birmaga.ru
добавить свой файл

1 2 3 4
Экзаменационные вопросы к дисциплине


«Нестандартные средства измерений»



  1. Обзор специального и нестандартного оборудования.

Развитие производства требует создания и внедрения новых технологий, оборудования, в том числе нестандартного, его автоматизации. Создание разнообразных современных образцов высокоэффективной техники связано с поиском оригинальных, пионерских технических решений. Они обеспечивают разработку сложных технологий и технических систем различного назначения. Накопленный практический опыт работы проектирования в одной области техники позволил при изменении экономической и политической ситуации в стране успешно применять методы и приемы проектирования в других областях.

В процессе проектирования различных объектов выявлены следующие важные элементы:

- необходимость придерживаться выработанной методологии;

- использование системного и функционального анализа;

- адаптивный подход к различным этапам проектирования и т.д.

При рассмотрении концепций, методов и технологии проектирования специализированного и нестандартизированного (далее нестандартного) оборудования необходимо остановиться на сути понятий и определений. Чтобы выяснить, в чем специфика проектирования столь разных по назначению и сфере применения объектов, надо знать смысл понятия «оборудование».

Оборудование – это совокупность механизмов, устройств, приборов, средств измерения, необходимых для производственной деятельности.

  1. Закон обеспечения единства измерений.


Закон об обеспечении единства измерений

(в ред. Федерального закона 10.01.2003 №15-Ф3)

Настоящий закон устанавливает правовые основы обеспечения единства измерений в РФ, регулирует правовые отношения органов управления РФ с юридическими и физическими лицами по вопросам изготовления, выпуска, эксплуатации и т.д. средств измерений и направлен на защиту прав и законных интересов граждан.

Раздел 2. Единицы величин. Средства и методики выполнения измерений
Статья 8. Средства измерений:

- средства измерений используются для определения величин, единицы которых допущены в установленном порядке применению в РФ и должны соответствовать условиям эксплуатации и установленным требованиям с последующим утверждением типа средства измерения;

- решение об отнесении технического устройства к средствам измерений принимает Госстандарт России и удостоверяется сертификатом об утверждении типа средства измерения;

- утвержденный тип средства измерений вносится в Государственный реестр средств измерений, который ведет Госстандарт России.

Раздел 6. Средства измерительной техники

6.1 Средства измерительной техники:

- обобщающее понятие, охватывающее технические средства, предназначенные для измерений.

6.2 Средство измерений:

- техническое средство, предназначенное для измерений и имеющее нормированные метрологические характеристики.

6.3 Рабочее средство измерений

- средство измерений, предназначенное для измерений, не связанных с передачей размера единицы другим средствам измерений.

6.6 Стандартизованное средство измерений

- средство измерений, изготовленное и применяемое в соответствии с требованиями государственного или отраслевого стандарта, обычно подвергают испытаниям и вносят в Госреестр.

6.7 Нестандартизованное средство измерений(НСИ)

- НСИ, средство измерений, стандартизация требований к которому признана нецелесообразной.




  1. Нестандартные средства измерений.

К нестандартному относят уникальное (не имеющее аналогов) оборудование, выполненное в единичных экземплярах. Например – уникальное оборудование, разработанное и использованное при подъеме подводной лодки «Курск» в 2001 году. Межу тем четкой грани между стандартным и нестандартным оборудованием по области применения или выполняемым функциям не существует. Как правило, нестандартное оборудование, первоначально созданное для проведения экспериментальных работ, например, апробации оригинального технологического процесса, или для удовлетворения конкретной потребности на отдельном производстве, затем, в случае удачно найденных технических решений, высокого технико-экономического эффекта, хороших эксплуатационных показателей, становится широко востребованными другими предприятиями и отраслями. Такое оборудование после выполнения определенных процедур, предусмотренных российскими ГОСТ, переходит в разряд стандартизированных. Практика показывает, что проектирование оборудование не ограничивается определенной областью отрасли. На самом деле нет четкого разграничения и существенной разницы в принципах и методах проектирования оборудования для приборостроения или машиностроения, например.


  1. Разработка технического задания.


Техническое задание (ТЗ) - это самая важная часть проекта. Можно сказать, что это фундамент проекта. От того, как будет составлено техническое задание, и от того, какие цели, методы и требования будут заложены, зависит судьба проекта. В техническом задании отражается, какой конечный результат хочет получить в результате работы заказчик, каким требованиям должен удовлетворять конечный продукт, какими особенностями он должен обладать.

