Tehniške meritve - odgovori 1. del

TEHNIŠKE MERTIVE
Izpitna vprašanja za prvi del izpita (1. kolokvij)
1. Osnovni pravili merjenja.
Merjena veličina mora biti nedvoumno definirana; pri fizikalnih veličinah to vedno velja.
Referenčna veličina mora biti nedvoumno definirana; pri fizikalnih veličinah to dosegamo z uporabo
mednarodnih enotnih sistemov in ustreznih opredmetenih mer ter merilnih naprav.
2. Meroslovje: naloge (3), cilji (2).
Naloge:
- definiranje mednarodno priznanih merskih enot (npr. m, kg, s, …)
- realizacijo merskih enot s pomočjo znanstvenih metod (npr. realizacija
metra s pomočjo laserskega žarka)
- vzpostavitev sledljivostnih verig za dokumentiranje točnosti meritev.
(npr. dokumentirana relacija med vijačnim merilom v industrijskem obratu in
etalonom v primarnem laboratoriju za optične meritve dolžine)
Cilji:
-primerljivost meritev
-nadzor nad meritvami v prometu blaga in storitev
3. Kategorije meroslovja: razdelitev, kratek opis posameznih kategorij.
Znanstveno meroslovje: ukvarja se z organizacijo in razvojem etalonov ter njihovim vzdrževanjem na najvišji
ravni; naloga znanstvenega meroslovja je tudi razvoj merilnih metod in instrumentov.
Industrijsko meroslovje: zagotoviti mora ustrezno delovanje merilnih instrumentov v industriji (v proizvodnih
in preskusnih procesih); glavne naloge so izbira merilnih instrumentov, razvoj merilnih postopkov, zagotavljanje
ustreznih merilnih pogojev, umerjanje in vzdrževanje merilnih instrumentov ter usposabljanje kadra za meritve.
Zakonsko meroslovje: ukvarja se s točnostjo meritev, ki vplivajo na transparentnost pri prometu z blagom in
storitvami ter na zdravje in varnost; glavne naloge so definiranje področij uporabe in vrst zakonskih meril,
vzpostavitev zakonskih določil za uporabo takšnih meril ter nadzor nad merili med uporabo.
4. Naštej 7 osnovnih fizikalnih veličin ter pet poljubnih izpeljanih veličin; k vsaki veličini
navedi pripadajočo SI enoto.
Dolžina
meter
m
Masa
kilogram
kg
Čas
sekunda
s
Električni tok
amper
A
Temperatura
kelvin
K
Svetilnost
kandela
Cd
Količina snovi
mol
mol
Sila
newton
N m⋅kg⋅s-2
Tlak
pascal
Pa m-1⋅kg⋅s-2 (N/ m2)
Energija
joule
J m2⋅kg⋅s-2 (N⋅m)
Moč
watt
W m2⋅kg⋅s-3 (J/s)
Moment
newton meter
N⋅m m2⋅kg⋅s-2
5. Navedi predpone za naslednje mnogokratnike enote: 101, 102, 103, 106, 109, 1012.
6. Navedi predpone za naslednje delilnike enote: 10-1, 10-2, 10-3, 10-6, 10-9, 10-12.
7. Pravila pisanja veličin in enot – obkroži pravilno trditev:
Za pisanje simbolov enot uporabljamo:
a) pokončno (Roman) pisavo
b) poševno (Italic) pisavo
Za pisanje simbolov veličin uporabljamo:
a) pokončno (Roman) pisavo
b) poševno (Italic) pisavo
Med številko in enoto:
a) je presledek
b) ni presledka
Če množimo dve enoti (npr. Newton in meter):
a) med njima ni presledka
b) je med njima presledek ali znak množenja (pika)
8. Osnovni pojmi.
- statično merjenje je merjenje veličine, katere vrednost se med potekom meritve ne
spreminja.
- dinamično merjenje je določanje trenutne vrednosti merjene veličine in če je potrebno
tudi njenega časovnega poteka.
9. Osnovni pojmi.
- merjena veličina, katere vrednost ugotavljamo pri merjenju; opisana je z merilnim rezultatom.
