Методы и средства измерений, испытаний и контроля. Методические указания к выполнению контрольного задания

Министерство образования и науки Российской Федерации ВОСТОЧНО-СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра «Метрология, стандартизация и сертификация»

Методические указания к выполнению контрольного задания по дисциплине «Методы и средства измерений, контроля и испытаний» имеют своей целью ознакомление с рабочей программой и методическими рекомендациями по выполнению контрольной работы. Ключевые слова: Методы измерений, единицы измерений, средства измерений, контроль, определение величины, технологического измерения.

«Методы и средства измерений, испытаний и

контроля» рабочая программа с заданиями на контрольную работу для студентов ускоренного заочного обучения направления 653800 «Стандартизация, сертификация и метрология»

Составитель: Жаргалов Б.С.

Улан-Удэ, 2004 2

Модуль 1. Назначение курса 1.1. Выписка из рабочего учебного плана направления 653800 «Стандартизация, сертификация и метрология» Виды учебных занятий Семестр Объем курса, всего часов Аудиторных Лекции Практических занятий СРС, курсовая работа Форма контроля

Заочное обучение 4 119 (I часть) 16 8 8 103 Экзамен

1.2 Целевая установка и общая характеристика курса Курс "Методы и средства измерений, испытаний и контроля" относится к циклу общепрофессиональных дисциплин и предусматривает изучение методов измерений и контроля; средств измерений и контроля; измерение и контроль механических, электрических, оптических и других физических величин. Назначение курса состоит в том, чтобы расширить фундамент общепрофессиональной подготовки специалиста. Каждый инженер, специализирующийся в какой-либо области должен знать и уметь использовать: методы измерений, испытаний и контроля качества продукции, методы и средства формирования методического и технического обеспечения процессов измерений, испытаний и контроля с требуемым качеством. 3

Для успешного усвоения курса студент должен обладать определенными знаниями, умениями, навыками, приобретенными при изучении математики, физики, химии, инженерной графики, теоретической механики, электротехники. В свою очередь умения, навыки и знания, приобретенные при изучении курса "Методы и средства измерений, испытаний и контроля" помогут в успешном освоении "Теоретической и прикладной метрологии" и решений инженерных задач в будущей практической деятельности. Общие требования государственного образовательного стандарта подготовки специалиста направления 653800 «Стандартизация и сертификация» по дисциплине «Методы и средства измерений и контроля» (индекс ОПД.Ф.10) - многообразие измерительных задач; - классификация измерений по видам измерений; - методы измерений и контроля; - средства измерений и контроля; - применение вычислительной техники в средствах измерений (интеллектуальные СИ); измерение и контроль механических, электрических, оптических, радиационных и др. физических величин; - измерение и контроль свойств веществ и материалов; - актуальные проблемы и перспективы развития методов и средств измерений и контроля.

4

Модуль 2. Содержание курса 2.1. Распределение теоретического материала по темам ТЕМА 1. Роль измерения в теории познания. Многообразие измеряемых задач. Объекты измерений. Измеряемые величины. Качественная и количественная характеристика измеряемых величин. Разновидности измерении: органолептические, эвристические, инструментальные и автоматические [15, 16]. ТЕМА 2. Классификация измерений. Равноточные и неравноточные, однократные и многократные, статистические и динамические, технические и метрологические, абсолютные и относительные, прямые, косвенные, совместные и совокупные измерения. Классификация средств измерений по видам измерений [3, 7, 9]. ТЕМА 3. Методы измерения и контроля. Метод непосредственной оценки, метод сравнения с мерой, метод противопоставления, дифференциальный метод, нулевой метод, метод замещения, метод совпадений. Пассивный и активный контроль. Методы неразрушающего контроля [3, 7, 9] ТЕМА 4. Средства измерений. Требования к средствам измерений. Меры. Измерительные преобразователи. Измерительные приборы. Измерительные установки и измерительные системы. Показатели качества средств измерений. Метрологические характеристики и классы точности 5