Структура технического задания

Разработка прибора начинается с формирования технического задания (ТЗ), т.е. исходных предложений о свойствах объекта разработки. Заказчик выдвигает гипотезу о том, какие характеристики являются существенными, в каких пределах могут меняться значения этих характеристик, как их следует измерять и т.д. Основываясь на такой исходной гипотезе, приступают к разработке конструкции.

В устройствах самая общая характеристика представляет собой отношение входа и выхода. Если конструкцию узла представить в виде некоторого устройства – функционального преобразователя (ФП), то при подаче на вход воздействия x на выходе его возникают однозначно определенные сигналы y, т.е.

{x1, x2, ….xm} = {K} {y1, y2, …ym},

где {K} – оператор, характеризующий всю совокупность свойств, учитывающих влияние каждого входного воздействия на параметры выходного сигнала функционального преобразователя.

Техническое задание на разработку конструкции прибора представляет собой систему, содержащую описание входных воздействий x, исходных данных конструкции Д и выходных требований y к конструкции.

Входные - это внешние воздействия на конструкцию, которые в заданных пределах существенно влияют на функционирование прибора (внешние условия среды – температура, давление, влажность, воздействие излучения). К входным параметрам относят и исходные данные конструкции Д, например тип детали, точность и чувствительность подвижек и т.д.


Примеры выходных требований – это технические показатели (масса, габариты, надежность), показатели уровня технологичности конструкции и т.д. Входные воздействия и выходные требования образуют внешние связи конструкции узла. Задача проектирования – реализовать оператор К через конструкцию.

При разработке ТЗ центральное место занимает выбор критериев качества. При этом показатели технологичности обычно выражают количественно в нормо-часах, рублях, календарном времени и т.д., т.е. только скалярным критерием. При системном подходе к разработке ТЗ следует учитывать так же весомость и векторность показателей качества конструкции. Например в конкретных условиях приоритет может быть отдан минимизации одного из показателей: затрат времени на технологическую подготовку производства, трудоемкость изготовления, ремонтопригодность и т.д.

ТЗ, как правило, должно содержать следующие пункты:

1. наименование и область применения средства измерения;

2. основные технические характеристики – диапазон измерения, погрешность (основная и дополнительная), питание, время контроля, потребляемая мощность и т.д.;

3. конструктивные требования – вес, габариты, стационарный и т.д.;

4. условия эксплуатации – температура, влажность, давление, излучения и т.д.;

5. описание объекта измерения – температура, агрегатное состояние, статический или движущийся, наличие колебаний;

6. надежностные характеристики - наработка на отказ, срок службы, ремонтно-пригодность, время восстановления при отказе;

7. поверка и градуировка прибора при изготовлении, после ремонта и профилактических работ;

8. технико-экономические и другие показатели.


  1. Этапы проектирования средств измерений.

Этапы проектирования

Последовательность основных этапов проектирования:
  • первый этап – разработка требований к проектируемому устройству, т.е. составление технического задания (ТЗ). ТЗ устанавливает назначение, область применения и основные параметры создаваемой аппаратуры: быстродействие, точность, потребляемая мощность, надежность и т.д. В ТЗ указываются условия эксплуатации – пределы изменения температуры, влажности, давления, механических воздействий и т.д. Задание должно содержать требования к конструкции – максимальная масса, габаритные размеры, герметизацию и т.д. В нем также приводятся технико-экономические показатели – стоимость, степень унификации и стандартизации, экономическая эффективность.


  • второй этап – разработка структурной схемы и определение основных технических характеристик. На данном этапе изучаются существующие устройства и соответственные патентные материалы, проводится анализ возможных принципов построения по наиболее важным показателям: надежности, стоимости, перспективности. В результате выбирается лучший вариант, для него составляется структурная схема. Результат второго этапа – разработка технического предложения (ТП).

  • третий этап – выбор элементной базы. Выбор производится, исходя из основных требований к аппаратуре – выполняемая функция, быстродействие, потребляемая мощность и т.д.

  • четвертый этап – разработка функциональной схемы, которая полностью отражает характер, а также последовательность работы устройства.

  • пятый этап – разработка принципиальной схемы; на данном этапе проводится электрический расчет всех элементов.