- vplivna veličina je veličina, ki ni merjena veličina, vendar vpliva na rezultat merjenja.
10. Pojmi na področju merilne opreme.
- merilno načelo je znanstvena podlaga merjenja.
Primeri:
• termoelektrični pojav, uporabljen za merjenje temperature
• Dopplerjev pojav, uporabljen za merjenje hitrosti
- merilna metoda je logično zaporedje generično opisanih operacij, ki se uporabljajo
pri merjenju. Metoda podaja fizikalne osnove, na katerih temelji merilni postopek.
Primer: navodilo za uporabo svetlobne interference za merjenje pomika.
- merilni postopek je niz posebej opisanih operacij, ki se uporabljajo pri izvajanju določenih meritev v skladu z
merilno metodo. Merilni postopek je ponavadi zapisan v dokumentu, ki se imenuje »merilni postopek« (ali
merilna metoda) in je dovolj podroben, da izvajalcu omogoča izpeljati merjenje brez dodatnih informacij.
11. Merilni rezultat.
- ponovljivost je ujemanje rezultatov zaporednih meritev iste merjene veličine, opravljenih pod enakimi pogoji
merjenja. Pogoji ponovljivosti obsegajo:
- isti merilni postopek,
- istega opazovalca,
- isti merilni instrument, uporabljen pod enakimi pogoji,
- isti kraj,
- ponavljanje v kratkem časovnem obdobju
- obnovljivost je ujemanje merilnih rezultatov iste merjene veličine, opravljenih pri spremenjenih pogojih
merjenja. Spremenjeni pogoji lahko obsegajo:
- merilno načelo,
- merilno metodo,
- merilca,
- merilni instrument,
- referenčni etalon,
- kraj,
- pogoje uporabe,
- čas.
- eksperimentalni standardni odmik (deviacija) je veličina (s), ki označuje raztros rezultatov za niz n meritev
iste merjene veličine in je podana z obrazcem:
12. Merilni rezultat.
- merilni pogrešek je razlika med merilnim rezultatom in pravo vrednostjo merjene
veličine (merilni rezultat minus prava vrednost merjene veličine).
- odmik (oz. odstopek, odstopanje) je razlika med vrednostjo neke veličine in njeno referenčno vrednostjo
(vrednost veličine minus referenčna vrednost).
- merilna negotovost: negotovost meritve pomeni dvom v veljavnost merilnega rezultata.
Je odraz pomanjkljivega poznavanja natančne vrednosti merilne veličine.
Negotovost meritve je parameter, ki je povezan z merilnim rezultatom in
označuje raztros vrednosti, ki jih je mogoče upravičeno pripisati merjeni veličini.
V poenostavljeni obliki lahko negotovost označimo kot interval okrog
izmerjene vrednosti, v katerem z neko verjetnostjo izjave (običajno
95%) leži prava vrednost merjene veličine (ki je ne poznamo).
13. Merilna oprema.
- opredmetena mera je naprava, katere namen je, da med svojo uporabo na trajen način
daje eno ali več znanih vrednosti dane veličine Razlikujemo opredmetene mere za eno ali več vrednosti.
- Etalon je opredmetena mera, merilni instrument, referenčni material ali merilni sistem, katerega namen je, da
definira, realizira, ohranja ali reproducira neko enoto ali eno ali več vrednosti veličine, tako da se uporabi kot
referenca.
- merilni instrument je naprava, ki jo uporabljamo samo ali v povezavi z drugimi napravami za merjenje.
Prikazovalni (merilni) instrument – kazalni (merilni) instrument je merilni instrument, ki kaže vrednost.
14. Merilna oprema.
- merilno območje je niz vrednosti merjenih veličin, za katere je pogrešek merilnega
instrumenta v okviru zahtevanih meja.