средств измерений [3, 7, 9] ТЕМА 5. Измерение и контроль геометрических величин. Линейные и угловые измерения Классификация современных измерительных средств для линейных и угловых измерений. Линейные измерения и условия определяющие выбор средств измерений. Штриховые меры длины. Плоскопараллельные концевые меры длины. Штангенинструменты. Микрометрические инструменты. Погрешности измерения штанген и микрометрическими инструментами. Измерительные средства с механическим преобразованием. Индикаторы часового типа. Рычажнозубчатые измерительные головки. Пружинные и пружинно-оптические измерительные головки. Принципы их действия. Измерительные средства с оптико-механическим преобразованием. Основные положения геометрической и физической оптики в применении к оптико-механическим приборам. Отсчетные устройства. Оптиметры. Погрешности оптико-механических приборов. Измерительные средства с пневматическим преобразованием размеров. Физические основы пневматического принципа измерений. Приборы ротаметрического и манометрического типа. Измерительные средства с электрическим преобразованием. Приборы с индуктивным преобразователем. Измерительные средства активного контроля. Угловые измерения. Методы и средства измерения и контроля углов и конусов. Понятие о нормальных углах и конусностях. Жесткие контрольные инструменты: угольники, калибры и угловые меры. Универсальные угломеры: нониусный, оптический и индикаторный. 6

Косвенные методы контроля конусов: измерение конусов с помощью синусной линейки, измерение конусов с помощью роликов [2]. ТЕМА 6. Измерение и контроль механических величин Механические величины. Методы и средства измерения и контроля массы. Общая классификация средств измерений массы. Меры массы. Лабораторные весы; весы с жесткими опорами, весы с упругими опорами. Весы для статистического взвешивания. Автоматические весы и весовые дозаторы дискретного и непрерывного действия и принцип их работы. Методы точного измерения. [5] Методы и средства измерений силы и твердости. Типы динамометров: использующие деформации растяжения или деформацию изгиба, деформацию сдвига и смещения деформации. [13] Методы измерения силы. Измерение силы методом сравнения с конической силой. Меры твердости. Приборы для измерения твердости. Средства измерения параметров движения. Тахометры и их типы.[3] ТЕМА 7. Измерение параметров потока, расхода, уровня, объема веществ. Устройства для измерения расхода жидкостей, газов и пара. Классификация средств по методам измерения. Пневмометрическое измерение расхода. Пневмометрические трубки. Сужающие устройства переменного давления. Дифференциальные манометры поплавковые, колокольные, кольцевые, мембранные, сильфонные. Расходомеры постоянного перепада давления: ротаметры, расходомеры поршневого типа. Электромагнитные, ультразвуковые и фотометрические расходомеры [14] 7

Измерение уровня веществ. Разновидности измерительных устройств. Механические, гидростатические, манометрические, пневмометрические уровнемеры. Радиоизотопные методы измерений'. Радиоизотопные уровнемеры. Емкостные методы измерения уровня сыпучих тел. Указатели предельного уровня сыпучих тел. Приборы для непрерывного измерения уровня [14]. Измерения объема веществ. Стеклянные, металлические, транспортные меры вместимости. Стационарные резервуары. Геометрические, весовые и объемные методы определения вместимости. Счетчики жидкостей: скоростные и объемные. Принцип их действия [4]. ТЕМА 8. Измерение плотности и вязкости. Основные лабораторные методы определения плотности. Классификация и устройства стеклянных ареометров. Принцип действия ареометра. Особенности шкалы. Метод гидростатического взвешивания определения плотности. Устройство и принцип действия гидростатических весов. Пикнометрический метод определения плотности. Классификация автоматических плотномеров. Принцип действия поплавковых плотномеров. Вязкость. Основные понятия. Вискозиметры и принцип их работ [4]. ТЕМА 9. Измерение давления и вакуума. Общие понятия. Стеклянные жидкостные приборы. Стеклянные барометры. Показывающие приборы с одновитковой трубчатой пружиной Самопишущие деформационные манометры, вакуумметры и мановакуумметры. Деформационные (мембранные) напоромеры и тягомеры. Грузопоршневые электрические манометры и вакуумметры [14]. 8

