Upload
hans-goethe
View
82
Download
5
Embed Size (px)
DESCRIPTION
kuikuliolololčiolč
Citation preview
Predstavitev predmeta
Meroslovje in kakovostMeroslovje in kakovost
Vsebina predmeta
Vrednotenje merilne negotovosti
Etalonske baze, mednarodna primerljivost merilnih rezultatov
Cilji in vsebina meroslovja, panoge, meroslovni sistemi
Sledljivost in umerjanje merilnih sredstev
Ureditev merilnih zmogljivosti in integracija merilne tehnike v proizvodnjo
Pojmovanje kakovosti proizvodov in storitev, cilji zagotavljanjakakovosti, celovito obvladovanje kakovosti
Meroslovje in kakovost
Predstavitev predmeta
Meroslovje in kakovostMeroslovje in kakovost
Vsebina predmeta
Ugotavljanje skladnosti (z evropskimi direktivami, nacionalno regulativo, standardi in ostalimi normativnimi dokumenti))
Zahteve standardov kakovosti /vodenja (ISO 9001, ISO/IEC 17025, ISO TS 16949 …)
Uvajanje sistema zagotavljanja kakovosti; dokumentacija in zapisi
Certifikacija, akreditacija in kontrola
Osnovna orodja za upravljanje kakovosti
Stroški kakovosti
Meroslovje in kakovost
Predstavitev predmeta
Študijska literatura
B. Ačko: Osnove meroslovja in merjenje dolžinA. Šostar: Management kakovosti
Zapiski predavanj (kopije), dostopni na spletni strani
Vaje
10 ur laboratorijskih vaj po dogovoru z dr. Andrejem Godino
Domače naloge
2 nalogi na vajah
Seminarska naloga
Inženirska orodja – meritve dolžin
Predstavitev predmeta
Izpit
Ocena je sestavljena iz:
- Ocena domačih nalog (20 %) - Ocena seminarske naloge (30 %)- Pisni in ustni izpit (50 %)
Spletna stran Laboratorija za tehnološke meritve
www.ltm.fs.uni-mb.si
Inženirska orodja – meritve dolžin
Zgodovina meroslovja
PrazgodovinaPrazgodovina
Dolžinske mere posnete po delih in zmogljivostih človeškega telesa (prsti, lakti, komolci, koraki, dnevi hoje, itd.)
Merili so dolžino, čas in maso, najverjetneje pa tudi volumen
Meritve časa vezane na astronomske pojave (našli so 30.000 let star lunin koledar, vrezan na kos kosti)
Maji so uporabljali za merjenje časa človeško telo (dan razdeljen na 20 ur, ura na 72 minut, minuta na 72 sekund – sekunda je ustrezala pulzu človeškega srca)
Meroslovje in kakovost
Zgodovina meroslovja
PrazgodovinaPrazgodovinaO nekaterih prazgodovinskih meritvah lahko sklepamo na osnovi meritev, ki jih še danes izvajajo nekatera primitivna (starodavna) plemena:
Meritve volumna s polovico lupine kokosovega oreha (pribl. 1 liter) v osrednji Afriki Meritve količine žita s košarami različnih velikosti v vzhodni Afriki
Merjenje mase z enoto “rama” – kolikor lahko človek nese na eni rami
Merjenje oddaljenosti z enoto “kokodakanje kokoši” na Borneu –razdalja na katero se sliši kokodakanje kokoši (na enak način uporabljajo plemena v nekaterih predelih Indije “mukanje krave”)
Meroslovje in kakovost
Zgodovina meroslovja
AntikaAntikaPrve meroslovne zapise najdemo v Svetem pismu stare zaveze (domnevajo, da izvirajo pribl. iz leta 700 p. n.š.)
Prvo in organizirano meroslovje je nastalo v močnih in kulturno razvitih ter dobro organiziranih državahMerjenje so zahtevali razvita trgovina, nanjo vezana številna potovanja ter morjeplovstvo in poslovanje državne oblasti
Več kot 6000 let stari sledovi pričajo, da so ob Evfratu in Tigrisurazvili in 2000 let vzdrževali 160 km dolg namakalni sistem (kar ne bi bilo mogoče brez dobro razvitega zemljemerstva in drugih merilnih disciplin)
Meroslovje in kakovost
Zgodovina meroslovja
AntikaAntikaBabilonci so imeli prvi v zgodovini človeštva enoten merski sistem, ki ga je predpisal vladar
Na območju Babilona so izkopali “pramero” za dolžino, izdelano 2000 let pred našim štetjem (bakrena palica dolžine 110,35 cm z maso 41,5 kg; na tej palici so zareze, ki so definirale takrat predpisane dolžinske mere)
Trgovina je mersko tradicijo visoko razvitih kultur ob Evfratu in Tigrisu prenesla naprej na Egipčane in Feničane, kasneje pa tudi na Grke
Meroslovje in kakovost
Zgodovina meroslovja
AntikaAntikaEgipčani so imeli dobro organizirano službo faraonskih merilnih uradov in so strogo so strogo kaznovali s telesnimi kaznimi trgovce, ki so goljufali pri tehtanju
• poznali so tehtnico, ki so jo hranili v svetiščih
• sistem dolžinskih mer je temeljil na merah človeškega telesa(dlan, laket in čevelj)
• čas so merili glede na položaj sonca in velikost sence
• izdelali so sončne ure (npr. obeliski); najstarejša je nastala v letih1000 do 800 pr. n. Š
• izumili so tudi vodno uro (vedro z luknjico in označbami)
Meroslovje in kakovost
Zgodovina meroslovja
AntikaAntikaV stari Grčiji so mere in merjenje sodili v državno službo. Goljufanje pri merjenju so kaznovali mnogo strožje kot danes.
• večji del merskih enot so prevzeli od Egipčanov in jih predali Rimljanom
• kontrolorji so se imenovali »metronomousi«
• pramere so bile shranjene in zavarovane na Akropoli
• Arhimed (287–212 pr. n. š.) je teoretično obdelal tehtnico s teorijovzvodov; s principom, imenovanim Arhimedov zakon, je merilspecifične teže raznih snovi
• Eratosten (276–194 pr. n. š.) je s preprostimi sredstvi izmerilobseg zemeljske krogle.
Meroslovje in kakovost
Zgodovina meroslovja
AntikaAntikaStara Grčija (nadaljevanje)
• nadaljevali so razvoj sončnih ur – palico, ki meče senco, so imenovali“gnomon” – od takrat je veda o sončnih urah “gnomonika”
• astronom Hiparh (ok. 190–120 pr. n. št.) je razdelil leto na 365 dni in 1/300 dneva, izdelal pa je tudi prvi astrolabij, pripravo, s katero je lahko določil čas in položaj zvezd
Meroslovje in kakovost
Zgodovina meroslovja
AntikaAntikaRimljani so okrog 300 let pr. n. š. veliko uporabljali grške mere, imeli pa so tudi lastni sistem mer in uteži, ki so ga zelo negovali
• normirane dolžinske mere so skrbno čuvali na Kapitolu, kopije pa so vzidali v javne zgradbe, tako da so jih državljanilahko uporabljali
• dolžinske mere rimskega čevlja (0,2959 m) iz različnih krajevimperija so odstopale od osnovne vrednosti manj od 0,1 mm
• mere in njihovo rabo so v starem Rimu nadzirali “edili”,ki so bili pristojni tudi za prirejanje javnih iger
• rimski sistem uteži se je ohranil vse do uvedbe metrskega sistema
Meroslovje in kakovost
Zgodovina meroslovja
AntikaAntikaRim (nadaljevanje)
• enota za večje dolžine (razdalje) je bila milja;beseda prihaja iz izraza mille passus, ki je pomenil 1000 dvojnih korakov
• ceste so merili s posebnimi vozovi s števci obratov koles
• pri merjenju časa niso nikoli dosegli učiteljev Grkov
• zapisi poročajo o potovalnih sončnih urah in o kombiniranihsončno-vodnih urah
Meroslovje in kakovost
Zgodovina meroslovja
AntikaAntikaTudi za meroslovje velja, da je bilo z nastopom krščanstva zavrženo marsikatero dognanje grške znanosti in človeštvo je začelo svoje znanje o svetu in naravi črpati iz ene same knjige, iz Svetega pisma
Večina pridobitev starih narodov je bilo pozabljenih, takratne vedepa so našle zavetje pri Arabcih, ki so v svoj jezik prevedli vsa pomembna dela grških učenjakov
Meroslovje in kakovost
Zgodovina meroslovja
Srednji vek in fevdalizemSrednji vek in fevdalizemna področju mer in sploh meroslovja je vladala velika zmešnjava
leta 864 se pojavi beseda “etalon” (v frankovskem kraljestvu – po njih so se morala ravnati vsa mesta in pokrajine)nekaj desetletij kasneje se spet pojavi vsesplošna zmešnjava, ki traja do 19. stoletjapisni viri pripovedujejo o tem, da je recimo samo badenskapokrajina imela še okrog leta 1800 kar 112 različnih »vatlov«, 92 površinskih mer, 65 mer za les, 163 mer za žito, 123 različnih veder itd.
Meroslovje in kakovost
Zgodovina meroslovja
Srednji vek in fevdalizemSrednji vek in fevdalizempodobno kot nekdaj Babilonci in Egipčani so tudi v srednjem veku mere povzeli po dimenzijah človeškega telesa (vatli, lakti, pedi, sežnji, palci, klaftre in čevlji)
leta 1324 je angleški kralj Edvard II. določil dimenzijo palca -angleške cole (skupna dolžina treh ječmenovih zrn, ki jih je Edvard osebno izbral iz sredine suhega in zrelega ječmenovega klasa)
posamezna mesta in trgi so imeli vzorce svojih mer na javnih mestih (vgrajeni so bili v cerkvene zidove, pri samostanskih vratih ali pa so bili postavljeni pri mestnih hišah)leta 1101 je Henrik I. Angleški uvedel dolžinsko mero jard (razdalja od njegovega nosu do konca palca na njegovi iztegnjeni roki)
Meroslovje in kakovost
Zgodovina meroslovja
Srednji vek in fevdalizemSrednji vek in fevdalizemza merjenje časa so še vedno uporabljali sončne, vodne in peščene ure, pojavile pa so se tudi ure na zgorevanje (sveče, oljne svetilke)
ob koncu 13. oz. začetku 14. stol. so izumili pogon s sistemom zobatih koles in sledil je izum mehanske ure (kazanje absolutnega časa ni bilo več odvisno od vremena) kmalu so ure poleg odštevanja celih ur in četrtin kazale še različne koledarske čase, kot so datumi, tedni, lunine mene in meseci, pa tudi premikanje zvezd in planetov (od začetka rabe mehanskih ur izvirata tudi pojem in navada »akademskih petnajst minut«. Ker namreč takratne mehanske ure niso bile tako točne kot sončne, so se pojavljale razlike do petnajst minut. Profesorji na univerzah tistega časa so zato počakali s svojimi predavanji za »akademsko četrt«. Ta navada se je na univerzah obdržala vse do danes)
Meroslovje in kakovost
Zgodovina meroslovja
Srednji vek in fevdalizemSrednji vek in fevdalizemod 1100 do 1800 je meroslovna znanost zelo napredovala predvsem na področju razvoja merilnih instrumentov – od primitivnih meril do električnih pretvornikov
predvsem po letu 1600 je opazen razvoj sistematičnih raziskovalnih metod (povečana potreba po vedno občutljivejših in posledično točnejših merilnih instrumentih)razvoj znanosti na področju mehanike je omogočil izboljšave mehanskih komponent instrumentov (npr. izboljšava urnih mehanizmov; pojav žepnih ur in kronometrov s sekundno točnostjo)pojavijo se naprave za merjenje natezne trdnosti materialovmed 1600 in 1800 intenzivne raziskave na področju magnetizma in električnih pojavov
Meroslovje in kakovost
Zgodovina meroslovja
Srednji vek in fevdalizemSrednji vek in fevdalizemzametki termometrije (merjenje temperature in snovanje temperaturnih skal), higrometrije (meritve vlažnosti), psihometrije (merjenje atmosferske vlage z dvema termometroma) in anemometrije (merjenje hitrosti fluidov, predvsem hitrost vetra).