- ločljivost je najmanjša razlika med kazanji prikazovalne naprave, ki jo je še mogoče razločiti. Pri digitalni
prikazovalni napravi je to razlika v kazanju, ki ustreza spremembi števke na zadnjem mestu za eno enoto
15. Merilna oprema.
- lezenje (oz. drift) je počasna sprememba meroslovnih značilnosti merilnega instrumenta. Lezenje se lahko
pojavi zaradi lastnosti merila (npr. staranje materiala) ali pa zaradi pogojev uporabe.
- odstopanje (oz. bias) je sistematični pogrešek kazanja merilnega instrumenta. Odstopanje ugotavljamo z
umerjanjem merilnega instrumenta.
16. Merilna oprema.
- justiranje (oz. naravnavanje) je postopek, s katerim se merilni instrument pripravi za delovanje, ki ustreza
njegovi uporabi Včasih pomeni justiranje tudi spravljanje merilnega instrumenta v pravilno delovanje, potrebno
za njegovo uporabo. Naravnavanje je lahko avtomatsko, polavtomatsko ali ročno
- umerjanje (oz. kalibracija) je niz operacij za ugotavljanje povezave med vrednostmi, ki jih kaže merilni
instrument ali merilni sistem, oz. vrednostmi, ki jih predstavlja opredmetena mera ali ref. material, in
pripadajočimi vrednostmi, realiziranimi z etaloni pri določenih pogojih.
- sledljivost je lastnost meritvenega rezultata ali vrednosti etalona, ki omogoča navezavo na navedene reference,
ponavadi nacionalne ali mednarodne etalone, skozi neprekinjeno verigo primerjav, ki imajo opredeljeno
negotovost.
17. Razdelitev merilnih pogreškov (shema).
Je razlika med merilnim rezultatom in pravo vrednostjo merjene veličine (merilni rezultat minus prava vrednost
merjene veličine).
18. Sistematični pogreški.
- Definicija: so pogreški, ki imajo pri istih merilnih pogojih (ista merilna naprava, prostor, pogoji okolice,
merilec, metoda oz. postopek) vedno isto vrednost in predznak Nastanejo iz nekih sistematičnih, torej poznanih
vzrokov, zato jih lahko računsko obvladujemo.
- 5 primerov:
pogrešek merilnega instrumenta,
odstopanja etalonov (ki jih uporabljamo za justiranje in umerjanje merilnega instrumenta),
pogreški zaradi merilne sile in sile teže,
pogreški zaradi vplivov okolice (temperatura, tlak, vlažnost, nečistoče, gravitacija),
pogreški zaradi verižnega vpliva več veličin (kadar je rezultat preračunan iz več izmerjenih vrednosti - npr. tlak
izračunan iz mase, površine in zemeljskega pospeška).
19. Naključni pogreški.
- Definicija: nastanejo zaradi nedoločljivih sprememb opredmetene mere, merilnega
instrumenta, merjenca, parametrov okolice ter merilca in povzročijo raztros rezultatov pri (navidezno) istih
merilnih pogojih Približno jih lahko ocenimo statistično kot standardni odmik več ponovitev iste meritve
(teoretično bi jih dobili iz neskončnega števila ponovitev).
- 5 primerov:
pogrešek pri razbiranju merilne vrednosti,
pogrešek zaradi vibracij,
pogrešek zaradi nihanja omrežne napetosti (pri električnih instrumentih),
pogrešek zaradi zračnosti v vodilih (mehanskih merilnih instrumentov),
pogrešek zaradi naključnih nihanj parametrov okolice.
20. Pogrešek 1. reda, pogrešek 2. reda.
Pogrešek 1. reda: Pogreški zaradi konstrukcije merila. Δl = e ⋅ tgϕ ≈ e ⋅ϕ
Pogrešek 2. reda: Pogreški zaradi konstrukcije merila. Δl = l⋅ϕ2/2
21. Merilna negotovost: definicija, povezava s toleranco mere.
Negotovost meritve pomeni dvom v veljavnost merilnega rezultata. Je odraz pomanjkljivega poznavanja
natančne vrednosti merilne veličine. Uradna definicija izraza "negotovost meritve":
Negotovost meritve je parameter, ki je povezan z merilnim rezultatom in
označuje raztros vrednosti, ki jih je mogoče upravičeno pripisati merjeni veličini.
