Experimentální metody v oboru – OVĚŘOVÁNÍ A KALIBRACE Ověřování a kalibrace © Zdeněk Folta - verze 2015-09-19.

Prezentace na téma: "Experimentální metody v oboru – OVĚŘOVÁNÍ A KALIBRACE Ověřování a kalibrace © Zdeněk Folta - verze 2015-09-19."— Transkript prezentace:

1 Experimentální metody v oboru – OVĚŘOVÁNÍ A KALIBRACE Ověřování a kalibrace © Zdeněk Folta - verze 2015-09-19

2 Experimentální metody v oboru – OVĚŘOVÁNÍ A KALIBRACE Ověřování a kalibrace Zákon č. 505/1990 Sb., o metrologii rozlišuje následující měřidla a) etalony, b) pracovní měřidla stanovená, c) pracovní měřidla nestanovená („pracovní měřidla“), d) certifikované referenční materiály a ostatní referenční materiály, pokud jsou určeny k funkci etalonu nebo stanoveného nebo pracovního měřidla. e) informativní měřidla (nejsou zákonem definována)

3 Experimentální metody v oboru – OVĚŘOVÁNÍ A KALIBRACE Etalony Etalon měřicí jednotky anebo stupnice určité veličiny je měřidlo sloužící k realizaci a uchovávání této jednotky nebo stupnice a k jejímu přenosu na měřidla nižší přesnosti. Etalon pražského loktu

4 Experimentální metody v oboru – OVĚŘOVÁNÍ A KALIBRACE Etalon metru Vývoj definice v čase 8. května 1790 — francouzské národní shromáždění rozhodlo, že délka nového metru by měla být stejná jako je délka kyvadla jehož doba půlkyvu je rovna jedné sekundě. 30. března 1791 — francouzské národní shromáždění přijalo návrh francouzské akademie věd a to: metr = jedna desetimilióntina vzdálenosti od rovníku k severnímu pólu. 1795 — zhotovena provizorní metrová tyč z mosazi. 10. prosince 1799 — francouzské národní shromáždění určilo, že metrová tyč (etalon), jenž byla vyrobena dne 23. června 1799, bude uložena v národním archivu jako finální podoba metru. 28. září 1889 — první jednání o váhách a mírách (CGPM) definovalo délku jednoho metru jako vzdálenost mezi dvěma linkami na standardizované tyči ze slitiny platiny a desíti procent iridia, měřeno při teplotě tání ledu. 6. října 1927 — sedmý CGPM upřesnil definici metru jako délku měřenou při teplotě 0° C, mezi osami dvou linek vyznačených na prototypu metru ze slitiny platiny z 90% a iridia 10%, za normálního atmosférického tlaku a podepřeném dvěma válci o průměru nejméně jeden centimetr umístěnými symetricky ve stejné výšce a vzdálenosti 571 mm jeden od druhého 20. října 1960 — jedenáctý CGPM definoval metr jako 1650763,73 násobku vlnové délky radiace ve vakuu, která odpovídá přechodu mezi 2p10 a 5d5 kvantové úrovně atomu kryptonu-86. 21. října 1983 — sedmnáctý CGPM definoval délku jako vzdálenost, kterou urazí světlo ve vakuu během časového intervalu 1/299792458 sekundy.

5 Experimentální metody v oboru – OVĚŘOVÁNÍ A KALIBRACE Stanovená měřidla Stanovená měřidla jsou měřidla, která Ministerstvo průmyslu a obchodu (dále jen „ministerstvo“) stanoví vyhláškou k povinnému ověřování s ohledem na jejich význam a) v závazkových vztazích, například při prodeji, nájmu nebo darování věci, při poskytování služeb, nebo při určení výše náhrady škody, popř. jiné majetkové újmy, b) pro stanovení sankcí, poplatků, tarifů a daní, c) pro ochranu zdraví, d) pro ochranu životního prostředí, e) pro bezpečnost při práci, f) při ochraně jiných veřejných zájmů chráněných zvláštními právními předpisy. Vyhláškou je stanovena doba platnosti ověření.

6 Experimentální metody v oboru – OVĚŘOVÁNÍ A KALIBRACE Pracovní měřidla Pracovní měřidla jsou měřidla, která nejsou etalonem ani stanoveným měřidlem. Při kalibraci pracovního měřidla se jeho metrologické vlastnosti porovnávají zpravidla s etalonem, popřípadě lze použít certifikovaný nebo ostatní referenční materiál za předpokladu dodržení zásad návaznosti měřidel. Doba platnosti kalibrace stanovuje uživatel (zákazník).