razvoju prvih avtomatov je sledil razvoj in izdelava mehanskih računskih strojev (Pascal, Moreland in Leibniz)
o serijski proizvodnji poceni instrumentov v tem obdobju ne moremo govoriti
Meroslovje in kakovost
Zgodovina meroslovja
Devetnajsto stoletjeDevetnajsto stoletje1799 – Alessandro Volta izumi preprosto napravo, ki je pospešila razvoj znanosti in instrumentacije – elektromehanska galvanska celica (predhodnica suhih celic, današnjih baterij)do 1830 – razvoj električnih telegrafov za prenos informacij na daljavo v obliki električnih impulzov (v bistvu eden prvih primerov digitalnega procesiranja z uporabo binarne informacije) Samuel Morse leta 1844 razvije najbolj znano binarno simbolno kodo (ta izum je pripomogel k razvoju elektromagnetnih zakonov in omogočil gradnjo relejev, stikal, zvočnikov in približno petdeset let pozneje tudi telefonov)
Meroslovje in kakovost
Zgodovina meroslovja
Devetnajsto stoletjeDevetnajsto stoletjevzporedni razvoj električnih merilnih instrumentov - elektroskopi z zlatimi lističi, galvanometri, elektrostatični voltmetri, vatmetri
postavljene so osnove za razvoj osciloskopa, pa tudi nasploh za razvoj elektronskih naprav
pojav zametkov sodobnih senzorjev
odkritje termoelektričnega efekta (termočleni), interakcije med mehansko napetostjo in električnim uporom (merilniki mehanskih napetosti), elektrooptičnih in elektrokemičnih zakonov ter optomagnetizma in piezoelektričnih efektov
Meroslovje in kakovost
Zgodovina meroslovja
Devetnajsto stoletjeDevetnajsto stoletjepojavi se možnost zaznavanja nevidnega dela elektromagnetnega spektra (kvantificirali so npr. infrardeče sevanje, proti kocu stoletja pa je Callendar izmeril toplotno sevanje Lune)
naprave, ki so jih uporabljali za telegrafijo in telefonijo, so preuredili v merilnike pretokov, detektorje kovin in detektorje razpokproti koncu stoletja sta dobili inženirska znanost in praksa mednarodne razsežnostipojavila se je potreba po mednarodnih etalonih za fizikalne veličine - to je vodilo do globalnih sporazumov in potrebe po uvedbi metrskega sistema (1875 je bila podpisana Metrska konvencija)
Meroslovje in kakovost
Zgodovina meroslovja
Dvajseto stoletje Dvajseto stoletje –– doba elektronike in doba elektronike in informacinformac. tehnologij. tehnologijznatno se je povečal ritem razvoja instrumentacije
na področju elektronike je pomemben razvoj termionske diode(1904) in kasneje do ojačevalne triode (1907).
l. 1940 so se pojavili računalniki z elektronkami, ki so zamenjali elektromehanske računske stroje
l. 1947 so izumili ojačevalni tranzistor, ki je znatno povečal možnosti procesiranja informacijV prvi svetovni vojni (1914–1918) so se razvile radiokomunikacije
V drugi svetovni vojni (1939–1945) so razvili radarske sisteme, merilnike za orožje, vodene bombe, upravljalne naprave za letala itd., v katerih so bili kritičen sestavni del instrumenti
Meroslovje in kakovost
Zgodovina meroslovja
Dvajseto stoletje Dvajseto stoletje –– doba elektronike in doba elektronike in informacinformac. tehnologij. tehnologijpo l. 1920 se je začel razvoj senzorjev (npr. Faradayev uporovni merilnik mehanskih napetosti)pomemben je razvoj laserjev in polprevodnikov
elektronika je omogočila eksploziven razvoj elektronskih računalnikov, kar je omogočilo nesluten razmah informacijskih tehnologihrazvoj diode s sevanjem svetlobe (light-emitting diode – LED) in kasneje zaslonov s tekočimi kristali (liquid crystal display – LCD) je omogočil izdelavo poceni merilnih instrumentov brez mehanskega prenosa merilne veličine na kazalec
Meroslovje in kakovost
Zgodovina meroslovja
Dvajseto / enaindvajseto stoletjeDvajseto / enaindvajseto stoletjerazvoj mikroprocesorjev v 70. letih 20. stol. je omogočil izdelavo mikroračunalnikov in njihovo integracijo v merilne instrumente
instrumenti z mikroračunalniki imajo poleg funkcije merjenja še funkcije samonastavitev, samoumerjanja ter preračuna in prenosa merilnih podatkov (ti instrumenti so pospešili tudi razvoj programske opreme za obdelavo merilnih signalov)
Današnji razvoj merilne tehnike :• izboljšanje točnosti in zanesljivosti meritev• neodvisnost od zunanjih motenj (robustnost)• avtomatizacija ter obdelava in predstavitev merilnih podatkov• zniževanje cene instrumentov - možnosti množične uporabe
Meroslovje in kakovost
Osnove meroslovja
Vsebina in poslanstvo meroslovjaVsebina in poslanstvo meroslovja
Meroslovje je znanost o merjenju. Služi kot znanstvena podlaga pri razvoju merilnih naprav in metod. Ima tri glavne naloge:
realizacijo merskih enot s pomočjo znanstvenih metod (npr. realizacija metra s pomočjo laserskega žarka)
definiranje mednarodno priznanih merskih enot (npr. m, kg, s, …)
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)
Meroslovje in kakovost
Osnove meroslovja
Vsebina in poslanstvo meroslovjaVsebina in poslanstvo meroslovja
Osnovna cilja meroslovja:
nadzor nad meritvami v prometu blaga in storitev
primerljivost meritev
Cilja sta dosegljiva ob primerni organiziranosti meroslovnega sistema na mednarodni, regionalni in nacionalni ravni
Meroslovje in kakovost
Osnove meroslovja
Kategorije meroslovjaKategorije meroslovja
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
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
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
Meroslovje in kakovost
Osnove meroslovja
MEROSLOVJE (znanost o merjenju)
Zakonsko
Znanstveno
Industrijsko
Meroslovje in kakovost
Znanstveno in industrijsko meroslovje
Skupna obravnavaSkupna obravnavaindustrijsko meroslovje nujno potrebuje podporo znanstvenega za zagotavljanje mednarodne primerljivosti meritev na najvišji točnostni ravni
Meroslovje in kakovost
Znanstveno in industrijsko meroslovje
PodroPodroččja in ja in podpodropodpodroččjaja (po klasifikaciji EURAMET)(po klasifikaciji EURAMET)
Meroslovje in kakovost
Znanstveno in industrijsko meroslovje
PodroPodroččja in ja in podpodropodpodroččjaja (po klasifikaciji EURAMET)(po klasifikaciji EURAMET)
Meroslovje in kakovost
Znanstveno in industrijsko meroslovje
PodroPodroččja in ja in podpodropodpodroččjaja (po klasifikaciji EURAMET)(po klasifikaciji EURAMET)
Meroslovje in kakovost
Znanstveno in industrijsko meroslovje
PodroPodroččja in ja in podpodropodpodroččjaja (po klasifikaciji EURAMET)(po klasifikaciji EURAMET)
Meroslovje in kakovost
Znanstveno in industrijsko meroslovje
PodroPodroččja in ja in podpodropodpodroččjaja (po klasifikaciji EURAMET)(po klasifikaciji EURAMET)
Meroslovje in kakovost
Znanstveno in industrijsko meroslovje
PodroPodroččja in ja in podpodropodpodroččjaja (po klasifikaciji EURAMET)(po klasifikaciji EURAMET)
Meroslovje in kakovost
Znanstveno in industrijsko meroslovje
PodroPodroččja in ja in podpodropodpodroččjaja (po klasifikaciji EURAMET)(po klasifikaciji EURAMET)
Meroslovje in kakovost
Znanstveno in industrijsko meroslovje
PodroPodroččja in ja in podpodropodpodroččjaja (po klasifikaciji EURAMET)(po klasifikaciji EURAMET)
Meroslovje in kakovost
Znanstveno in industrijsko meroslovje
PodroPodroččja in ja in podpodropodpodroččjaja (po klasifikaciji EURAMET)(po klasifikaciji EURAMET)
Meroslovje in kakovost
Znanstveno in industrijsko meroslovje
SledljivostSledljivost Definicija enote
(m, kg, s, A, K, mol, cd)
Tuji primarni etaloni Nacionalni primarni etalon
Industrijski etaloni
Meritve
Referenčni etaloni
BIPM (Buireau International des Poids et Mesures)
Primarni laboratoriji (nacionalni meroslovni inštituti«)
Akreditirani laboratoriji
Podjetja
Končni uporabniki
Nacionalna meroslovna infrastruktura
Meroslovje in kakovost
Znanstveno in industrijsko meroslovje
EtaloniEtaloni
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
etalon
Meroslovje in kakovost
Znanstveno in industrijsko meroslovje
EtaloniEtaloniPOMEMBNO!POMEMBNO!