ТЕМА 10. Измерение физико-химического состава веществ. Классификация физико-химических методов измерения. Кондуктометрические методы измерения. Теоретические основы метода. Принцип работы кондуктометра, концентратомеров и солемеров. Поляриметрический метод измерения. Получение плоскополяризованного света. Аппаратура для поляриметрических методов: поляриметры и сахариметры. Люминесцентный метод измерения. Теоретические основы люминесценции. Аппаратура для люминесцентного метода измерения: флуориметры, спектрофлуориметры. Метод высокочастотного титрования. Теоретические основы метода. Высокочастотные измерительные ячейки. Аппаратура для высокочастотных определений. Потенциометрия. Классификация потенциометрических методов. Классификация электродов. Электроды первого, второго и третьей рода. Индикаторные электроды. Электроды сравнения. Потенциометры: рН-метры, иономеры. Кулонометрические методы измерения. Теоретические основы метода. Классификация кулонометрических методов. Приборы для потенциостатической кулонометрии. Потенциостаты. Кулонометры. Полярографические методы измерения. Классификация полярографических методов. Электроды применяемые в полярографии. Полярографы. Хроматографические методы анализа. Классификация хроматографических методов. Аппаратура для высокоэффективной жидкостной хроматографии. Принцип газовой хроматографии. Аппаратура для газовой хроматографии [10]. 9

ТЕМА 11. Теплофизические и температурные измерения. Температура и температурные шкалы. Классификация термометров. Измерение температуры термоэлектрическим методом. Термопары. Термоэлектрические преобразователи. Прямое измерение термоэлектродвижущей силы магнитоэлектрическим милливольтметром. Измерение термоэлектродвижущей силы компенсационным методом. Общие понятия о компенсационных методах. Классификация и устройства современных автоматических мостов и потенциометров. Погрешности контактных методов измерения температуры. Измерение температуры тел по их излучению. Методы измерения. Пирометры. Оптические, цветовые, фотоэлектрические, радиационные пирометры и особенности их применения [14]. ТЕМА 12. Оптические и оптико-физические измерения. Общая классификация оптических приборов. Основной закон фотометрии. Фотоэффект. Фотоэлементы. Одно и двухлучевое фотоэлектроколориметры. Спектроскопия. Основные понятия. Классификация спектральных приборов. Призменные спектральные приборы. Дифракционные спектральные приборы. Рефрактометрия. Преломление света на границе раздела двух сред. Показатель преломления. Рефрактометр типа Аббе. Рефрактометр типа прибора Пульфриха. Микроскопия. Геометрическая и дифракционная теория микроскопа. Современные типы микроскопов. Актуальные проблемы и перспективы развития оптикоэлектронных приборов [10, 11]. ТЕМА 13. Измерение электрических и магнитных величин. Принцип работы электромеханических приборов. 10

Общие детали и узлы. Принцип действия, устройство и основы теории приборов различных систем. Измерение токов и напряжений электромеханическими приборами. Измерение параметров электрических цепей. Измерение мощности и энергии в цепях постоянного и переменного токов. Мосты. Компенсаторы [1, 6, 8, 12]. ТЕМА 14. Радиотехнические и радиоэлектронные измерения. Светолучевые и электронные осциллографы. Измерение физических величин цифровыми приборами [1, 6, 8, 12]. ТЕМА 15. Измерение времени и частоты. Основные методы измерения: перезарядки конденсатора, резонансный, сравнения дискретного счета. Понятие о стандартах частоты и времени [1, 2, 6, 12]. ТЕМА 16. Измерения акустических величин. Измерения характеристик ионизирующих излучений и ядерных констант. Общие понятия. Единицы измерения акустических величин. Шумомеры. Единицы измерения ионизирующих излучений. Дозиметры. Радиометры. ТЕМА 17. Интеллектуальные средства измерений.