V poenostavljeni obliki lahko negotovost označimo kot interval okrog
izmerjene vrednosti, v katerem z neko verjetnostjo izjave (običajno
95%) leži prava vrednost merjene veličine (ki je ne poznamo).
22. Umerjanje: vsebina poročila o umerjanju (navedi vse podatke, ki jih mora kalibracijski poročilo vsebovati).
Vsebina poročila o umerjanju (kalibracijskega certifikata):
• naslov “Poročilo (certifikat) o umerjanju (kalibraciji)”
• ime in naslov izvajalca kalibracije (laboratorij, podjetje)
• enolična številka poročila (certifikata)
• datumi izvedbe umerjanja in izdaje poročila
• številka strani in skupno število strani na vsaki strani
• podatki o naročniku
• podatki o merilni napravi, ki smo jo umerjali
• podatkih o pogojih okolice (če je to pomembno za rezultat)
• navedba kalibracijske metode
• splošna izjava o sledljivosti rezultatov
• način izražanja merilne negotovosti
• rezultat umerjanja (rezultati izvedenih meritev)
23. Umerjanje: kaj moramo upoštevati pri načrtovanju umerjanja in kdo lahko umerja?
Kaj moramo upoštevati pri kalibraciji?
• vrsto in konstrukcijske lastnosti merila
• pogostost uporabe
• pogoje uporabe
• stroške
• podjetje (lastnik merila)
Kdo lahko kalibrira?
• kalibracijski laboratoriji (ki ponujajo storitve na trgu)
• nacionalni laboratorij (potrjen s strani države)
24. Elementi meroslovnega sistema v podjetju (naštej vse pomembne elemente!).
• osebje
• merilna oprema
• merilni prostori z ustreznimi pogoji
• merilne metode in postopki
• obvladovanje stroškov
• zapisi
25. Osebje v meroslovnem sistemu: kakovostni parametri.
• izbira (znanje, izkušnje, psihofizične lastnosti, vestnost, koncentracija)
• usposabljanje za specifične naloge
• vzpostavitev sistema nadzora
• periodično izobraževanje
• pristojnosti in odgovornosti
• stimulacija in motivacija
26. Merilna oprema v meroslovnem sistemu: kakovostni parametri.
• izbira (namen, merilno območje, točnost, stopnja avtomatizacije, ekonomski parametri)
• označevanje (enolična razpoznava, status)
• pravilna uporaba (navodila, pristojnosti, odgovornosti)
• vzdrževanje
• metrološki pregledi in kalibracija
• shranjevanje
27. Merilni prostor v meroslovnem sistemu: kakovostni parametri.
• izbira (glede na potrebe meroslovnega nadzora - stroj, delavnica, merilnica, laboratorij )
• določitev potrebnih pogojev (čistoča, temperatura, vlaga, …)
• instalacije (elektrika, klima, računalniška mreža, ….)
• vzdrževanje
• nadzor pogojev (npr. meritve temperature)
• varovanje posebnih prostorov (shramba opreme, prostori s posebnimi pogoji, prostori za zapise, prostori
s posebno opremo, …)
28. Merilne metode in postopki v meroslovnem sistemu: kakovostni parametri.
• izbira (glede na vrsto meritve, potrebno točnost, obliko rezultata, pogostost meritev, potrebno hitrost
meritve)
• izdelava oz. pridobitev postopkov (npr. standardni postopek)
• distribucija na merilna mesta
• izobraževanje uporabnikov
• načela pri izdelavi: enostavnost uporabe, jasnost, enolično določeni
• zapisi meritev, prilagojenost uporabniku
29. Meroslovni zapisi v meroslovnem sistemu: kakovostni parametri.
• standardni element sistema kakovosti
• v skladu s sistemskimi postopki za izdelavo, shranjevanje, …
• enostavni, nedvoumni in razumljivi
• kratki in jedrnati
• po možnosti na vnaprej pripravljenih obrazcih ali računalniških predlogah
• transparentni
30. Definicija metra.
Osnovna enota 1 meter je dolžina, ki jo prepotuje svetloba v vakuumu v času 1:299.792.458 sekunde.