Etalon ni posebna vrsta merilnega instrumenta ali sistema, pač pa je pomemben namen uporabe
Etalona ne uporabljamo za merjenje, pač pa kot referenco za ugotavljanje meroslovnih karakteristik merilnih instrumentov in za nastavljanje referenčnih mer na instrumentu (npr. pri primerjalnem merjenju)
Meroslovje in kakovost
Znanstveno in industrijsko meroslovje
EtaloniEtaloni
Primeri:- etalon mase 1 kg (utež),- etalonski upor 100 Ω,- etalonski ampermeter,- cezijev etalon frekvence,- standardna vodikova elektroda,- merilna kladica.
etalon
Meroslovje in kakovost
Znanstveno in industrijsko meroslovje
EtaloniEtaloniMednarodni etalonje etalon, ki je z mednarodnim dogovorom priznan, da se uporablja kot mednarodna podlaga za ugotavljanje vrednosti drugih etalonovzadevne veličine
Nacionalni etalonje etalon, ki je z državnim odlokom priznan kot podlaga za ugotavljanje vrednosti drugih etalonov zadevne veličine v državi
Primarni etalonje etalon, ki je izbran ali vsesplošno priznan, da ima največjo meroslovno kakovost, in katerega vrednost je sprejeta brez sklicevanja na druge etalone iste veličine
Meroslovje in kakovost
Znanstveno in industrijsko meroslovje
EtaloniEtaloniSekundarni etalonje etalon, katerega vrednost se ugotovi primerjalno s primarnim etalonom iste veličine
Referenčni etalonje etalon, na splošno največje meroslovne kakovosti, ki je na voljo na danem kraju ali v dani organizaciji in je osnova za merjenje na tem mestu
Delovni etalonje etalon, ki se ponavadi uporablja za umerjanje ali preverjanjeopredmetenih mer, merilnih instrumentov ali referenčnih materialovDelovni etalon se ponavadi umerja z referenčnim etalonom
Meroslovje in kakovost
Znanstveno in industrijsko meroslovje
EtaloniEtaloniPosredniški etalon
je etalon, ki se uporablja kot posrednik pri primerjavi etalonov.
Kadar primerjalna naprava ni etalon, se uporablja izraz posredniška naprava.
Prenosni etalon
je etalon, včasih posebne izvedbe, namenjen za prenos med različnimi kraji.
Primer: prenosni cezijev etalon frekvence z baterijskim napajanjem
Meroslovje in kakovost
Znanstveno in industrijsko meroslovje
Umerjanje (Umerjanje (kalibracijakalibracija))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
etalon
indikacija instrumenta
Meroslovje in kakovost
Znanstveno in industrijsko meroslovje
Umerjanje (Umerjanje (kalibracijakalibracija))Umerjanje (kalibracija) merilnega instrumenta je osnovno orodje za zagotavljanje sledljivosti meritveUmerjanje (kalibracija) je ugotavljanje meroslovnih karakteristik merilnega instrumenta s pomočjo primerjave z etaloni
Na osnovi rezultatov umerjanja (kalibracije) se lahko uporabnik odloča o ustreznosti (uporabnosti) merilnega instrumenta za določeno merilno nalogoZa umerjanje (kalibracijo) so trije glavni razlogi:
– da ugotovimo točnost razbirkov na merilnem instrumentu,
– da zagotovimo zanesljivost merilnega instrumenta (zaupanje),
– da zagotovimo ustrezen periodični nadzor nad merilnim instrumentom
Meroslovje in kakovost
Znanstveno in industrijsko meroslovje
Mednarodna organizacijaMednarodna organizacijaMetrska konvencijaMetrska konvencija
Dne 20. maja 1875 je bila v Parizu diplomatska konferenca o metru, na kateri je 17 vlad podpisalo dogovor Metrska konvencija
Podpisniki so se odločili, da bodo ustanovili in financirali stalni znanstveni inštitut Mednarodni urad za uteži in mere (BIPM –Bureau International des Poids et Mesures)
Meroslovje in kakovost
Znanstveno in industrijsko meroslovje
Mednarodna organizacijaMednarodna organizacijaMetrska konvencijaMetrska konvencija
Poslanstvo BIPM je zagotavljanje mednarodnega poenotenja in posledično primerljivosti meritev. Iz tega poslanstva izhajajo naslednje naloge:• snovanje in vpeljevanje osnovnih etalonov in meril za merjenje
osnovnih fizikalnih veličin in vzdrževanje mednarodnih etalonov(prototipov veličin),
• izvedba primerjav (komparacij) nacionalnih in mednarodnihetalonov,
• zagotavljanje koordinacije ustreznih merilnih tehnik,• izvedba in koordinacija meritev osnovnih fizikalnih konstant
Meroslovje in kakovost
Znanstveno in industrijsko meroslovje
Mednarodna organizacijaMednarodna organizacijaMetrska konvencijaMetrska konvencija
BIPM deluje pod nadzorom Odbora za uteži in mere CIPM, ki ga upravlja Generalna konferenca o utežeh in merah CGPM
CGPM je sestavljena iz predstavnikov vlad držav podpisnic Metrske konvencije in opazovalcev pridruženih članic (leta 2007 je bilo 51 polnopravnih in 22 pridruženih članic)
Meroslovje in kakovost
Znanstveno in industrijsko meroslovje
Mednarodna organizacijaMednarodna organizacijaNacionalni meroslovni inNacionalni meroslovni inšštitutitituti
Nacionalni meroslovni inštitut (National Metrology Institute – NMI) je ustanova, ki je z državnim odlokom zadolžena za razvoj in vzdrževanje nacionalnih etalonov za eno ali več veličin (po definiciji EURAMET)
NMI predstavlja državo v mednarodnem prostoru in skrbi za komunikacijo z nacionalnimi meroslovnimi inštituti drugih držav, z regionalnimi meroslovnimi organizacijami (RMO; npr. Euromet v Evropi) in z BIPMNacionalni meroslovni inštituti tvorijo hrbtenico mednarodne meroslovne organizacije
Meroslovje in kakovost
Znanstveno in industrijsko meroslovje
Meroslovje in kakovost
Mednarodna organizacijaMednarodna organizacija Metrska konvencija
1875 Diplomatska
pogodba
Generalna konferenca o merah in utežeh(CGPM)
Sestane se vsaka 4 leta Člani so delegati vseh držav članic
Pridružene članice CGPM
Vlade držav članic
Mednarodni odbor za mere in uteži(CIPM)
Tvori ga 18 posameznikov, ki jih izvoli CGPM
Nadzira ga BIPM
Sestaja se letno na BIPM
Mednarodne organizacije
CIPM MRA
Nacionalni meroslovni
inštituti
Svetovalni odbori(Consultative committees – CCs)
Deset CC-jev*, ki jih običajno vodi član CIPM;
Sestavljajo jih predstavniki nacionalnih meroslovnih inštitutov in ostali eksperti;
Svetujejo CIPM, obdelujejo tehnične zadeve in igrajo pomembno vlogo v CIPM MRA**
Mednarodni urad za mere in uteži(BIPM)
Mednarodni center za meroslovje
Laboratoriji in uradi v Sèvresu pri Parizu (leta 2007 zaposlenih okrog 70 ljudi z vsega sveta,
proračun preko 10 milijonov Evrov)
* Svetovalni odbori (CC-ji) CCEM: električne veličine in magnetizem CCPR: fotometrija in radiometrija CCT: termometrija CCL: dolžina CCTF: čas in frekvenca CCRI: ionizirajoče sevanje CCU; enote CCM: masa in izvedene veličine CCQM: količina snovi CCAUV: akustika, ultrazvok in vibracije
** CIPM MRA (Mutual Recognition Arrangement) Dogovor o medsebojnem priznavanju nacionalnih merilnih etalonov ter kalibracijskih in merilnih certifikatov, ki jih izdajajo nacionalne meroslovne institucije
Dogovor je po pooblastilu iz Metrske konvencije pripravil Mednarodni odbor za uteži in mere (CIPM) leta 1999
(do leta 2007 je dogovor podpisalo 67 nacionalnih meroslovnih inštitutov; tudi Slovenija)
Znanstveno in industrijsko meroslovje
Mednarodna organizacijaMednarodna organizacijaPrimarni laboratorijiPrimarni laboratoriji
Primarni laboratorij je imenovani laboratorij, ki:• je mednarodno priznan za realizacijo osnovne meroslovne enote na
primarni ravni ali izvedene enote na najvišji dosegljivi mednarodniravni,
• izvaja mednarodno priznane raziskave na področju določeneveličine in specifičnih podpodročjih, vezanih na to veličino,
• vzdržuje in razvija enoto, za katero je pristojen, z vzdrževanjem inrazvojem primarnih etalonov,
• sodeluje v medlaboratorijskih primerjavah (interkomparacijah) nanajvišji mednarodni ravni.
Primarne laboratorije določi NMI v skladu z meroslovnim planom dejavnosti za različna meroslovna področja in z meroslovno politiko države
Meroslovje in kakovost
Znanstveno in industrijsko meroslovje
Mednarodna organizacijaMednarodna organizacijaReferenReferenččni laboratorijini laboratoriji
Referenčni laboratorij je imenovani laboratorij, ki je sposoben umerjati (kalibrirati) določeno veličino na najvišji točnostni ravni v državi s sledljivostjo na primarni laboratorij
Meroslovje in kakovost
Znanstveno in industrijsko meroslovje
Mednarodna organizacijaMednarodna organizacijaAkreditirani laboratorijiAkreditirani laboratoriji
Akreditiran laboratorij ima priznanje tretje stranke(akreditacijskega organa) o tehnični usposobljenosti, zagotavljanju kakovosti in neodvisnostiAkreditirani so lahko javni ali zasebni laboratoriji
Akreditacija je podeljena na osnovi ocenjevanja in periodičnega nadzora laboratorija; zahteve za akreditacijo laboratorijev so podane v mednarodnem standardu ISO/IEC 17025
Akreditacija je prostovoljna, vendar pa številni evropski organi oblasti (npr. ministrstva) zagotavljajo kakovost preskuševalnih in kalibracijskih laboratorijev znotraj svojih sektorjev z zahtevo po akreditaciji
Meroslovje in kakovost
Znanstveno in industrijsko meroslovje
Evropska organizacijaEvropska organizacijaEURAMETEURAMET
EURAMET (European Association of National Metrology Institutes) je evropska organizacija za sodelovanje med evropskimi nacionalnimi meroslovnimi inštituti (ustanovljena l. 1983 z imenom EROMET)L. 2007 je bilo polnopravnih članic 34 (tudi Slovenija)
EURAMET je osrednja organizacija za meroslovje v Evropi, je zainteresirana stranka Evropske komisije in upravlja projekte EU, ki so v interesu skupnega trga
Osnova sodelovanja je izvedba skupnih projektov, ki se nanašajo na raziskovanje, medlaboratorijske primerjave (interkomparacije) in študije o sledljivosti meritev
Meroslovje in kakovost
Znanstveno in industrijsko meroslovje
Evropska organizacijaEvropska organizacijaEvropska akreditacija Evropska akreditacija –– EAEA
EA (European co-operation for Accreditation) je osrednja organizacija akreditacijskih organov v Evropi, ki je bila ustanovljena z multilateralnim sporazumom in temelji na sistemu medsebojnega strokovnega preverjanja (peer review system)
L. 2007 je bilo polnopravnih članic 34 (tudi Slovenija); 2 članici sta pridruženi, pogodbo o sodelovanju pa ima še 16 neevropskih članic
Glavni namen te organizacije je vzpostavitev principov, na osnovi katerih bi preskuse in umerjanja (kalibracije) akreditiranih laboratorijev ene države enakopravno priznavale oblasti in industrija v vseh preostalih državah članicah
Meroslovje in kakovost
Znanstveno in industrijsko meroslovje
Evropska organizacijaEvropska organizacijaEurolabEurolab
Eurolab je evropska zveza nacionalnih združenj merilnih, preskuševalnih in analitskih laboratorijev
Združuje 22 držav (2007), vključno s Slovenijo, ter okrog 2000 laboratorijev (2007)
Eurolab je prostovoljno združenje, ki predstavlja in promoviraorganizacijo laboratorijev s tehničnega in političnega vidika
Eurolab organizira delavnice in simpozije ter izdeluje tehnične članke in poročila, vezane na delovanje meroslovnih laboratorijev
Meroslovje in kakovost
Znanstveno in industrijsko meroslovje
Evropska organizacijaEvropska organizacijaEurachemEurachem
Eurachem je združenje evropskih analitskih laboratorijev
Ukvarja se z zagotavljanjem sledljivosti in kakovosti v kemiji
Eurachem sodeluje z organizacijo EURAMET predvsem na področjih ustanavljanja referenčnih laboratorijev, uporabe referenčnih materialov in sledljivosti za enoto mol
Meroslovje in kakovost
Zakonsko meroslovje
PoslanstvoPoslanstvoZakonsko meroslovje izvira iz potrebe po zagotovitvi poštenega trgovanja. Glavni cilj zakonskega meroslovja je zaščita državljanov pred posledicami napačnega merjenja:• pri uradnih in komercialnih transakcijah ter• v delovnem okolju, pri zdravju in varnosti.