7 Experimentální metody v oboru – OVĚŘOVÁNÍ A KALIBRACE Informativní (orientační) měřidla Měřidla, která nesmějí být zařazována mezi orientační Mezi orientační měřidla nesmějí být zařazována měřidla, která se používají: - při prokazování shody se specifikovanými požadavky, resp. při kontrole jakosti výroby nebo při předávání výrobků zákazníkovi; - při kalibraci a mezilhůtové kontrole měřicích prostředků; - při kontrole přesnosti výrobních (technologických) zařízení; - jako součást výrobních zařízení v souvislosti s výrobou prvků, jejichž požadované hodnoty jsou tolerovány (omezeny mezními úchylkami); - v souvislosti s bezpečností práce, bezporuchovostí technologického provozu a s ochranou životního prostředí; - k monitorování ovlivňujících veličin, které jsou uváděny v protokolech nebo kalibračních listech. Měřidla musí být označena

8 Experimentální metody v oboru – OVĚŘOVÁNÍ A KALIBRACE CVIČENÍ - Kalibrace multimetru Postup platí pro multimetry s přesností horší než 0,005 %). Kalibrovaný multimetr se umístí do prostředí s teplotou 23 ± 2 ºC, s relativní vlhkostí 45...75 %, na dobu min. 4 hodiny. Připojí se k etalonu napětí (ve cvičení tím je stejnosměrný zdroj a kalibrovaný laboratorní multimetr). Po připojení a zapnutí se ustaluje minimálně 15 minut. Příprava

9 Experimentální metody v oboru – OVĚŘOVÁNÍ A KALIBRACE Na zdroji se postupně nastavuje 10 hodnot napětí v kladné oblasti a 10 v záporné (včetně nuly) v celé oblasti nastaveného rozsahu. Zaznamenává se konvenčně pravá hodnota (=„přesná“ hodnota) napětí z kalibračního multimetru a hodnota, kterou ukazuje kalibrovaný multimetr. U multimetru s malou rozlišovací přesností (např. 3 digity) se nastaví v každém měřeném bodu (např. 1,5 V) nejprve takové napětí aby se na měřeném multimetru právě objevil údaj 1,50 V pak například 1,49 V (nebo 1,51 V), zaznamenají se obě konvenčně pravé hodnoty a z nich se vypočte aritmetický průměr. Kontrola linearity CVIČENÍ - Kalibrace multimetru

10 Experimentální metody v oboru – OVĚŘOVÁNÍ A KALIBRACE Kontrola linearity CVIČENÍ - Kalibrace multimetru

11 Experimentální metody v oboru – OVĚŘOVÁNÍ A KALIBRACE CVIČENÍ - Kalibrace multimetru

12 Experimentální metody v oboru – OVĚŘOVÁNÍ A KALIBRACE Do kalibračního listu se zaznamená: soupis použité techniky; měřicí rozsah, na kterém se provádělo měření; jednotlivé konvenčně pravé hodnoty (z kalibračního multimetru) a hodnoty odečtené z měřeného multimetru; zjištěné chyby pro jednotlivé body v absolutně a relativně; sloupcový graf chyb; výsledná nejistota daná nejvyšší hodnotou chyby. Vyhodnocení CVIČENÍ - Kalibrace multimetru

13 Experimentální metody v oboru – OVĚŘOVÁNÍ A KALIBRACE Hodnocení Výsledná nejistota měřidla je 3,45 %. Je-li nejistota měřidla udána nad 3,5 %, je měřidlo v pořádku. Vzhledem k charakteru průběhu chyb na obrázku je vhodné zkontrolovat cejchování pro -0,1 a 0,3 V (může se jednat o odlehlé hodnoty).

14 Experimentální metody v oboru – OVĚŘOVÁNÍ A KALIBRACE Kalibrace snímače Cílem je získat: závislost mechanické veličiny na měřeném napětí nejistotu snímače = odchylku od lineárni regresní přímky

15 Experimentální metody v oboru – OVĚŘOVÁNÍ A KALIBRACE Kalibrace snímače síly Naměřit závislost a vypočíst regresní přímku

16 Experimentální metody v oboru – OVĚŘOVÁNÍ A KALIBRACE Kalibrace snímače síly Vypočíst odchylku měření od regresní přímky - absolutní

17 Experimentální metody v oboru – OVĚŘOVÁNÍ A KALIBRACE Kalibrace snímače síly Vypočíst odchylku měření od regresní přímky - relativní Maximální chyba je 4,7 %. Je nutno pečlivěji proměřit hodnoty pro nízké hodnoty sil.