№ п/п 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

2.1.1. Распределение теоретического материала по часам № п/п 0 1 2 3

Название темы Установочная лекция Роль измерения в теории познания. Многообразие измеряемых задач Классификация измерений Методы измерений и контроля

17

часы 0,5 0,5 0,5

11

12

Название темы Средства измерений. Требования к средствам измерений Измерение и контроль геометрических величин Измерение и контроль механических величин Измерение параметров потока, расхода, уровня, объема веществ Измерение плотности и вязкости Измерение давления и вакуума Измерение физико-химического состава веществ Теплофизические и температурные измерения Оптические и оптико-физические измерения Измерение электрических и магнитных величин Радиотехнические и радиоэлектронные измерения Измерение времени и частоты Измерение акустических величин. Измерение характеристик ионизирующих излучений и ядерных констант Интеллектуальные средства измерений Итого

часы 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5

0,5 8

2.1.2 Распределение материала по лабораторным занятиям № п/п

Тема занятия

1

Измерение линейных размеров штанген и микрометрическими инструментами Измерение калибра-пробки на вертикальном оптиметре и определение предельной погрешности ряда измерений Определение угловых размеров детали и погрешностей геометрической формы. Устройство миниметра и угломеров Измерение элементов резьбы на инструментальном микроскопе. Устройство БМИ Определение массы вещества методами прямого и точного взвешиваний. Устройство ВЛР-200, ВЛКТ-500 Измерение плотности жидкостей ареометром и пикнометром. Устройство стеклянных ареометров Измерение объема веществ геометрическим, весовым и объемными методами вместимости Определение скорости вращения вала. Устройство строботахометра Определение содержания сахарозы в растворе методом градуировочного

2

3

4 5

6 7 8 9

№ п/п

Количество часов Ауд. СРС 0,5 0,5

10

11 -

0,5 12

1

0,5 13

0,5

0,5 14

0,5

0,5

15 16

0,5

0,5

0,5

0,5

17

Тема занятия графика. Устройство СУ-4 Определение рН исследуемого раствора на ионометре типа ЭВ-74. Градуировка ЭВ-74 буферными растворами Идентификация веществ на жидкостном хроматографе. Устройство Хром-5 Определение содержания окрашенного компонента в растворе методом градуировочного графика. Устройство КФК-2 Установление зависимости показателя преломления от температуры. Устройство рефрактометра Измерение спектров поглощения. Устройство спектрофотометра СФ-26 Изучение электромеханических приборов Изучение и применение цифровых приборов Изучение электронного осциллографа ИТОГО:

Количество часов Ауд. СРС 0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

-

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5 8

0,5 8

Модуль 3. Самостоятельная работа студентов -

0,5

0,5

0,5 13

3.1 Распределение бюджета времени, определенного учебным планом на внеаудиторную СРС, по видам работ

14

№ п/п 1 2 3 4 5

Содержание СРС Проработка материалов лекций Подготовка к практическим занятиям Подготовка к защите лабораторных заданий Выполнение курсовой работы Подготовка к экзамену Всего:

Количество часов 34 8 9 42 10 103

3.2 Содержание внеаудиторной СРС Курсовая работа направлена на развитие умения выбора средств измерений в зависимости от измеряемой задачи, умений выполнять чертежи общего вида, принципиальных схем (кинематических, электрических, гидравлических и т.д.). умений разработки методики проведения измерений, навыков пользования справочной литературой и стандартами. [16] При выполнении курсовой работы студент проводит подбор средств измерения и обоснование выбора, разработку методики выполнения измерений. Курсовая работа состоит из пояснительной записки, принципиальной схемы, чертежа общего вида. В задании для курсовой работы приводятся измеряемые величины с заданной погрешностью измерения. Курсовую работу студент выполняет в 6-ом семестре. Курсовая работа включает следующие этапы: 1 этап. Подбор и проработка литературы по теме работы (10 %). 2 этап. Подбор типов средств измерений в 15

