Министерство образования и науки Российской Федерации
Кубанский государственный технологический университет
Кафедра «Кадастра и геоинженерии»
З А Д А Н И Е
к контрольной работе
по дисциплине «Метрология, стандартизации, сертификация»
для студентов ЗФО, 120700 – Землеустройство и кадастры
Босенко Дарьи Александровны
Курс 2 группа 11 – ЗАБс – ЗК1
Содержание задания:
Задача № 1
Определить результат многократного прямого измерения уклона дорожного покрытия по следующим исходным данным:
| Коэффициент заложения откоса | Поправка |
| 39-38-32-34-39-38-32-33-32-35-37-39-43-40-32-31-32-37-39-40-30-30 35-36-35-33-41-39-35-36 |
Задача № 2
Обработать результаты метрологической аттестации полевого курвиметра КП-302 по следующим исходным данным:
| Измеренное расстояние, м | Нормативное значение длины, м |
| 32,2-34,1 33,6-33,8 31,9 |
Задача №3
Обработать результаты измерения твердости дорожного покрытия и исключить аномальные по следующим исходным данным:
| Количество ударов | Тип грунта | W |
| 14-13-12-19-18-11-17-15-17-15 | Пески пылевые |
Задача №4
Исключить систематические погрешности в процессе измерения массы предмета способами замещения и противопоставления по следующим исходным данным:
| Масса гири, кг | Левое плечо – L1, м | Правое плечо – L2, м |
| 1,4 | 0,19 | 0,16 |
Задача №5
Описать принцип работы, метрологические характеристики, привести рисунок (схему) следующего прибора для определения транспортно-эксплуатационных показателей автомобильных дорог: Виограф____________________________________________________
_______________________________________________________________________________
Задача №6
Описать основные положения и разделы, а также область применения следующего норма-тивно-технического документа: ГОСТ Р 21.1.701-97 Правила выполнения рабочей документации автомобильных дорог
Срок сдачи контрольной работы на кафедру __________________________________________
Руководитель работы: ____________________________________________________________
Задача №1
Многократные измерения
Многократные измерения характеризуются превышением числа измерений количества измеряемых величин. Обычно минимальное число измерений в данном случае больше трех. Одним из основных преимуществ многократных измерений является значительное снижение влияний случайных факторов на погрешность измерения.
Многократные измерения одной и той же величины постоянного размера производятся при повышенных требованиях к точности измерений. Наличие такого массива экспериментальных данных позволяет получить информацию о законе распределения вероятности результата многократного измерения.
Используя статистические методы обработки полученных данных, можно определить среднее значение результата измерения, а по правилу «трех сигм» исключить из массива ошибочные данные.
Уклономер КП – 206 предназначен для измерения поперечных уклонов дорожного полотна с асфальтобетонным покрытием.
Основание 1 служит для установки прибора на дюралевой рейке при производстве замеров. Для предотвращения смещения уклономера при измерении на основании 1 смонтированы четыре фиксатора 5. Рычаг с установленным винтом 3 служит для изменения положения ампулы уровня 7. Ручка с лимбом 4 служит для поворота рычага 3 и фиксации показаний уклономера.
Измерение поперечного уклона дорожного покрытия происходит следующим образом. Устанавливается дюралевая рейка на дорожное покрытие в месте замера уклона. Место, где производится замер, не должно иметь выбоин, рытвин или бугров, способных исказить результаты измерений. После установки уклономера на рейку опускают фиксатор 5. Ручкой 4 добиваются установки ампулы уровня 7 в горизонтальное положение. По лимбу снимают отчет показания прибора. Замер производят не менее 30 раз.
Порядок решения задачи.
1. Значения поперечного уклона дорожного покрытия заносят в таблицу.
2. 2.Таблица 1 – значение поперечного уклона дорожного покрытия
| Номер измерения | ||||||||||
| х | ||||||||||
| Q = xi + δ | ||||||||||
| Номер измерения | ||||||||||
| х | ||||||||||
| Q = xi + δ | ||||||||||
| Номер измерения | ||||||||||
| х | ||||||||||
| Q = xi + δ |
Определим поправку δ прибора. Внесем поправку и получим 30 независимых результатов согласно таблице 1.
Определить диапазон значений
∆ Q = Qmax – Qmin
∆ Q = 22 – 11 = 11
Разделим диапазон «К» интервалов (разрядов). При числе изменений 30 – 100 рекомендуемое число интервалов от 7 до 9, отсюда
∆ Q* = ∆ Q/ К
∆ Q* = 11/8 = 1,375
Определим количество «ni» измеренных значений Q, приходящихся на один разряд и занести в таблицу 2.
Таблица 2 - ni – измеренных значений Q
| Разряд | Q | ni |
| 11 – 12,375 | ||
| 12,375 – 13,750 | ||
| 13,750 – 15,125 | ||
| 15,125 – 16,50 | ||
| 16,50 – 17,875 | ||
| 17,875 – 19,25 | ||
| 19,25 – 20,625 | ||
| 20,625 – 22 |
Найдем частоту, соответствующую каждому разряду по формуле: mi= ni / Σni
| m1 = 0,23 | m5 = 0,03 | |
| m2 = 0,07 | m6 = 0,27 | |
| m3 = 0,13 | m7 = 0,13 | |
| m4 = 0,10 | m8 = 0,03 | |
Построим статистический ряд и оформим его графически в виде гистограммы. Для этого по оси абсцисс отложить разряды и на каждом из разрядов построить прямоугольник, в качестве высоты которого взять величину hi, определяемую по формуле: hi = mi: ∆ Q*
| h1 = 0,17 | h5 = 0,02 |
| h2 = 0,05 | h6 = 0,20 |
| h3 = 0,09 | h7 = 0,09 |
| h4 = 0,07 | h8 = 0,02 |
После построения гистограммы соединяют отрезками прямых середины верхних сторон прямоугольников, получая при этом ломанную линию называемую полигоном.