Za zagotovitev zastavljenih ciljev se v zakonodaji definirajo zahteve za:• merilne instrumente,• merilne in preskuševalne metode, • predpakirane proizvode (hrana, pijače …)
Meroslovje in kakovost
Zakonsko meroslovje
TehniTehniččna funkcijana funkcijaLjudje, ki uporabljajo merilne rezultate na področju zakonskega meroslovja (npr. tehtanje v trgovini, količina natočenega goriva na bencinskem servisu, poraba vode, plina, električne energije itd.), v splošnem nimajo obsežnega meroslovnega znanja, zato vlada prevzame odgovornost za verodostojnost meritev. Merilni instrumenti morajo zagotoviti pravilnost merilnega rezultata:• pod danimi delovnimi pogoji,• ves čas uporabe instrumenta in• znotraj določenih dovoljenih pogreškov
Meroslovje in kakovost
Zakonsko meroslovje
Preventivni ukrepiPreventivni ukrepiPreden pridejo merilni instrumenti, ki se bodo uporabljali na področju zakonskega meroslovja, na tržišče, je treba izvesti preventivne ukrepe, kot sta odobritev tipa in overitev
Represivni ukrepiRepresivni ukrepiNadzor trga preprečuje nezakonito uporabo merilnih instrumentov na področjih, ki jih ureja zakonsko meroslovje
Trg nadzirajo posebej za to imenovane službe (v Sloveniji opravlja nadzor Urad za meroslovje, zanj pa je zadolžen tudi tržni inšpektorat)
Meroslovje in kakovost
Zakonsko meroslovje
Evropska harmonizacija (direktive)Evropska harmonizacija (direktive)Harmonizacija je usklajevanje nacionalnih meroslovnih predpisov in drugih zakonskih dokumentov z evropskimi direktivami
Merilni instrumenti, ki imajo evropsko odobritev tipa EEC in prvo overitev EEC, se lahko pojavljajo na trgu in se uporabljajo v vseh državah članicah EU brez nadaljnjih preskušanj in tipskih odobritev
31. marca 2004 sta Evropski parlament in Svet izdala Direktivo 2004/22/ES o merilnih instrumentih (Measuring Instrument Directive – MID). Glavni cilj te direktive je odstranitev ovir pri trgovanju z urejanjem trgovanja in uporabe definiranih merilnih instrumentov
Meroslovje in kakovost
Zakonsko meroslovje
Evropska harmonizacija (direktive)Evropska harmonizacija (direktive)Merilni instrumenti, ki jih vključuje Direktiva 2004/22/ES (MID):• vodomeri (MI-001),• plinomeri in korektorji (MI-002),• števci delovne električne energije (MI-0032),• merilniki toplotne energije (MI-004),• merilni sistemi za zvezno in dinamično merjenje količin tekočin
razen vode (MI-005),• avtomatske tehtnice (MI-006),• taksimetri (MI-007),• opredmetene mere (za veličino dolžina; MI-008),• dimenzionalni merilni instrumenti (MI-009) ter• analizatorji izpušnih plinov (MI-010)
Meroslovje in kakovost
Zakonsko meroslovje
Mednarodna organizacija (OIML)Mednarodna organizacija (OIML)Mednarodna organizacija za zakonsko meroslovje OIML (Organisation Internationale de Métrologie Légale) je bila ustanovljena leta 1955 na osnovi sporazuma z namenom, da uvede harmonizacijo postopkov na področju zakonskega meroslovja
OIML deluje na osnovi medvladne pogodbe držav članic; ima 59 polnopravnih članic (2007), ki sodelujejo v tehničnih dejavnostih, in 54 pridruženih članic, ki sodelujejo kot opazovalke
OIML izdaja mednarodna priporočila, ki nudijo državam članicam mednarodno usklajeno osnovo za vzpostavitev nacionalne zakonodaje za različne kategorije merilnih instrumentov
Meroslovje in kakovost
Zakonsko meroslovje
Evropska organizacija (WELMEC)Evropska organizacija (WELMEC)Evropska organizacija WELMEC (Western European Legal Metrology Co-operation) je bila ustanovljena leta 1990
Leta 1995 se je ime organizacije spremenilo v European Co-operation in Legal Metrology, kratica WELMEC pa je ostala; število članic je leta 2007 doseglo število 31
OIML izdaja mednarodna priporočila, ki nudijo državam članicam mednarodno usklajeno osnovo za vzpostavitev nacionalne zakonodaje za različne kategorije merilnih instrumentov
Meroslovje in kakovost
Nacionalni meroslovni sistem v RS
Upravlja ga Urad za meroslovje (MIRS)
zagotavlja meroslovno bazo za industrijo
zagotavlja sledljivost industrijskih meritev na mednarodno ravenpreko sistema nacionalnih etalonov
zagotavlja mednarodno primerljivost meritev, izvedenih v Sloveniji
Meroslovje in kakovost
Nacionalni meroslovni sistem v RS
Meroslovje in kakovost
Nacionalni meroslovni sistem v RS
Meroslovje in kakovost
Meroslovje in kakovost
Nacionalni meroslovni sistem v RS
Industrijski meroslovni sistemi
zagotavljajo ustrezno kakovostno raven meritev znotraj podjetja
zagotavljajo primerljivost meritev znotraj podjetjaskrbijo za koordinacijo z nacionalnim meroslovnim sistemomzagotavljajo sledljivost meritev na nacionalni etalon
Meroslovje in kakovost
Merilni rezultat
Merilna toMerilna toččnostnost
je ujemanje merilnega rezultata s pravo vrednostjo merjene veličine»Točnost« je kvalitativen pojem.
Izraza natančnost ne smemo uporabljati za merilno točnost!
Meroslovje in kakovost
Merilni rezultat
Ponovljivost (merilnih rezultatov)Ponovljivost (merilnih rezultatov)je ujemanje rezultatov zaporednih meritev iste merjene veličine, opravljenih pod enakimi pogoji merjenjaPogoji ponovljivosti obsegajo:- isti merilni postopek,- istega opazovalca,- isti merilni instrument,
uporabljen pod enakimi pogoji,- isti kraj,- ponavljanje v kratkem časovnem obdobjuPonovljivost se lahko izrazi količinsko z upoštevanjem raztrosa merilnih rezultatov ponovljivost
referenčna vrednost
srednjavrednost
Meroslovje in kakovost
Merilni rezultat
ObnovljivostObnovljivost (merilnih rezultatov)(merilnih rezultatov)je ujemanje merilnih rezultatov iste merjene veličine, opravljenih pri spremenjenih pogojih merjenjaSpremenjeni pogoji lahko obsegajo:- merilno načelo,- merilno metodo,- merilca,- merilni instrument,- referenčni etalon,- kraj,- pogoje uporabe,- čas.
obnovljivost
referenčna vrednost
srednja vrednost srednja
vrednost
srednja vrednost
serija meritev 1
serija meritev 2
serija meritev 3
Meroslovje in kakovost
Merilni rezultat
Eksperimentalni standardni odmikEksperimentalni standardni odmikje veličina (s), ki označuje raztros rezultatov za niz n meritev iste merjene veličine in je podana z obrazcem:
1
)(1
2
−
−=
∑=
n
xxs
n
ii
srednja vrednost
±s±2s±3sPRIMER
Meroslovje in kakovost
Merilni rezultat
(Merilni) (Merilni) pogrepogreššekekje razlika med merilnim rezultatom in pravo vrednostjo merjene veličine (merilni rezultat minus prava vrednost merjene veličine)
OdmikOdmikje razlika med vrednostjo neke veličine in njeno referenčno vrednostjo (vrednost veličine minus referenčna vrednost)V praksi je najboljši približek vrednosti veličine izmerjena vrednost, saj prave vrednosti nikdar ne poznamo.Odmik v praksi pogosto imenujemo tudi »odstopanje« ali »odstopek«.
Meroslovje in kakovost
Merilni rezultat
RV PV SV IV
RV - referenčna (nazivna) vrednostPV - prava vrednost (nepoznana) SV - srednja vrednost velikega števila meritev IV - izmerjena vrednost (nekorigirana) - odmik (v praksi): Op = IV - RV - odmik (teoretična definicija): Ot = PV - RV - (merilni) pogrešek: P = IV - PV - sistematični pogrešek: Ps = SV - PV - naključni pogrešek: Pn = IV - SV
Meroslovje in kakovost
Merilni pogreški
Merilni pogreški
Sistematični pogreški Naključni pogreškiGrobi pogreški
V splošnem se jim lahko izognemo
Določljivi Nedoločljivi
S korekcijo jih odstranimo iz
merilnega rezultata
Rezultat meritve jih ne vsebuje
Podati moramo njihovo oceno kot negotovost meritve
ob meritvenem rezultatu
Meroslovje in kakovost
Merilni pogreški
2
)11()1tg1(
)1cos/1(lcos
2
22
ϕ⋅=∆
−ϕ+=−ϕ+=
=−ϕ=−ϕ
=∆
ll
ll
ll
l
ϕ⋅≈ϕ⋅=∆ etgel
PogrePogreššekek zaradi zaradi konstrukcije merilakonstrukcije merila
PogrePogreššekek prvega redaprvega reda
PogrePogreššekek drugega redadrugega reda
Meroslovje in kakovost
Merilni pogreški
PogrePogreššekek prvega redaprvega reda
os merilaos merila
os merjencaos merjenca
os vodilaos vodila
Meroslovje in kakovost
Merilni pogreški
PogrePogreššekek drugega redadrugega reda
os vodila, os vodila, merila in merila in merjencamerjenca os vodila, os vodila,
merila in merila in merjencamerjenca
Meroslovje in kakovost
Merilni pogreški
PogrePogreššekek zaradi odstopanja smeri merjenjazaradi odstopanja smeri merjenja
PogrePogreššekek zaradi napazaradi napaččnega nega justiranjajustiranja
Meroslovje in kakovost
Merilni pogreški
PogrePogreššekek pri razbiranju (paralaksa)pri razbiranju (paralaksa)
Meroslovje in kakovost
Merilni pogreški
PogrePogreššekek zaradi oblikovnega zaradi oblikovnega odstopanja merjencaodstopanja merjenca
PogrePogreššekek zaradi deformacije zaradi deformacije merjencamerjenca
Meroslovje in kakovost
Merilna negotovost – osnovne predpostavke
za oceno zanesljivosti rezultata meritve je obvezno podati neko kvantitativno informacijo o kakovosti rezultata
kvantitativna informacija o kakovosti rezultata omogoča primerljivost merilnih rezultatov
postopek za karakterizacijo kakovosti merilnega rezultata (za ovrednotenje in izražanje njegove negotovosti) mora biti uporaben, lahko razumljiv in splošno sprejet (priznan)
v dobi globalnega tržnega prostora je nadvse pomembno, da so metode ovrednotenja in izražanja negotovosti enolične povsod po svetu, tako da je meritve, izvedene v različnih deželah, možno primerjati.