зависимости от измеряемой задачи (15%). 3 этап. Изучение устройства и принципа действия прибора (10 %). 4 этап. Разработка принципиальной схемы средства измерения (15 %). 5 этап. Разработка чертежа общего вида средства измерения (25 %). 6 этап. Разработка методики проведения измерения (25 %). 7 этап. Оформление. 8 этап. Защита курсовой работы. Темы курсовых работ: 1.Фотоэлектрический колориметр-нефелометр ФЭК56 для измерения оптической плотности или жидких растворов (абсолютная погрешность 1%). 2. прибор для поверки вольтметров переменного тока Модуль 4. Информационно-методическое обеспечение 1. Алукер Ш.М. Электрические измерения. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Колос, 1972. 2. Бирюков Г.С., Серко А.Л. Измерение геометрических величин и их метрологическое обеспечение /Учебное пособие. - М.: Изд-во стандартов, 1987. - 368 с., ил. 3. Бурдун Г.Д., Марков Б.Н. Основы метрологии. Учебное пособие для вузов. Изд-е третье, перераб. - М.: Изд-во стандартов, 1985. - 256 с. 4. Гаузнер С.И., Кивилис С.С., Осокина А.П., Павловский А.Н. Измерение массы, объема и плотности. М.: Изд-во стандартов, 1972. -623 с., ил. 5. Исакович Е.Г. Весы и весовые дозаторы. Метрологическое обеспечение: Справочн. кн. метролога. 16

М.: Изд-во стандартов, 1991. - 376 с., ил. 6. Кравцов А.В. Электрические измерения. - М.: Изд-во: Агропромиздат, 1988. 7. Кузнецов В.А., Ялунина Г.В. Основы метрологии. Учебн. пособие для вузов. /Под ред. В.А.Кузнецова. - М.: Изд-во стандартов, 1995. 8. Малиновский В.Н. Электрические измерения. Учебник для вузов. - 1987. 9. Маркин Н.С. Практикум по метрологии: Учебн. пособие. - М.: Изд-во стандартов, 1994. - 188 с. 10. Мухина Е.А. Физико-химические методы анализа. Учебник для техникумов. - М.: Химия, 1995. - 416 с. 11. Скоков И. В. Оптические спектральные приборы: Учебн. пособие для вузов. М.: Машиностроение, 1984. - 240 с., ил. 12. Фремке А.В. Электрические измерения /Учебник для вузов. -Л.: Энергия. Ленингр.отд-ние, 1980. - 392 с. 13. Чаленко Н. С. Методы и средства измерения силы. - М.: Изд-во стандартов, 1991. 14. Чистяков С.Ф., Радун Д. В. Теплотехнические измерения и приборы. Учебн. пособие для вузов. М.: "Высшая школа", 1972. 15. Шишкин И.Ф. Метрология, стандартизация и управление качеством: Учебн. для вузов / Под ред. акад. Н. С. Соломенко. - М.: Изд-во стандартов, 1990. - 342 с. 16. Хамханова Д.Н. Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине «Методы и средства измерений, испытаний и контроля», Улан-Удэ, 1999

«Методы и средства измерений, испытаний и контроля» рабочая программа с заданиями на контрольную работу для студентов ускоренного заочного обучения направления 653800 «Стандартизация, сертификация и метрология»

Составитель Жаргалов Б.С.

Подписано в печать Усл. п.л. уч. изд л.

2004г. Формат 60*84 1/16 Тираж 15 экз.

Издательство ВСГТУ г. Улан-Удэ, ул. Ключевская, 40, а

17

18