18 Experimentální metody v oboru – OVĚŘOVÁNÍ A KALIBRACE Délkové míry platné v českých zemích mezi 13. a 15. století základní jednotkamenší jednotka(y)metrická jednotka čárka 2,05 mm zrno 4,92 mm prst4 zrna19,71 mm palec5 zrn24,64 mm dlaň4 prsty = 16 zrn78,85 mm pěst4 palce = 20 zrn = 48 čárek98,56 mm píď8 palců = 40 zrn = 96 čárek197,13 mm střevíc (pozn. 1)12 palců29,57 cm český loket (pozn. 2) - též loket pobělohorský2 střevíce59,15 cm staročeský sáh (pozn. 3)3 lokte1,7745 m látro4 lokte2,366 m prut8 loktů4,732 m provazec přemyslovský42 loktů24,843 m provazec zemský42 loktů a 2 pěsti25,04012 m provazec unifikovaný52 loktů30,75 m míle česká365 provazců zemských9,1396438 km pozn. 1 - střevíc byl odvozen od délky chodidla panovníka pozn. 2 - etalon délky jednoho lokte byl zasazen ve veřejích pražské Staroměstské radnice (Pražský hrad) pozn. 3 - sáh byl odvozen od rozpětí paží panovníka Staré míry – informativní část

19 Experimentální metody v oboru – OVĚŘOVÁNÍ A KALIBRACE Délkové míry z doby před zavedením metrických jednotek základní jednotkamenší jednotka(y)metrická jednotka čárka 2,195 mm palec vídeňský12 čárek26,24 mm palec český12 čárek26,3401 mm pěst 10,536 cm stopa česká11,5 vídeňských palců29,6 cm stopa vídeňská též střevíc 12 palců31,6081 cm sáh moravský 1,775 m sáh český3 lokte = 6 stop1,778 m sáh vídeňský6 střevíců = 72 palců1,896484 m prut8 loktů4,75128 m lano600 střevíců189,6 m míle poštovní4000 vídeňských sáhů7,585936 km

20 Experimentální metody v oboru – OVĚŘOVÁNÍ A KALIBRACE Plošné míry platné v českých zemích v době panování Přemysla Otakara II. základní jednotkamenší jednotka(y)metrická jednotka jitro (pozn. 4)5 zemských provazců = 210 loktů = 630 pídí3084,83 m2 hon5 zemských provazců = 210 loktů124,194 m2 kolečko plužné60 obrátek / 1 honprůměr kolečka = 660 mm lán zemský (pozn. 5)4 čtvrti = 12 kop záhonů = 60 jiter = 300 provazců18,50898 ha 1 záhon7,5 brázdy257,0692 m2 pozn. 4 - jitro byla výměra, kterou zemědělec zoral od jitra do večera pozn. 5 - lán byla výměra pole, kterou bylo možné obdělat s párem volů Plošné míry platné v Česku a Rakousku-Uhersku v 18. století základní jednotkamenší jednotka(y)metrická jednotka čtvereční palec 0,694 dm2 čtvereční stopa 99,907 dm2 čtvereční sáh 3,596652 m2 čtvereční sáh vídeňský 3,62 m2 achtel(2,4 aru)239,77675 m2 míra (též měřice)(19,2 aru)1918,214 m2 korec(28,8 aru)2877,321 mm2 jitro2 korce = 3 míry = 1600 čtverečních sáhů57,54642 aru lán vídeňský60 korců17,26392 ha lán zemský 18,2 ha lán selský 18,6 ha lán panský 23,3 ha čtvereční míle 57,54642 km2 (57,5466 km2)

21 Experimentální metody v oboru – OVĚŘOVÁNÍ A KALIBRACE České kubické míry na pevné látky základní jednotkametrická jednotka krychlový palec18,2746 cm3 krychlová stopa31,579 dm3 bečka soli87 dm3 sáh dříví3,412 m3 krychlový sáh6,820992 m3 České kubické míry na obilí základní jednotkamenší jednotka(y)metrická jednotka žejdlík 0,3537 l (0,478 l, 0,484 l) češka2 přehršle1,453 l máz4 žejdlíky1,4148 l (1,912 l) řepice2 češky2,906 l mejtník10 žejdlíků3,8422 l čtvrtec2 řepice5,812 l věrtel4 čtvrtce = 66 žejdlíků23,3406 l (23,25 l, 23,398 l) vědro vídeňské40 mázů56,5890 l vědro české32 mázy = 128 žejdlíků61,184 l míra4 čtvrtce = 8 osmerek = 16 mejtníků61,4758 l měřice vídeňská 61,4868 l měřice moravská 70,6 l strych (též korec)4 věrtele93l (93,362 l, 93,592 l)