Meroslovje in kakovost
Merilna negotovost – osnovne predpostavke
metoda vrednotenja in izražanja negotovosti mora biti univerzalna (uporabna za vse vrste meritev in za vse tipe vhodnih podatkov, uporabljenih v meritvah)
v industrijskih in komercialnih aplikacijah mora idealna metoda za ovrednotenje in izražanje merilne negotovosti omogočati, da je interval negotovosti enostavno določljiv
postopek vrednotenja in izražanja negotovosti je podan v Vodilu ISO za izražanje negotovosti meritve (1995), izdelanem na podlagi Priporočila INC-1 (1980) delovne skupine za podajanje negotovosti, ki jo je sklical BIPM (Mednarodni urad za uteži in mere)
Meroslovje in kakovost
Merilna negotovost – definicija
negotovost meritve pomeni dvom v veljavnost merilnega rezultata
negotovost je odraz pomanjkljivega poznavanja natančne vrednosti merilne veličine
rezultat meritve je po korekciji zaradi vpliva razpoznavnih sistematičnih pogreškov še vedno samo ocena vrednosti merilne veličine (zaradi negotovosti, ki jo povzročajo naključni pogreški in nepopolna korekcija rezultata zaradi sistematičnih pogreškov)
definicija po Mednarodnem slovarju osnovnih in splošnih izrazov s področja meroslovja:
Negotovost meritve je parameter, pridružen merilnemu rezultatu, ki karakterizira raztros vrednosti, ki bi jih lahko smiselno pripisali
merjeni veličini
Meroslovje in kakovost
Merilna negotovost – definicija
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)
U U
1vp 2vp 3vp4vp5vp6vpvrednostizmerjena
Meroslovje in kakovost
Merilna negotovost – definicija
statističnega izračuna na osnovi večjega števila meritev
izkušenj, vrednosti iz kalibracijskih certifikatov itd..
Standardno negotovost "u" lahko ocenimo s pomočjo:
Ob merilnem rezultatu se vedno poda razširjena negotovost “U”, ki je standardna negotovost “u”, pomnožena s faktorjem k (ki je odvisen od želene statistične verjetnosti pravilnosti izjave oz. ravni zaupanja).
Meroslovje in kakovost
Merilna negotovost in tolerance
spodnjatolerančna meja
zgornjatolerančna meja
specificiranamera
pogrešek
izmerjenavrednost
pravavrednost
tolerancaelementa
negotovost meritve
Meroslovje in kakovost
Merilna negotovost in tolerance
spodnjatolerančna meja
zgornjatolerančna meja
specificiranamera
pogrešek
izmerjenavrednost
pravavrednost
tolerancaelementa
negotovost meritve
Meroslovje in kakovost
Merilna negotovost in tolerance
spodnjatolerančna meja
zgornjatolerančna meja
specificiranamera
pogrešek
izmerjenavrednost
pravavrednost
tolerancaelementa
negotovostmeritve
Meroslovje in kakovost
Merilna negotovost in tolerance
spodnjameja narisbi
UnUn
naročnikova spodnjameja meritve
izdelavna toleranca dobavitelja, če ne pozna funkcionalih meja
specificirana mera
UdUd
dobaviteljeva spodnja mejameritve, če pozna le mejena risbi
Ud Ud
izdelavna toleranca dobavitelja, če poznafunkcionalne meje
dobaviteljeva spodnjameja meritve, če poznafunkcionalno mejo
UkUk
določena spodnjafunkcionalna meja
najboljša ocenaspodnje funkcio-
nalne meje konstrukterjev interval zaupanja (2Uk)naročnikov interval zaupanja (2Un)dobaviteljev enostranskiinterval zaupanja (Ud)
Meroslovje in kakovost
Merilna negotovost – vrednotenje po GUM
MatematiMatematiččni model meritveni model meritve
V večini primerov merilne veličine Y ne merimo neposredno, ampak jo izrazimo kot funkcijo N drugih (vhodnih) veličin X1, X2, ..., Xi, ..., XN:
Y = f(X1, X2, ..., Xi, ..., XN)
Funkcija f mora vsebovati vse veličine, vključno z vsemi korekcijami in korekcijskimi faktorji, ki lahko prispevajo pomembno komponento negotovosti k merilnemu rezultatu.
Pravilna določitev matematičnega modela meritve je ključnega pomena za kakovost določitve negotovosti meritve.
Meroslovje in kakovost
Merilna negotovost – vrednotenje po GUM
Ocenitev vrednosti vhodnih veliOcenitev vrednosti vhodnih veliččininy = f(x1, x2, ..., xi, ..., xN)
Ovrednotenje standardnih negotovosti ocen vhodnih veliOvrednotenje standardnih negotovosti ocen vhodnih veliččin in uu((xxii))Ovrednotiti moramo standardne negotovosti u(u(xxii)) vseh ocen vhodnih veličin xxii.
V primeru statistične ocene vhodne veličine XXii (tip A ovrednotenja merilne negotovosti) uporabimo naslednji postopek:
izračunamo varianco srednje vrednosti XXii
nXs
Xs kii
)()( ,
22 =
Meroslovje in kakovost
Merilna negotovost – vrednotenje po GUM
pri čemer je:
∑=
−−
=n
kikiki XX
nXs
1
2,,
2 )(1
1)(
izračunamo standardni odmik srednje vrednosti Xi :
nXs
Xs kii
)()( ,=
izračunamo standardno negotovost u(xi):
)()( ii Xsxu =
V vseh zgornjih enačbah predstavlja n število opazovanj oz. meritev, iz katerih smo dobili oceno xi za veličino Xi.
Meroslovje in kakovost
Merilna negotovost – vrednotenje po GUM
V primeru, ko ocene xi ne dobimo s pomočjo serije meritev (tip B (tip B ovrednotenja merilne negotovosti)ovrednotenja merilne negotovosti), ovrednotimo standardno negotovost na osnovi znanstvene presoje, ki temelji na razpoložljivih informacijah o možni variabilnosti Xi. Baze razpoložljivih informacij so lahko naslednje:
merilni rezultati iz preteklosti
izkušnje ali splošno znanje o obnašanju in lastnostih relevantnih materialov in instrumentov
specifikacije proizvajalca
podatki iz kalibracijskih in ostalih poročil in certifikatov
negotovosti k referenčnim podatkom iz priročnikov
Meroslovje in kakovost
Merilna negotovost – vrednotenje po GUM
Ovrednotenje Ovrednotenje kovarianckovarianc
Če obstaja korelacija med dvema vhodnima veličinama (veličini med seboj nista neodvisni), moramo v skupni standardni negotovosti uc(y) upoštevati tudi člene, ki zajemajo kovariance ocen vhodnih veličin.
Če sta vhodni veličini Xi in Xj med seboj odvisni, izrazimo korelacijo z enačbo:
∑=
−−−
=n
kjkjikikjki XXXX
nXXs
1,,,, ))((
11),(
Meroslovje in kakovost
Merilna negotovost – vrednotenje po GUM
IzraIzraččun rezultata meritveun rezultata meritve
V tem koraku izračunamo oceno y merilne veličine Y iz funkcijske zveze f, v katero vstavimo ocene vhodnih veličin
IzraIzraččun standardne negotovosti ocene izhodne veliun standardne negotovosti ocene izhodne veliččine ine uucc(y)(y)
Skupna standardna negotovost uc(y) je pozitivni kvadratni koren iz skupne variance uc
2(y), ki jo izračunamo iz varianc posameznih ocen vhodnih veličin. Če so vse vhodne veličine med seboj neodvisne, uporabimo enačbo:
∑=
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛=
N
ii
ic xu
xfyu
1
22
2 )()(∂∂
Meroslovje in kakovost
Merilna negotovost – vrednotenje po GUM
Če sta vhodni veličini Xi in Xj med seboj odvisni oz. sta v korelaciji, moramo upoštevati še njuno kovarianco. Prejšnja enačba dobi obliko:
∑∑∑∑∑−
= +=== =
+⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛==
1
1 11
22
1 1
2 ),(2)(),()(N
i
N
ijji
ji
N
ii
i
N
i
N
jji
jic xxu
xf
xfxu
xfxxu
xf
xfyu
∂∂
∂∂
∂∂
∂∂
∂∂
IzraIzraččun razun razšširjene negotovosti meritveirjene negotovosti meritve
U = k⋅uc(y)
Faktor k izberemo v odvisnosti od zahtevanega nivoja zaupanja. Pri normalni porazdelitvi ustreza faktor k = 2 nivoju zaupanja 95,45 %, faktor k = 3 pa nivoju zaupanja 99,73%.
Meroslovje in kakovost
Merilna negotovost – vrednotenje po GUM
PoroPoroččilo o negotovosti meritveilo o negotovosti meritve
K rezultatu meritve moramo vedno pripisati njegovo standardno negotovost uc(y) ali razširjeno negotovost U.
Pri tem moramo nedvoumno navesti, kako smo izračunali razširjeno merilno negotovost (uporabljeni faktor k). Popolno poročilo mora vsebovati tudi način vrednotenja standardne negotovosti z vsemi potrebnimi podatki o vrednotenju negotovosti posameznih vplivnih veličin
Meroslovje in kakovost
Merilna negotovost - porazdelitve verjetnosti
Normalna (Gaussova)Normalna (Gaussova)Uporabljamo jo pri eksperimentalni določitvi komponente negotovosti!
X
±s (P ≈ 68%)
±2s (P ≈ 95%)
±3s (P ≈ 99,7%)
X1 … Xn - izmerjene vrednosti X - aritmetična srednja vrednost
izmerjenih vrednosti
1n
)xx(s
n
1i
2i
−
−=
∑=
- standardni odmik
P - verjetnost, da je izmerjena vrednost Xi v določenem intervalu
Standardna negotovost:
U = s
Meroslovje in kakovost
Merilna negotovost - porazdelitve verjetnosti
PravokotnaPravokotnaUporabljamo jo, ko poznamo samo meje intervala za obravnavano veličino!