Определим среднее квадратическое отклонение:
Qi = Qmin + 0,5 ∆ Q* + (К – 1) ∆ Q*
| Q1 = 11,6875 | Q5 = 17,7875 |
| Q2 = 13,0625 | Q6 = 18,5625 |
| Q3 = 14,4375 | Q7 = 19,9375 |
| Q4 = 15,8125 | Q8 = 21,3125 |
Qср = 132/8 = 16,5
Определим среднее квадратическое отклонение:
G=√(Qi-Qср)2/к-179,393/7 = 3,37
| 1. 11,69-16,5=-4,81 | 5. 17,19-16,5=0,69 |
| 2. 13,06-16,5=-3,44 | 6. 18,56-16,5=2,06 |
| 3. 14,44-16,5=-2,06 | 7. 19,94-16,5=3,44 |
| 4. 15,81-16,5=-0,69 | 8. 21,31-16,5=4,81 |
Задача №2.
Метрологическая аттестация средств измерений
Содержание задачи
Метрологической аттестацией называется совокупность действий, направленных на всестороннее исследование средства измерения, выполняемое метрологическим органом для определения метрологических характеристик этого средства измерения, и выдача документа с указанием полученных данных.
Метрологическими характеристиками средств измерений называются такие их технические характеристики, которые влияют на результаты и точность измерений. Существуют две группы метрологических характеристик: градуировочные характеристики, определяющие соотношение между сигналами на входе и выходе средства измерения в статическом режиме; динамические характеристики, отражающие инерционные свойства средств измерений при воздействии на них меняющихся во времени величин.
На метрологические характеристики средств измерений установлены нормы, которые приводятся в эксплуатационной документации (паспорте, инструкции, техническом описании). Обычно метрологические характеристики нормируются раздельно для нормальных и рабочих условий применения средств измерений. Нормальными являются такие условия, при которых изменением метрологических характеристик под воздействием влияющих величин принято пренебрегать.
Полевой курвиметр КП – 203 предназначен для измерения расстояний и разбивки в полевых условиях обследуемых участков. Курвиметр (в соответствии с рисунком 3) представляет собой колесо 1 с длиной окружности равным один метр, установленное в вилке 2 и соединенное посредством передаточного механизма 3 со счетчиком 4. К вилке 2 прикреплена штанга 5, оканчивающаяся рукояткой 6. Счетчик 4 имеет пять разрядов, что позволяет отсчитывать длины от 0,1 до 10000 метров.
Определение величины погрешностей прибора при проведении измерений выполняют следующим образом: на ровном покрытии укладывают образцовую мерную ленту длиной 20 метров; устанавливают курвиметр на отметку, соответствующую нулевому показанию ленты; с помощью рычага сброса показаний на счетчике устанавливают нулевые значения; измеряют расстояние, воспроизводимое образцовой мерной лентой 5 раз, прокатывая курвиметр вдоль ленты в прямом и обратном направлениях.
Порядок решения задачи:
1. Определим среднее арифметическое значение результатов измерений по формуле:
Lср = 32,2+34,1+33,6+33,8+31,9 = 33,15м
Где Li – результаты измерений, м.
Lср = 33,12
2. Определим систематическую составляющую погрешность курвиметра по формуле:
δс = Lср - Lн
где Lн нормативное значение длины,м.
δс = 33,12-33= +0,12
3. Определим среднее квадратическое отклонение результатов измерений по формуле:
4. G = ± √ 
Где n – количество измерений, равное 5
G = ±√0,92+0,98+0,48+0,68+1,22 / 4 = 0,99
L1 – Lср= 32,2-33,12=-0,92
L2 – Lср= 34,1-33,12=+0,98
L3 – Lср= 33,6-33,12=+0,48
L4 – Lср = 33,8-33,12=+0,68
L5 – Lср = 31,19-33,12=-1,22
5. Определим случайную составляющую погрешность прибора по формуле:
δ0 = ± t * G
Где t – коэффициент Стьюдента, равный 2,78 при количестве измерений равное 5 и доверительной вероятности 0,95
δ0 = ± 2, 78 * 0,99 = 2,75
6. Определим основную погрешность прибора по формуле:
δ0 = δс + δ0
δ0 = 2,75 + 0,12 = 2,87
7. Определим основную погрешность прибора по формуле:
γ = 
100 %
где LП – верхний предел измерений по шкале прибора, м.
γ = 2,87/34,1= 0,08 *100 %
Погрешность полевого курвиметра КП – 203 согласно техническим характеристикам составляет 0,2 м на 100 м известного расстояния. Поэтому при проведении метрологической аттестации прибора предел допустимой основной приведенной погрешности не должен превышать ± 2 %. В противном случае проверяемый прибор бракуется. 8% › 2%
Задача №3.