22 Experimentální metody v oboru – OVĚŘOVÁNÍ A KALIBRACE Další délkové jednotky (bez vzájemného vztahu) základní jednotkametrická jednotka krok75,8 cm loket slezský57,85 cm loket český též loket pražský 59,376 cm (59,391 cm) loket moravský59,4 cm loket vídeňský77,76 cm (77,7558 cm) sáh hornický (pozn. 6) též lachtr1,917 m provazec30,8776 m míle rakouská námořní1,85511 km míle vídeňská6,46409 km míle česká6,8924487 km míle zemská7,5 km míle moravská12,0306 km pozn. 6 - hornický sáh byl odvozen z výšky důlní chodby, na níž se dalo dosáhnout perlíkem Staré míry

23 Experimentální metody v oboru – OVĚŘOVÁNÍ A KALIBRACE České a rakousko-uherské duté míry v 18. stol. základní jednotkamenší jednotka(y)metrická jednotka žejdlík vídeňský 0,35 l žejdlík český 0,4844 l džbánek vídeňský 0,531 l holba 0,707 l máz2 pinty1,4 l máz vídeňský 1,415 l pinta4 žejdlíky1,937 l (1,949 l) lahvice3 pinty = 12 žejdlíků5,812 l soudek2 lahvice = 6 pint11,625 l achtl2 soudky23,25 l vědro2 achtly = 4 soudky46,5 l vědro40 mázů56 l vědro rakouské též eimer 40 mázů56,605 l bečka (též fass)2 vědra112 l sud piva4 vědra2,24 hl sud vína10 věder5,6 hl

24 Experimentální metody v oboru – OVĚŘOVÁNÍ A KALIBRACE České staré váhové míry základní jednotkametrická jednotka lékarnický grán0,073 g karát metrický0,2 g karát vídeňský0,206 g denár1,0034 g lékárnický skrupul1,458 g kvintlík4,0137 g lékarnická drachma4,375 g lot16,05 g lot celní16,66 g lot vídeňský17,5 g lékarnická unce35 g česká hřivna256,875 g vídeňská hřivna stříbra280,668 g libra lékarnická420 g libra česká513,75 g libra pražská514 g libra slezská530 g libra celní (= 32 loty)541 g libra celní (nová)500 g libra vídeňská560 g kámen10,275 kg (10,288 kg) cent (= 100 liber)51 kg cent vídeňský56 kg

25 Experimentální metody v oboru – OVĚŘOVÁNÍ A KALIBRACE ANGLICKÉ DÉLKOVÉ MÍRY základní jednotkamenší jednotkametrická jednotka inch (palec) 25,39998 mm foot (stopa)12 inch30,47983 cm yard3 foots91,4399 cm mile (míle)1760 yard1609,34 m anglická mořská míle 1,855 km ANGLICKÉ KUBICKÉ MÍRY základní jednotkametrická jednotka cubic inch16,3870253 cm3 ounces (unce)2,84125 dl gills0,1420625 l pinta0,5683 l quart1,1365 l gallon (= 4 quarts = 8 pints = 32 gills = 1600 ounces)4,545963 l cubic foot28,31677 l quarter (= 8 bushels)290,9 l cubic yard764,55285 l ANGLICKÉ VÁHOVÉ MÍRY základní jednotkamenší jednotkametrická jednotka grain [pozn. 1 - grain (angl. zrníčko) odpovídal původně váze vajíčka bource morušového ] 0,0648 g avoirdupuis dram 0,11074 g troy dram 4,147 g avoirdupuis ounce 28,349527 g troy ounce (trojská unce) 31,103481 g troy pound12 troy ounces = 90 troy drams = 5760 grains373,2418 g avoirdupuis pound16 avoirdupuis ounces = 256 avoirdupuis drams453,59243 g short ton2001 avoirdupuis pounds907,185 kg long ton2240 avoirdupuis pounds1016,0470 kg