Standardna negotovost:
-1,0 -0,75 -0,50 -0,25 0,0 0,25 0,50 0,75 1,00,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
Xk/(2∆a)
(2∆a
)⋅p
X
p
x a+a-
2∆a
Ocena vrednosti veličine:
2aax −+ +=
3)( axu ∆=
Meroslovje in kakovost
Merilna negotovost - porazdelitve verjetnosti
TrapeznaTrapezna
Meroslovje in kakovost
Standardna negotovost:
Uporabljamo jo, ko je veličina vsota ali razlika dveh veličin s pravokotno porazdelitvijo
Ocena vrednosti veličine:
-1,0 -0,75 -0,50 -0,25 0,0 0,25 0,50 0,75 1,00,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
Xk/(2∆a)
(2∆a
)⋅p
p 2∆a1
p
X = X1 + X2
2⎮∆a1-∆a2⎮
X2
p
x2 a2+
2∆a2
X1 x1 a1+ a1-
x212
xxaax ±=+
= −+
2(∆a1+∆a2)
a2-
216
)( β+∆
=axu
21
21
aaaa
∆∆∆∆
β+
−=
razmerje stranic
Merilna negotovost - porazdelitve verjetnosti
TrikotnaTrikotna
Standardna negotovost:
Meroslovje in kakovost
Uporabljamo jo, ko je veličina vsota ali razlika dveh veličin z enakopravokotno porazdelitvijo
Ocena vrednosti veličine:
212xxaax ±=
+= −+
-1,0 -0,75 -0,50 -0,25 0,0 0,25 0,50 0,75 1,00,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
Xk/(2∆a)
(2∆a
)⋅p
X1
p
x1 a1+ a1-
2∆a0
X = X1 + X2
p
x
4∆a0
X2
p
x2 a2+ a2-
2∆a0
6)( axu ∆=
Merilna negotovost - porazdelitve verjetnosti
Porazdelitev UPorazdelitev UUporabljamo jo za obravnavo veličin, ki periodično nihajo
Standardna negotovost:
Ocena vrednosti veličine:
Meroslovje in kakovost
-1,0 -0,75 -0,50 -0,25 0,0 0,25 0,50 0,75 1,00,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
Xk/(2∆a)
(2∆a
)⋅p
∆a
-∆a
0 π/2 π 2π-2π -π
2∆a x
X = ∆a ⋅ sinΦ
x = 0
2)( axu ∆=
Primeri: merjenje zunanjega premera 100 mm
MatematiMatematiččni model meritveni model meritve
Rezultat meritve (izmerjen premer) je določen z izrazom:
L = ℓi - ∆ℓm + ∆ℓvm + dF
pri čemer so:
L - rezultat meritve (izmerjen premer) pri 20 ˚Cℓi - z vijačnim merilom izmerjena vrednost∆ℓm - raztezek merjenca zaradi temperaturnega odstopanja∆ℓvm - raztezek vijačnega merila zaradi temperaturnega odstopanjadF - deformacija zaradi merilne sile
Meroslovje in kakovost
Primeri: merjenje zunanjega premera 100 mm
Če izrazimo temperaturne raztezke merjenca in merila v prejšnji enačbi z odstopanji temperature od 20 ˚C in temperaturnimi razteznostmi, dobimo:
L = ℓi - ℓm⋅αm⋅θm + ℓi⋅αvm⋅θvm + dF
pri čemer so:
αm - linearna temperaturna razteznost merjencaθm - odstopanje temperature merjenca od 20 °Cαvm - linearna temperaturna razteznost vijačnega merilaθvm - odstopanje temperature vijačnega merila od 20 °C
Meroslovje in kakovost
Primeri: merjenje zunanjega premera 100 mm
Če sedaj izrazimo izmerjeno vrednost ℓi kot razliko vrednosti, ki jo razberemo z merila (razbirek r), in sistematičnim pogreškom merila (es), dobimo:
L = r - es- ℓm⋅αm⋅θm + ℓi⋅αvm⋅θvm + dFpri čemer sta:
r - razbirek (vrednost, ki jo razberemo z merila in jo zabeležimo)es - sistematični pogrešek merila pri merjeni vrednosti (100 mm)
Meroslovje in kakovost
Primeri: merjenje zunanjega premera 100 mm
Ker sta temperaturno odstopanje merila in merjenca med seboj odvisni veličini, uvedemo novo veličino (razliko temperaturnih odstopanj):
δθ = θm - θvm
Upoštevati moramo še dejstvo, da sta ℓm in ℓi odvisni veličini, za kateri ne moremo izračunati negotovosti in služita zgolj za izračun temperaturnega raztezka. Za poenostavitev enačbe jih zamenjamo s teoretično vrednostjo ℓN = ℓm = ℓi (v našem primeru je to teoretična mera 100 mm). Enačbo zapišemo sedaj v naslednji obliki:
L = r - es- ℓN⋅αm⋅(θvm + δθ) + ℓN⋅αvm⋅θvm + dF
Meroslovje in kakovost
Primeri: merjenje zunanjega premera 100 mm
Standardne negotovosti ocen vhodnih veliStandardne negotovosti ocen vhodnih veliččin in skupna in in skupna standardna negotovost meritvestandardna negotovost meritve
Enačba za izračun negotovosti ocene izhodne veličine ima v našem primeru naslednjo obliko:
uc2(L) = cr
2u2(r) + ces2u2(es) + cαm
2u2(αm) + cθvm2u2(θvm) + cδθ2u2(δθ) +
+ cαvm2u2(αvm) + cdF
2u2(dF)kjer so ci parcialni odvodi funkcije L:cr = ∂L/∂r = 1ces = ∂L/∂es = 1cαm = ∂L/∂αm = - ℓN⋅(θvm + δθ) = - ℓN⋅θmcθvm = ∂L/∂θvm = ℓN⋅(αvm- αm)cδθ = ∂L/∂δθ = - ℓN⋅αmcαvm = ∂L/∂αvm = ℓN⋅θvmcdF = ∂L/∂dF = 1
Meroslovje in kakovost
Primeri: merjenje zunanjega premera 100 mm
Izračun (ocena) standardnih negotovosti vplivnih veličin za predpisano opremo, postopek in pogoje v industriji
a) Negotovost razbiranja rezultata u(r)
Največji pogrešek razbirka za digitalno skalo je ±0,5 µm (za ločljivost instrumenta 1 µm), pri klasični skali pa ±2 µm (raziskave ločljivosti vida). Predpostavimo pravokotno porazdelitev, zato velja:
= 0,29 µm za digitalno skalo
= 1,15 µm za klasično skalo
3/)µm5,0()( =ru
3/)µm2()( =ru
Meroslovje in kakovost
Primeri: merjenje zunanjega premera 100 mm
b) Negotovost določitve sistematičnega pogreška u(es)
Če je sistematični pogrešek es enak 0 ali če ga po meritvi ustrezno računsko korigiramo, vsebuje ta komponenta negotovosti samo negotovost umerjanja, ki jo razberemo iz kalibracijskega certifikata. Podali bomo primer kalibracijskega certifikata za digitalno merilo, izdanega v LTM. Razširjena negotovost, ki jo podaja certifikat, je:
U = 1,5 µm + 4⋅10-6⋅ℓ ; pri čemer je ℓ merjena dolžinaKer je podana negotovost s faktorjem širitve k = 2, dobimo standardno negotovost "u" tako, da razširjeno negotovost delimo z 2. Če upoštevamo še merjeno dolžino, ki je v našem primeru 100 mm, dobimo:
u(es) = U/2 = 1,9 µm / 2 = 0,85 µmČe sistematični pogrešek ni enak 0 in ga ne korigiramo, ga upoštevamo v negotovosti tako, da ga s kvadratom prištejemo k negotovosti umerjanja in rezultat korenimo!
Meroslovje in kakovost
Primeri: merjenje zunanjega premera 100 mm
c) Negotovost linearne temperaturne razteznosti merjenca u(αm)
Interval ±1⋅10-6 °C-1 definiramo na osnovi podatkov iz priročnika. Predpostavimo pravokotno porazdelitev, zato velja:
= 0,58⋅10-6 °C-13/)C101()( 16 −− °⋅=mu α
d) Negotovost temperaturnega odstopanja vijačnega merila od 20 °C u(θvm)
Če temperature ne merimo in iz izkušenj poznamo, da se temperatura v prostoru giblje v intervalu (15 - 25) °C, lahko ob predpostavljeni pravokotni porazdelitvi podatkov izrazimo standardno negotovost tako:
= 2,89 °C
Če pa temperaturo merimo in izvajamo tudi korekcijo raztezkov zaradi temperature, potem je negotovost u(θvm) enaka negotovosti meritve temperature.