31. Referenčna temperatura.
- navedi referenčno temperaturo za merjenje dolžin:
Referenčna temperatura za merilna sredstva in merjence znaša 20 °C.
- napiši enačbo za izračun temperaturnega raztezka:
Raztezek (skrček) je odvisen od velikosti spremembe temperature, dolžine opazovanega predmeta in od lastnosti
materiala, ki jo imenujemo temperaturna razteznost. Podan je z enačbo: ∆L = α⋅L⋅∆T
∆L - raztezek materiala
α - linearna temperaturna razteznost materiala
L - dolžina opazovanega (merjenega predmeta)
∆T - sprememba temperature
32. Navedi in skiciraj ravninske in prostorske koordinatne sisteme.
33. Odstopanja oblike in lege.
- naštej odstopanja oblike in lege, razdeli v skupine in pripiši simbole za označevanje
Oblika – odstopanja od idealne oblike (elementov na obdelovancu)
• premost
• ravnost
• valjnost
• krožnost
• oblika poljubne linije
• oblika poljubne ploskve
Lega – odstopanja od idealne lege (elementov na obdelovancu)
• vzporednost
• pravokotnost
• kotnost (nagib)
• položaj (pozicija)
• sosrednost/soosnost
• somernost
• tek (krožni, čelni, splošni)
• zbirni tek
34. Opredmetene mere: naštej vrste končnih meril.
• Vzporedna končna merila – merilne kladice
• Merilne palice (krožni prerez)
• Krogelna končna merila
• Merilni valjčki
• Stopničasta končna merila
• Kotna končna merila
35. Opredmetene mere: navedi področja uporabe merilnih kladic po razredih (K, 0, 1, 2).
• kakovostni razred K: kot referenčni etaloni za umerjanje kladic nižjega razreda in v posebnih primerih
za nastavljanje primerjalnih mer pri zelo preciznih meritvah;
• kakovostni razred 0: kot delovni etaloni v merilnicah, primerjalni etaloni za preizkušanje merilnih
delov z majhno toleranco, nastavitveno merilo za merilno opremo; uporabljamo jih v proizvodnji in
kontroli;
• kakovostni razred 1: kot delovni etaloni in kalibri srednje točnosti za merilnice, obdelovalne stroje in
naprave;
• kakovostni razred 2: kot nastavitveni in delovni etaloni na obdelovalnih strojih, napravah itd.
36. Opredmetene mere: naštej dolžinske mere z delitvijo.
Sistemi z digitalno inkrementalno opredmeteno mero, Fotoelektrični merilni sistem, Moirejeve črte, Phocosyn
sistem, Sistemi z digitalno absolutno opredmeteno mero, Sistemi z analogno opredmeteno mero (Induktosyn
sistem), Črtne merilne letve klasične izvedbe.
37. Merilna oprema: osnovna shema razdelitve.
38. Razdelitev merilnih sredstev za merjenje dolžin po namenu in uporabi.
Delitev glede na mesto uporabe:
- merilna sredstva na stroju
- merilna sredstva ob stroju
- merilna sredstva v proizvodni liniji
- merilna sredstva v merilnicah in laboratorijih
Delitev glede na zajemanje in prikaz merilne vrednosti:
- analogna
- digitalna
Delitev glede na stopnjo avtomatizacije:
- ročna z ročnim zapisom rezultatov
- ročna z možnostjo prenosa rezultatov v računalnik
- avtomatizirana (avtomatizirana meritev in preračun rezultatov)
Delitev glede na merilne naloge:
- merjenje dimenzij
- merjenje kotov
- merjenje oblik
- merjenje lege
- kombinirana
Delitev glede na koordinatni sistem:
- enokoordinatna
- dvokoordinatna
- trikoordinatna
Delitev glede na namen uporabe:
- namenska
- univerzalna
39. Naštej ročne merilne instrumente za merjenje dolžin.
Tračno merilo, ravnilo, pomično merilo, vijačno merilo…