисунок 21. Диаграмма рассеяния

 

Отсутствие наблюдаемой на графике зависимости между x и y свидетельствует об отсутствии корреляции. Это подтверждает правильность полученных данных.

 

 

Совместные измерения

Совместными называют проводимые одновременно измерения двух или нескольких не одноименных величин для установления зависимости между ними [5].

Смоделируем процесс:

• по методу – непосредственной оценки;
• по способу получения результата – совместные;
• по условию измерений – неравноточные;
• по характеру результата измерений – относительные;
• по степени достаточности измерений – необходимые;
• по числу измерений величины – однократные;
• по точности оценки – технические;
• по воздействию на объект – контактные.

 

Составим таблицу измерений, используя данные взятые по амперметру и вольтметру [6].

Таблица 7. Данные по амперметру и вольтметру

№	Амперметр	Вольтметр		№	Амперметр	Вольтметр
1	3,1	101		16	2,8	99
2	3,2	100		17	3,1	99
3	2,9	101		18	3	101
4	3,1	99		19	3,1	99
5	3	100		20	3	101
6	2,9	99		21	2,9	99
7	3,2	100		22	3	101
8	3	101		23	3	101
9	3,2	99		24	3	100
10	3	101		25	3,1	98
11	3,1	101		26	3,2	101
12	3	102		27	3	101
13	3	101		28	3,2	100
14	3	100		29	3	100
15	3,1	99		30	3,1	99

 

Проведем анализ полученных данных. Представим гистограмму распределения.

Рисунок 22. Гистограмма переменных

 

Определим регрессионные характеристики полученной выборки в пакете STATISTICA 6.0.

Рисунок 23. Регрессионные характеристики

 

Вероятностная оценка совместных измерений

Построим вероятностный график остатков.

Рисунок 24. Вероятностный график остатков

Отклонение значений от тренда велико, что говорит о не нормальном виде распределения.

Анализируя график можно с уверенностью сказать, что влияния полученных данных друг на друга отсутствует.

Рисунок 25. Диаграмма рассеяния

Слабо выраженная тенденция уменьшения y с увеличением x свидетельствует о слабой отрицательной корреляции.

 

 

 

 

Определение точности прибора

Класс точности

Класс точности — основная метрологическая характеристика прибора, определяющая допустимые значения основных и дополнительных погрешностей, влияющих на точность измерения.

Расчет класса точности средства измерения.

Абсолютная погрешность

                                                     (1)

Точность измерения оценивается обычно не абсолютной, а относительной погрешностью – выраженной процентным отношением абсолютной погрешности к действительному значению измеряемой величины:

                                                         (2)

Для оценки точности электроизмерительных приборов служит приведенная погрешность, определяемая следующим выражением

                                                        (3)

 

где  – номинальное значение шкалы прибора, т.е. максимальное значение шкалы на выбранном пределе измерения прибора. Приведенная погрешность определяет класс точности прибора.

 

 

 

 

 

 

 

 

Люксметр — переносной прибор для измерения освещённости, один из видов фотометров.

Таблица 8 Технические характеристики люксметра DT-1309

Максимальное показание	400 000 люкс
Погрешность	±5% ±10 е.м.р. (<10,000 люкс)  ±10% ±10 е.м.р. (>10,000 люкс)
Максимальное разрешение	0,1 люкс
Скорость измерений	1,5 измерения в секунду
Размер фотодатчика	115 мм х 60 мм х 20 мм
Размер прибора	170 мм х 80 мм х 40 мм
Вес	390 г