3/)C5()( °=vmu θ
Meroslovje in kakovost
Primeri: merjenje zunanjega premera 100 mm
e) Negotovost razlike temperatur vijačnega merila in merjenca u(δθ)
Predpostavimo največjo temperaturno razliko med merilom in merjencem±1 °C. Če predpostavimo normalno porazdelitev in nivo zaupanja k = 2, velja:
u(δθ) = 1/2 °C = 0,5 °C
f) Negotovost linearne temperaturne razteznosti vijačnega merila u(αvm)
Velja enako kot za merjenec:
= 0,58⋅10-6 °C-13/)C101()( 16 −− °⋅=vmu α
g) Negotovost deformacije zaradi merilne sile u(dF)
Deformacije v rezultatu običajno ne korigiramo. Velikost deformacije lahko izračunamo z analitičnimi formulami ali z metodo končnih elementov. V našem primeru je zanemarljiva, ni pa zanemarljiva npr. pri zelo točnem merjenju malih premerov
Meroslovje in kakovost
Izračun skupne negotovosti
Primeri: merjenje zunanjega premera 100 mm
Meroslovje in kakovost
Primeri: merjenje zunanjega premera 100 mm
RazRazšširjenairjena negotovost meritvenegotovost meritve
Po vodilu EA za izračun razširjene negotovosti uporabljamo faktor k=2. Razširjena negotovost (zaokrožena navzgor) je:
U = 2,6 µm - digitalno merilo
U = 3,4 µm - klasično merilo
Meroslovje in kakovost
Primeri: umerjanje pomičnega merila
MatematiMatematiččni model meritveni model meritve
Rezultat meritve (izmerjen premer) je določen z izrazom:
e = ℓi⋅(1+αm⋅θm) - ℓe⋅(1+αe⋅θe) + dF
pri čemer so:
e - odstopanje (rezultat umerjanja) pri 20 °Cℓi - s pomičnim merilom izmerjena vrednost (razbirek)αm - linearna temperaturna razteznost pomičnega merilaθm - odstopanje temperature pomičnega merila od 20 °Cℓe - umerjena dolžina končnega merila pri 20 °Cαe - linearna temperaturna razteznost končnega merilaθe - odstopek temperature končnega merila od 20 °CdF - razlika med deformacijami zaradi razlike v merilni sili pri meritvi
in umerjanju (predpostavimo, da je 0)
Meroslovje in kakovost
Primeri: umerjanje pomičnega merila
Če uvedemo nove veličine (zaradi odvisnosti sprememb temperatur umerjanega merila in etalona – kladice):
δθ = θm - θe
δα = αm - αe
lahko zapišemo prejšnjo enačbo v naslednji obliki:
e = ℓi⋅(1 + αm⋅θe + αm⋅δθ) - ℓe⋅(1+αm⋅θe - δα⋅θe) + dF
Meroslovje in kakovost
Primeri: umerjanje pomičnega merila
Standardne negotovosti ocen vhodnih veliStandardne negotovosti ocen vhodnih veliččin in skupna in in skupna standardna negotovost meritvestandardna negotovost meritve
Enačba za izračun negotovosti ocene izhodne veličine ima v našem primeru naslednjo obliko:
uc2(e) = cℓi2u2(ℓi) + cαm
2u2(αm) + cθe2u2(θe) + cδθ2u2(δθ) + cℓe2u2(ℓe) +
+ cδα2u2(δα) + cdF2u2(dF)
kjer so ci parcialni odvodi funkcije e:cℓi = ∂e/∂ℓi = 1+αm⋅θe+αm⋅δθ ≈ 1; če je θemax = ±1 °Ccαm = ∂e/∂αm = θe⋅(ℓi- ℓe) + ℓi⋅δθ ≈ ℓi⋅δθcθe = ∂e/∂θe = αm⋅(ℓi- ℓe) + ℓe⋅δα ≈ ℓe⋅δαcδθ = ∂e/∂δθ = αm⋅ℓicℓe = ∂e/∂ℓe = -(1 + αm⋅θe + δα ⋅θe) ≈ -1; če je θemax = ±1 °Ccδα = ∂e/∂ δα = -ℓe⋅θecdF = ∂e/∂dF = 1
Meroslovje in kakovost
Primeri: umerjanje pomičnega merila
Izračun (ocena) standardnih negotovosti vplivnih veličin za predpisano opremo, postopek in pogoje v industriji
a) Negotovost razbiranja rezultata u(ℓi)
Največji pogrešek razbirka za digitalno skalo je ±5 µm pri noniju 0,02 mm je ±13 µm (eksperiment), pri noniju 0,05 je ±16 µm (eksperiment), pri noniju 0,1 mm pa ±25 µm (eksperiment). Predpostavimo pravokotno porazdelitev, zato velja:
za digitalno skaloza nonij 0,02 mmza nonij 0,05 mmza nonij 0,1 mm
µm9,23/)µm5()( ==iluµm5,73/)µm13()( ==iluµm5,93/)µm16()( ==ilu
µm4,143/)µm25()( ==ilu
Meroslovje in kakovost
Primeri: umerjanje pomičnega merila
b) Negotovost linearne temperaturne razteznosti u(αm)Interval ±1⋅10-6 °C-1 je definiran na osnovi podatkov iz priročnika. Predpostavimo pravokotno porazdelitev, zato velja:
116 C58,03/)C101()( −−− °=°⋅=mu α
c) Negotovost temperature končnega merila u(θe)Največje odstopanje temperature v prostoru je ±1 °C. Predpostavimo normalno porazdelitev in nivo zaupanja k = 2, zato velja:
u(θe) = 0,5 °C
d) Negotovost temperaturne razlike u(δθ)
Predpostavimo največjo temperaturno razliko ±1 °C. Predpostavimo normalno porazdelitev in nivo zaupanja k = 2, zato velja:
u(δθ) = 1/2 = 0,5 °C
Meroslovje in kakovost
Primeri: umerjanje pomičnega merila
e) Negotovost kalibracije končnega merila u(ℓe)
Pomična merila 0-150 mm
Uporabljamo samo eno končno merilo. Certifikat o umerjanju navaja razširjeno negotovost:
U(ℓe) = 0,1 µm + 1⋅10-6⋅ℓ ; k = 2
standardna negotovost je potem:
u(ℓe) = U(ℓe)/2 = 0,05 µm + 0,5⋅10-6⋅ℓ
f) Negotovost razlike linearne temperaturne razteznosti u(δα)
Izkustvena meja je ±2⋅10-6 °C-1. Predpostavimo, da ima negotovost pravokotno porazdelitev. Potem velja:
1616 C102,13/)C102()( −−−− °⋅=°⋅=δαu
Meroslovje in kakovost
Primeri: umerjanje pomičnega merila
g) Negotovost predpostavljene razlike med deformacijami zaradimerilne sile u(dF)
Predpostavljena razlika med deformacijami je 0. Dejansko pa pri umerjanju in meritvi ne uporabimo enake sile. Predpostavimo, da je odstopanje zaradi različne sile največ 3 µm. Predpostavimo, da ima negotovost pravokotno porazdelitev. Potem velja:
m73,13/m3)d(u F µ=µ=
Meroslovje in kakovost
Primeri: umerjanje pomičnega merila
Izračun skupne negotovostiStandardne negotovosti ocen vhodnih veličin na spodnji meji merilnega območja (0 mm)
Meroslovje in kakovost
Primeri: umerjanje pomičnega merila
Standardne negotovosti ocen vhodnih veličin na zgornji meji merilnega območja (150 mm)
Meroslovje in kakovost
Primeri: umerjanje pomičnega merila
Glede na spodnjo in zgornjo mejno vrednost lahko izrazimo negotovost za celotno merilno območje v linearni obliki:
u = 3,4 µm + 1,4⋅10-6⋅ℓ (za digitalana merila)
u = 7,7 µm + 1,3⋅10-6⋅ℓ (za nonij 0,02 mm)
u = 9,7 µm + 1,3⋅10-6⋅ℓ (za nonij 0,05 mm)
u = 14,5 µm + 1,3⋅10-6⋅ℓ (za nonij 0,1 mm)
Meroslovje in kakovost
Primeri: umerjanje pomičnega merila
RazRazšširjenairjena negotovost meritvenegotovost meritve
Po vodilu EA za izračun razširjene negotovosti uporabljamo faktor k=2. Razširjena negotovost (zaokrožena navzgor) je:
U = 7 µm + 3⋅10-6⋅ℓ (za digitalana merila)
U = 15,5 µm + 3⋅10-6⋅ℓ (za nonij 0,02 mm)
U = 20 µm + 3⋅10-6⋅ℓ (za nonij 0,05 mm)
U = 29 µm + 3⋅10-6⋅ℓ (za nonij 0,1 mm)
3.3.09
Meroslovje in kakovost
Primeri: umerjanje merilne urice
MatematiMatematiččni model meritveni model meritve
Rezultat meritve (izmerjen premer) je določen z izrazom:
e = ℓi⋅(1+αm⋅θm) - ℓe⋅(1+αe⋅θe)
pri čemer so:
e - odstopanje (rezultat umerjanja) pri 20 °Cℓi - prikazana vrednost na merilni urici (razbrana)αm - linearna temperaturna razteznost mehanizma merilne uriceθm - odstopanje temperature merilne urice od 20 °Cℓe - prikazana vrednost na napravi za umerjanjeαe - linearna temperaturna razteznost merilnega sistema umerj. napraveθe - odstopanje temper. merilnega sistema kalibrirne naprave od 20 °C
Meroslovje in kakovost
Primeri: umerjanje merilne urice
Če uvedemo nove veličine (zaradi odvisnosti sprememb temperatur umerjanega merila in etalona – kladice):
δθ = θm - θe
δα = αm - αe
lahko zapišemo prejšnjo enačbo v naslednji obliki:
e = ℓi⋅(1 + αm⋅θe + αm⋅δθ) - ℓe⋅(1 + αm⋅θe - δα⋅θe)
Meroslovje in kakovost
Primeri: umerjanje merilne urice
Standardne negotovosti ocen vhodnih veliStandardne negotovosti ocen vhodnih veliččin in skupna in in skupna standardna negotovost meritvestandardna negotovost meritve
Enačba za izračun negotovosti ocene izhodne veličine ima v našem primeru naslednjo obliko:
uc2(e) = cℓi2u2(ℓi) + cαm
2u2(αm) + cθe2u2(θe) + cδθ2u2(δθ) + cℓe2u2(ℓe) + cδα2u2(δα)
kjer so ci parcialni odvodi funkcije e:cℓi = ∂e/∂ℓi = 1+αm⋅θe+αm⋅δθ ≈ 1; če je θemax = ±1°Ccαm = ∂e/∂αm = θe⋅(ℓi- ℓe) + ℓi⋅δθ ≈ ℓi⋅δθcθe = ∂e/∂θe = αm⋅(ℓi- ℓe) + ℓe⋅δα ≈ ℓe⋅δαcδθ = ∂e/∂δθ = αm⋅ℓicℓe = ∂e/∂ℓe = -(1 + αm⋅θe + δα ⋅θe) ≈ -1; če je θemax = ±1°Cc δα = ∂e/∂ δα = -ℓe⋅θe
Meroslovje in kakovost
Primeri: umerjanje merilne urice
Izračun (ocena) standardnih negotovosti vplivnih veličin za predpisano opremo, postopek in pogoje v industriji
a) Negotovost razbiranja rezultata u(ℓi)
Največji pogrešek za digitalno skalo z ločljivostjo 0,01 mm je ±5 µm, za digitalno skalo z ločljivostjo 0,001 mm je ±0,5 µm, pri klasični skali pa pa ±2 µm. Predpostavimo pravokotno porazdelitev, zato velja:
za digitalno skalo z ločljivostjo 0,001 mmza digitalno skalo z ločljivostjo 0,001 mmza klasično skalo
µm9,23/)µm5()( ==iluµm29,03/)µm5,0()( ==iluµm15,13/)µm2()( ==ilu
Meroslovje in kakovost
Primeri: umerjanje merilne urice
b) Negotovost linearne temperaturne razteznosti u(αm)Interval ±1⋅10-6 °C-1 je definiran na osnovi podatkov iz priročnika. Predpostavimo pravokotno porazdelitev, zato velja:
116 C58,03/)C101()( −−− °=°⋅=mu α
c) Negotovost temperature u(θe)Največje odstopanje temperature v prostoru je ±1 °C. Predpostavimo normalno porazdelitev in nivo zaupanja k = 2, zato velja:
u(θe) = 0,5 °C
d) Negotovost temperaturne razlike u(δθ)
Predpostavimo največjo temperaturno razliko ±0,2 °C. Predpostavimo normalno porazdelitev in nivo zaupanja k = 2, zato velja:
u(δθ) = 0,2/2 = 0,1 °C
Meroslovje in kakovost
Primeri: umerjanje merilne urice
e) Negotovost indikacije naprave u(ℓe)
