Universitatea Tehnica a Moldovei Masterat Inginerie şi i Managementul Calităţii ii METODE DE DETERMINARE A INCERTITUDINII MĂSURĂRILOR M ÎN LABORATOARELE DE ÎNCERCĂRI A PRODUSELOR INDUSTRIALE Efectuat : Silvia Garganciuc Conducător : conf.dr.ing.. Andrei Chiciuc
SCOPUL LUCRĂRII Elaborarea procedurii de determinare a incertitudinii în LÎPI; Stabilirea unui model de calcul, privind estimarea incertitudinii de măsurare, specific măsurandului, instrumentaţiei şi aranjamentului de măsurare.
LABORATORUL DE ÎNCERCĂRI A PRODUSELOR INDUSTRIALE Laboratorul de Încercări a Produselor Industriale este acreditat în cadrul Sistemului Naţional de Evaluare a conformităţii conform SM SR EN ISO/CEI 17025:2006. LÎPI este subdiviziune independentă în cazul INSM, organizează şi efectuează încercări a produselor industriale din domeniul acreditat. Laboratorul de Încercări a Produselor Industriale, pentru a satisface cît mai bine necesităţile şi cerinţele clienţilor, menţine şi îmbunătăţeşte în permanenţă propriul sistem de management. Exemple de parametri de securitate supuşi încercărilor : Verificarea clasei de securitate şi a marcării; Verificarea protecţiei împotriva accesibilităţii la părţile sub tensiune; Măsurarea puterii şi curentului; Măsurarea curentului de scurgere; Măsurarea rezistenţei de izolaţie; Verificarea rigidităţii dielectrice; Verificarea circuitului de legare la pămant de protectie (PE); Verificarea distanţelor de izolare în aer, pe suprafaţa pieselor electroizolante şi prin izolaţie; Verificarea pericolor mecanice; Flexibilitatea cablurilor externe.
COMPETENŢA TEHNICĂ Evoluţia tehnologică pe plan mondial este caracterizată prin creşterea continuă a performanţelor mijloacelor de măsurare, determinată de cerinţele tot mai înalte ale industriei. Dacă în urma cu cîteva decenii aparatele analogice reprezentau o categorie de aparate de măsurat cu o largă răspîndire, iar o exactitate de măsurare de 0,05% părea o limită greu de depăşit, astăzi apariţia aparatelor de măsurat numerice au condus la performanţe spectaculoase în domeniul măsurărilor. Performanţele lor tehnice constructive şi de funcţionare, precum şi posibilitatea de interconectare a acestora cu calculatorul, determină utilizarea cu succes a acestor aparate în procesul de măsurare, în foarte multe domenii de activitate. Însă, la momentul actual, starea de lucruri privind evoluţia tehnologică în R.MOLDOVA nu permite îndeplinirea în volum deplin a lucrărilor de încercări conform cerinţelor prescrise de către standarde internaţionale. Situaţia ce se crează pe piaţa Republicii Moldova ne impune să luăm toate măsurile, atît tehnice, cît şi organizatorice pentru asigurarea îndeplinirii tuturor cerinţelor la nivelul cel mai înalt.
MIJLOACE DE MĂSURARE Şubler digital Multimetru digital 1 2 3 4 Complect mijloace de măsurare 1- Ampermetru curent continuu ( 2mA- 5A); 2- Ampermetru curent alternativ( 50mA- 5A); 3- Voltmetru curent alternativ( 0V- 500V); 4- Ampermetru curent alternativ( 0V- 200A).
METROLOGIA ŞTIINŢA MĂSURĂRILOR Într-o societate modernă, un mare accent se pune pe calitate, fie că ne referim la calitatea produselor sau a serviciilor, fie că ne referim la calitatea muncii, la calitatea mediului sau la calitatea vieţii. Metrologia, ca parte a infrastructurii unei societăţi moderne, garantează că se poate acorda încredere măsurărilor care susţin activităţile de fabricare şi schimburi de produse, măsurărilor din domeniile de interes public, cum sunt sănătatea, protecţia mediului etc. şi are ca preocupare permanentă protejarea consumatorilor împotriva efectului nociv al unor măsurări incorecte sau false. Încrederea în calitatea produselor şi serviciilor, este în foarte mare măsură determinată de încrederea în calitatea proceselor de măsurare, altfel spus, în calitatea rezultatelor măsurărilor, implicate în realizarea produselor respective. În domeniul metrologiei, calitatea rezultatelor măsurărilor este evaluată prin intermediul caracteristicii definite drept incertitudine de măsurare.
INCERTITUDINE DE MĂSURARE Eroarea de măsurare Valoarea măsurată Diferenţă Incertitudinea de măsurare Valoarea convenţional adevărată Xm Valoarea adevărată Valoarea adevarată a unei mărimi este imposibil de determinat, deoarece orice măsurare este practic afectată, mai mult sau mai puţin, de erori, datorate imperfecţiunii mijloacelor de măsurare, condiţiilor de mediu, unor perturbaţii exterioare, operatorului etc. În practică se acceptă în locul valorii adevarate o valoare determinată cu o incertitudine suficient de mică, denumită valoare convenţionaladevarată. Incertitudine de măsurare parametru, asociat rezultatului unei măsurări, care caracterizează dispersia valorilor ce, în mod rezonabil, pot fi atribuite măsurandului.