  • шестой этап – конструктивно-технологическая разработка аппаратуры. Задача данного этапа – создание конструкции, которая имела бы минимальный объем, обеспечивала необходимый тепловой режим, кратчайшую длину соединений и малые паразитные связи между элементами, удобство эксплуатации и ремонта. При этом должны быть максимально использованы унифицированные и стандартные элементы конструкции, а также типовые технологические процессы.

Конструирование включает следующие основные этапы: разработку топологии печатных плат, размещение на них микросхем, трассировку соединений, конструирование ячеек и блоков, несущих конструкций и механических узлов.

Процесс проектирования завершается разработкой

  1. Проектирование технического объекта в приборостроении.

По ГОСТ 34.003-90 проектирование – это процесс создания описания, необходимого для создания еще не существующего объекта, на основе первичного описания этого объекта и алгоритма его функционирования.


Инженерное проектирование – это непрерывный процесс, в котором научная и техническая информация используется для создания новой системы, нового устройства или процесса.

Проектирование включает в себя комплекс работ по изысканию, исследованию, расчетам и конструированию, имеющих цель получения описания для создания нового изделия.

Проектирование технического объекта связано с созданием, преобразованием и представлением в принятой форме образа этого объекта. Проектирование начинается при наличии задания на проектирование и являющимся исходным описанием объекта.

Результатом проектирования служит комплект документации, содержащей достаточные сведения для изготовления объекта.

Разработка электронной аппаратуры представляет собой процесс создания новых образцов устройств, приборов и аппаратов, удовлетворяющих заданным требованиям. Этот процесс связан с решением схемотехнических, конструкторских и технологических задач.


  1. Метрологическое обеспечение нестандартных средств измерений.

Мероприятия по метрологическому обеспечению «нестандартизованных» средств измерений целесообразно разбить на ряд этапов:

1) анализ применяемых в организации средств измерений и разделение их на средства измерений, подлежащие государственному метрологическому контролю в полном объеме, частично и подлежащие испытаниям и калибровке в соответствии с необходимостью обеспечения качества технологических процессов, требованиями заказчика или основного потребителя;

2) организация испытаний для целей утверждения типа, поверка средств измерений, безоговорочно попавших в число подвергаемых государственному метрологическому контролю;

3) выполнение одного из видов работ по государственному метрологическому контролю  и/или проведение добровольной сертификации и калибровки для тех средств измерений, требования к которым устанавливаются организацией, которая их применяет, или заказчиком;


4) метрологический контроль за состоянием и применением «нестандартизованных» средств измерений.

Установлен порядок метрологического обеспечения эксплуатации нестандартных средств измерений, который распространяется также на:

- ввозимые из-за границы единичные экземпляры;

- единичные экземпляры серийных средств измерений, отличающиеся от условий, для которых нормированы их метрологические характеристики;

- серийно выпускаемые образцы, в схему и конструкцию которых внесены изменения, влияющие на их метрологические характеристики.

Нестандартными могут быть как рабочие, так и образцовые средства измерений.

Задачами метрологического обеспечения НСИ являются:

- исследование метрологических характеристик и установление соответствия НСИ требованиям технических заданий, либо паспорту (проекту) завода изготовителя;

- установление рациональной номенклатуры НСИ;

- обеспечение НСИ средствами аттестации, поверки при их разработке, изготовлении и эксплуатации;

- обеспечение постоянной пригодности НСИ к применению по назначению с нормированной для них точностью;

- сокращение сроков и снижение затрат на разработку, изготовление и эксплуатацию.

Научно-методическое руководство деятельностью предприятий по метрологическому обеспечению НСИ осуществляют головные и базовые организации метрологической службы министерств (ведомств), метрологические институты, центры стандартизации и метрологии Госстандарта России.

Вновь разработанные или закупленные по импорту НСИ допускаются к применению только после их метрологической аттестации. Если существует договор о взаимном признании результатов аттестации средств измерений со страной, из которой импортируется НСИ, то аттестация в России может не проводиться.

За разработкой, изготовлением и эксплуатацией НСИ ведётся авторский и государственный (в сферах распространения государственного метрологического контроля и надзора) надзор, а также ведомственный контроль.


Авторский контроль осуществляется разработчиком НСИ совместно с метрологической службой разработчика. Он предусматривает участие в подготовке и проведении метрологической аттестации НСИ, оказание помощи при разработке нормативно-технической документации и организации поверки НСИ.

Ведомственный метрологический контроль за разработкой, изготовлением, аттестацией и поверкой НСИ проводится метрологическими службами министерства (ведомства).



следующая страница >>