Certifikat o umerjanju navaja razširjeno negotovost:
U(ℓe) = 0,6 µm + 2,5⋅10-6⋅ℓ ; k = 2
standardna negotovost je potem:
u(ℓe) = U(ℓe)/2 = 0,3 µm + 1,25⋅10-6⋅ℓ
f) Negotovost razlike linearne temperaturne razteznosti u(δα)
Izkustvena meja je ±2⋅10-6 °C-1. Predpostavimo, da ima negotovost pravokotno porazdelitev. Potem velja:
1616 C102,13/)C102()( −−−− °⋅=°⋅=δαu
Meroslovje in kakovost
Primeri: umerjanje merilne urice
Izračun skupne negotovostiStandardne negotovosti ocen vhodnih veličin na spodnji meji merilnega območja (0 mm)
Meroslovje in kakovost
Primeri: umerjanje merilne urice
Standardne negotovosti ocen vhodnih veličin na zgornji meji merilnega območja (10 mm)
Meroslovje in kakovost
Primeri: umerjanje merilne urice
Glede na spodnjo in zgornjo mejno vrednost lahko izrazimo negotovost za celotno merilno območje v linearni obliki:
u = 0,42 µm + 2,1⋅10-6⋅ℓ (za digitalno skalo 0,001 mm)
u = 2,91 µm + 2,1⋅10-6⋅ℓ (za digitalno skalo 0,01 mm)
u = 1,19 µm + 2,1⋅10-6⋅ℓ (za klasično skalo)
Meroslovje in kakovost
Primeri: umerjanje merilne urice
RazRazšširjenairjena negotovost meritvenegotovost meritve
Po vodilu EA za izračun razširjene negotovosti uporabljamo faktor k=2. Razširjena negotovost (zaokrožena navzgor) je:
U = 0,9 µm + 4,5⋅10-6⋅ℓ (za digitalno skalo 0,001 mm)
U = 6 µm + 4,5⋅10-6⋅ℓ (za digitalno skalo 0,01 mm)
U = 2,5 µm + 4,5⋅10-6⋅ℓ (za klasično skalo)
Meroslovje in kakovost
Umerjanje in sledljivost
Kaj je umerjanje (Kaj je umerjanje (kalibracijakalibracija)?)?Definicija po VIM: umerjanje je niz operacij za ugotavljanje zveze med vrednostmi, ki jih kaže merilni instrument ali merilni sistem, oziroma vrednostmi, ki jih predstavlja opredmetena mera ali referenčni material, in pripadajočimi vrednostmi, realiziranimi z etaloni, pod določenimi pogoji.ugotavljanje zveze med razbirkom instrumenta in pravo mero merilnega objekta, ki jo realiziramo z etalonom ali merilom višjega točnostnega razredaperiodično ugotavljanje meroslovnih lastnosti merilnega instrumenta
rezultat umerjanja se izpiše v listini, ki jo imenujemo “certifikat o umerjanju (kalibraciji)” ali “poročilo o umerjanju (kalibraciji)”
Meroslovje in kakovost
Umerjanje in sledljivost
Vsebina poroVsebina poroččila o umerjanju (kalibracijskega certifikata) ila o umerjanju (kalibracijskega certifikata) naslov “Poročilo (certifikat) o umerjanju (kalibraciji)”ime in naslov izvajalca umerjanja (laboratorij, podjetje)enolična številka poročila (certifikata)datumi izvedbe umerjanja in izdaje poročilaštevilka strani in skupno število strani na vsaki stranipodatki o naročnikupodatki o merilni napravi, ki smo jo umerjalipodatkih o pogojih okolice (če je to pomembno za rezultat)navedba kalibracijske metode splošna izjava o sledljivosti rezultatovnačin izražanja merilne negotovostirezultat umerjanja (rezultati izvedenih meritev)
Meroslovje in kakovost
Umerjanje in sledljivost
Vsebina poroVsebina poroččila o umerjanju ila o umerjanju -- nadaljevanje nadaljevanje podpis izvajalca umerjanja (neobvezno)podpis osebe, ki je odobrila poročilo, ter žigmerilna negotovostetaloni in merila, ki smo jih uporabili pri umerjanju (neobvezno)
Dodatna moDodatna možžna vsebina porona vsebina poroččila o umerjanju ila o umerjanju opombe (npr. ugotovljene poškodbe merila)datum naslednjega umerjanja (vendar le kot informacija in ne kotsugestija ali priporočilo; če je le možno, naj tega podatka ne bo!)razlaga rezultatov (odstopanje ali korekcija)
Meroslovje in kakovost
!da dobimo informacijo o stanju merilaZakaj umerjati?
da dobimo informacijo o odstopanjih in točnosti
da zagotovimo interne zahteve sistema kakovosti
da zagotovimo eksterne zahteve (stranke, certifikacijskiorgani, akreditacijski organi …)
Umerjanje in sledljivost
pomanjkanje osnovnega meroslovnega znanjaZakaj se (v mnogih primerih) ne umerja?
vodstvo podjetja ne nameni ustreznih financ za to dejavnost
pomanjkanje finančnih sredstev
ni zunanjih zahtev (naročniki, certifikacijski organi, …)
Meroslovje in kakovost
Umerjanje in sledljivost
Kaj moramo upoKaj moramo upošštevati pri umerjanju?tevati pri umerjanju?
vrsto in konstrukcijske lastnosti merilapogostost uporabepogoje uporabestroške
Kdo lahko umerja?podjetje (lastnik merila)
kalibracijski laboratoriji (ki ponujajo storitve na trgu)
nacionalni laboratorij (potrjen s strani države)
Meroslovje in kakovost
Umerjanje in sledljivost
Kako ovrednotiti potencialni kalibracijski laboratorij?
akreditacija (paziti na obseg akreditacije!)- slovenska - SA, - mednarodna – podpisnice MLA
nacionalni laboratoriji (paziti na objavljene CMC-je!)- Slovenija,- Evropa, - ostale regije
presoja izvajalca (potrebne lastne zmogljivosti!)
Meroslovje in kakovost
Umerjanje in sledljivost
Pomembna izhodišča za umerjanje
če je le možno in smotrno, uvedimo sistem internih umerjanj (predvsem za enostavna in zelo pogosta merilna sredstva)
kalibracijske laboratorije izbirajmo na osnovi preverjanja njegove kakovosti oz. usposobljenosti
zelo skrbno načrtujmo roke in izvedbo umerjanj
pregledujmo in analizirajmo rezultate
Meroslovje in kakovost
Umerjanje in sledljivost
mednarodni nivo
podjetje 2 podjetje 3 podjetje 4podjetje 1interno umerj.
kalibracijski laboratorij 1
kalibracijski laboratorij 2
nacionalni laboratorij
- z umerjanjem- z medlab. primerjavami
Sledljivost
Neprekinjena veriga umerjanj
Meroslovje in kakovost
Umerjanje in sledljivostnacionalni laboratorij
kalibracijski laboratorij
podjetje (uporabnik meril)
meritve notranjih premerov
U =5 µm + 10-5⋅Ldigitalno vijačno
merilo za notranje mere
meritve zunanjih premerov
U = 50 µm + 5⋅10-5⋅Ldigitalno pomično
merilo 0 - 150 mm
meritve medsebojne pozicije elementov
U = 2 µm + 3⋅10-6⋅Lkoordinatna merilna
naprava (1000X800X600) mm
kontrola (pomerjanje) izvrtine φ30 H7
U = 2 µmmejni kaliber za
izvrtine
umerjanje z nastavnimi obročiU =1 µm + 5⋅10-6⋅L
umerjanje z delovnimi etaloni (kladicami)
do 100 mmU =0,1 µm + 10-6⋅L umerjanje z merilno
uro U =1 µm
umerjanje z refe-renčnimi kladicami
100-1000 mmU =0,3 µm + 10-6⋅L
umerjanje z namensko napravo
U =0,1 µm + 2⋅10-6⋅L
umerjanje z refe-renčnimi kladicami do
100 mmU=0,05 µm+0,5⋅10-6⋅L
umerjanje sprimarnim etalonomU=0,02 µm+0,2⋅10-6⋅l
umerjanje z delovnimi etaloni
do 100 mmU =0,1 µm + 10-6⋅L
4kU
22kp
23k2k UUU +=
23kp
24k3k UUU +=
21kp
22k1k UUU +=
2mp
21km UUU +=
Meroslovje in kakovost
Vzpostavitev meroslovnega sistema v podjetju
Izvedba in odgovornostIzvedba in odgovornost
oddelek zagotavljanja kakovosti ob neposredni podpori najvišjega vodstva podjetja
NaNaččrtovanjertovanje
vključenost v investicijske plane podjetja na osnovi optimiranja stroškov kakovosti (stroški zagotavljanja kakovosti: stroški slabe kakovosti)
sistematično načrtovanje, enakovredno načrtovanju proizvodnih sistemov, v skladu s kakovostnimi zahtevami proizvodnje
zajeti mora vse elemente sistema kakovosti
Meroslovje in kakovost
Vzpostavitev meroslovnega sistema v podjetju
Elementi meroslovnega sistemaElementi meroslovnega sistema
osebje
merilna opremamerilni prostori z ustreznimi pogojimerilne metode in postopkiobvladovanje stroškovzapisi
Meroslovje in kakovost
Vzpostavitev meroslovnega sistema v podjetju
OsebjeOsebje
izbira (znanje, izkušnje, psihofizične lastnosti, vestnost, koncentracija)
usposabljanje za specifične nalogevzpostavitev sistema nadzoraperiodično izobraževanjepristojnosti in odgovornostistimulacija in motivacija
Meroslovje in kakovost
Vzpostavitev meroslovnega sistema v podjetju
Merilna opremaMerilna oprema
izbira (namen, merilno območje, točnost, stopnja avtomatizacije, ekonomski parametri)označevanje (enolična razpoznava, status)pravilna uporaba (navodila, pristojnosti, odgovornosti)vzdrževanjemeroslovni pregledi in umerjanjeshranjevanje
Meroslovje in kakovost
Vzpostavitev meroslovnega sistema v podjetju
Merilni prostoriMerilni prostori
izbira (glede na potrebe meroslovnega nadzora - stroj, delavnica, merilnica, laboratorij )določitev potrebnih pogojev (čistoča, temperatura, vlaga, …)instalacije (elektrika, klima, računalniška mreža, ….)vzdrževanjenadzor pogojev (npr. meritve temperature)varovanje posebnih prostorov (shramba opreme, prostori s posebnimi pogoji, prostori za zapise, prostori s posebno opremo, …)
Meroslovje in kakovost
Vzpostavitev meroslovnega sistema v podjetju
Merilne metode in postopkiMerilne metode in postopki
izbira (glede na vrsto meritve, potrebno točnost, obliko rezultata, pogostost meritev, potrebno hitrost meritve)izdelava oz. pridobitev postopkov (npr. standardni postopek)distribucija na merilna mestaizobraževanje uporabnikov načela pri izdelavi: enostavnost uporabe, jasnost, enolično določeni zapisi meritev, prilagojenost uporabniku
Meroslovje in kakovost
Vzpostavitev meroslovnega sistema v podjetju
ZapisiZapisi
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 predlogahtransparentni
Meroslovje in kakovost
Dostop do meroslovne baze
Urad za meroslovje: http://www.mirs.si/
Slovenska akreditacija: http://www.gov.si/sa/
FS-LTM: http://www.ltm.fs.uni-mb.si
Meroslovje in kakovost