DESTINGEREA TERMENILOR "EROARE" ŞI "INCERTITUDINE" Termenii "Eroare" şi "Incertitudine" nu sînt nicidecum sinonime, ci reprezintă concepte complet diferite. Ei nu trebuie confundaţi sau folosiţi greşit unul în locul altuia. Eroarea de măsurare poate fi o diferenţă între două valori, de exemplu între valoarea indicată de un aparat de măsurare şi valoarea indicată de alt aparat de precizie superioară (etalon).în anumite condiţii, eroarea poate fi elimminată, prin aplicarea unei corecţii adecvate. În principiu eroarea poate fi cunoscută (bineînţeles, cu o anumită incertitudine), ca valoare şi semn, prin efectuarea unei măsurări mai precise. Incertitudinea de măsurare este o apreciere, un interval de valori ale unor abateri cărora le putem estima nişte limite, dar nu şi semnul. Incertitudinea de măsurare nu poate fi eliminată sau corectată prin aplicarea unei corecţii. Incetrtitudinea de măsurare cuprinde, mai multe componente. Unele dintre aceste componente pot fi evaluate din distribuţia statistică a rezultatelor şirurilor de măsurări şi pot fi caracterizate prin abateri standard experimentale. Alte componente sunt evaluate pornind de la distribuţii de probabilitate obţinute pe baza experimentală sau pe baza unor informaţii de care se dispune.
"EROARE" ŞI "INCERTITUDINE" Măsurand Exactitate de măsurare Eroare de măsurare Incertitudine de măsurare Relativă Aleatorie Sistematică Tip A Tip B Compusă Extinsă
ETAPELE DE DETERMINARE A INCERTITUDINII Etapa 1 : Formalizarea şi clarificarea problemei - Definirea măsurandului; - Analiza procesului de măsurare; - Modelarea matematică a procesului de măsurare. Etapa 2 : Calculul incertitudinii tip - Metoda de evaluare de tip A - Metoda de evaluare de tip B Etapa 3 : Determinarea incertitudinii compuse Etapa 4 : Determinarea incertitudinii extinse Etapa 5 : Exprimarea incertitudinii de măsurare
TERMENII SPECIFICI INCERTITUDINII DE MĂSURARE Incertitudine standard incertitudine a rezultatului unei măsurări exprimată printr-o abatere standard. Incertitudine de tip A metodă de evaluare a incertitudinii prin analiza statistică a şirurilor de observaţii. Incertitudine de tip B metoda de evaluare a incertitudinii prin alte metode decît analiza statistică a şirurilor de observaţii. Incertitudinea standard compusă incertitudine standard a rezultatului unei măsurări, atunci cînd acel rezultat este obţinut pe baza valorilor unor mărimi diferite, egală cu rădăcina pătrată pozitivă a unei sume de termeni, termenii respectiv fiind varianţele sau covarianţele acelor mărimi, ponderate în conformitate cu variaţia rezultatului măsurării în funcţie de variaţia mărimilor respective. Incertitudinea extinsă mărime care defineşte un interval în jurul rezultatului unei măsurări, interval în care este de aşteptat să fie cuprinsă o fracţiune ridicată a distribuţiei valorilor ce, în mod rezonabil, pot fi atribuite măsurandului.
CALCULUL INCERTITUDINII ÎN LÎPI Pe scala aparatului se citesc n-valori ale curentului şi puterii măsurate pentru o mostră (în condiţii de repetabilitate); n Valoarea medie pentru cele n citiri se calculează cu relaţia : Vi i= V = 1 n Abaterea standard corespunzătoare rezultatelor obţinute pentru o distribuţie normală este dată de formula: Incertitudinea standard de tip B a distribuţiei dreptunghiulare este: Incertitudinea standard se calculează cu relaţia: Incertitudinea standard compusă se calculează: ( V ) n ( V V ) i i= 1 u = = n 2 U A ( n 1) b u( δ V) = = U 3 U M U = + U M1 M 2 2 B Incertitudinea extinsă (pentru, P= 95%) asociată valorii măsurandului este: C 2 A 2 B u = U + U + U U = Κ u c 2 M
REZULTATUL ESTIMĂRII INCERTITUDINII Valoarea adevărată a puterii : 1144.3W±1.5 W (k=2, p=95%). Valoarea adevărată a curentului : 4.95A ± 0.17 A (k=2, p=95%). Incertitudinea de măsurare a puterii în laboratorul de încercări a produselor industriale cu limita de măsurare (5W 3000W) constituie 1.5W, şi a curentului cu limita (0,05In I 0,10In) constituie 0.17A, cu utilizarea contorului de energie electrică marca ЭНЕРГОМЕРА, model CE 201 şi a regulatorului de tensiune ELMOS, model TND 3000W.
CONCLUZIE Incertitudinea de măsurare este asociată rezultatului unei măsurări, iar fără specificarea acestui parametru rezultatele măsurărilor nu pot fi comparate nici între ele şi nici cu valorile de referinţă date în specificaţii tehnice sau standarde. Este foarte important ca modalitatea de estimare a incertitudinii de măsurare să fie uniformă în întreaga lume pentru ca rezultatele măsurărilor efectuate în diferite ţări să poată fi uşor comparate. Evaluarea incertitudinii nu este niciodată o misiune de rutină şi nici o operaţie pur matematică, aceasta depinde de cunoaşterea temeinică a naturii măsurandului şi a măsurării. Calitatea şi utilitatea incertitudinii stabilite pentru rezultatul unei măsurări depind, în ultima instanţă, de înţelegerea, analiza critică şi probitatea celor ce contribuie la evaluarea ei.