VZÁJEMNÉ VZTAHY METROLOGIE, TECHNICKÉ NORMALIZACE A ZKUŠEBNICTVÍ P5a

Technická normalizace Technická normalizace je účinným nástrojem řízení hospodářství, zasahuje do něj účinnými nástroji, technickými normami. V technicky vyspělých zemích má norma charakter zákonů. Takové postavení si musí norma vytvořit svou úrovní, progresivitou a pohotovostí. Technická normalizace je technická disciplína, nemá samostatný vědecký charakter. Zajišťování jednotnosti a správnosti měřidel a měření není možné bez účinné pomoci technické normalizace. P5a

Máme tři druhy technických norem: Všeobecné (průřezové) normy se týkají obecných otázek některé technické oblasti nebo jsou společné více technickým disciplínám. Např.: Veličiny a jednotky ve vědě a technické praxi. Předmětové normy obsahují náležitosti požadované od určitých objektů (vlastnosti surovin, materiálů, výrobků, zařízení). Z metrologického hlediska se týkají měřidel. Těchto norem je největší počet. P5a

Máme tři druhy technických norem: Předpisové normy, předpisují metodiku různých činností, např. i metrologických a také technologických operací. Normalizace je mladší než metrologie, dříve si metrologie zajišťovala jednotnost a správnost měřidel a měření vlastními předpisy. Tato situace dosud přetrvává. V metrologii jsou normativy technické normy státní i podnikové, také však metrologické přepisy. P5a

Označování norem ČSN + číslo Česká státní technická norma, dříve také Československá státní technická norma, závazné do konce roku 1994 ČSN ISO Česká technická norma podle mezinárodní normy ČSN IEC Česká technická norma podle mezinárodní normy, z oboru elektrotechniky PNÚ Norma Úřadu pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví P5a

Platnost a závaznost norem Na rozdíl od dřívější právní úpravy, která rozlišovala normy (závazné) a doporučené normy. Platnost byla určena příslušným datovým údajem na normě a skončila datem nahrazením této normy normou novou. Nyní se stejně určuje jen platnost normy, závaznost normy není určena z normy samé, ale je stanovena jiným předpisem. Hospodářská smlouva může určit používání jiných norem a předpisů. P5a

Označování norem DIN Německá norma VDE/VDI Německá doporučená norma BS Britská norma ASA Norma USA IEEE Doporučená norma USA pro obor elektro NF Francouzská norma ISO Mezinárodní norma ISO R Mezinárodní doporučení IEC Norma Mezinárodní elektrotechnické komise EN Norma Evropského společenství P5a

Metrologické předpisy se týkají zejména požadovaných vlastností vyráběných nebo dovážených měřidel a jejich používání a způsobů ověřování. Patří sem Technický předpis metrologický (TPM) a Metodické pokyny pro metrologii (MPM). P5a

Vztah metrologie a příbuzných činností Odhad v metrologii Odhad je při praktickém měření běžným úkonem. Pojem odhadu lze vymezit několikerým způsobem. Hrubý odhad. Snažíme se nějakou veličinu vymezit tak, jak ji vnímáme a jak ji hodnotíme na základě tohoto vjemu ve své představě a kterou považujeme za referenční. Může být velmi nespolehlivý, ale má určitý kvantitativní význam u zkušených pozorovatelů s praxí. Má velký význam při eliminaci hrubých chyb při měření. P5a

Vztah metrologie a příbuzných činností Odhad přímým pozorováním. Pozorovatel svými smysly (zrakem, sluchem i hmatem) porovnává bez jakéhokoliv měřítka nebo pomůcek dvě vlastnosti (veličiny) téhož druhu, přičemž obě vnímá na témže místě ve stejném okamžiku a za stejných podmínek. Výsledkem tohoto způsobu odhadu jsou konstatování: např. větší nebo menší, světlejší nebo tmavší, teplejší nebo chladnější. P5a

Odhad přímým pozorováním Někdy bychom tomuto způsobu porovnávání nemuseli říkat odhad, protože se domníváme, že kvantitativní převahu jednoho objektu vzhledem k druhému je možno určit bez chyby. Přesto je nutno tento úkon považovat za porovnání subjektivní, které může být zatíženo chybami, které si neuvědomujeme. P5a

Odhad přímým pozorováním Před měřením veličiny se často uvažuje o nejvhodnější metodě nebo měřidle, jejichž volba závisí na hodnotě měřené veličiny. K přibližnému určení intervalu obsahujícího hodnotu měřené veličiny je předběžný odhad užitečný, je-li proveden odpovědně a nemáme-li jinou možnost hodnotu veličiny určit přesněji (např. hmotnost na předvážkách, pH pomocí papírků s celým rozsahem, hustotu hrubým hustoměrem a teplotu hrubým teploměrem). P5a

Odhad přímým pozorováním Odhad má v metrologii své místo, neboť je běžným doplňkem čtení indikovaných hodnot na stupnicích analogových měřicích přístrojů. Dílek stupnice má vždy nějakou okem rozlišitelnou délku a ukazovatel není vždy v koincidenci s nějakou ryskou stupnice. Poslední číslici hodnoty měřené veličiny určujeme odhadem z polohy ukazovatele vzhledem k nejbližším ryskám stupnice. Uvádí se, že lze odhadnout 1/5 až 1/10 dílku podle okolností. P5a

Odhad přímým pozorováním Tento způsob čtení výsledků je vlastně jakousi myšlenkovou lineární interpolací (někdy i extrapolací) prováděnou pozorovatelem. Při odhadu polohy u rysky se dopouštíme chyby způsobené tloušťkou rysek stupnice. P5a

Vztah metrologie a příbuzných činností Kontrola je činnost směřující ke zjištění, zda v určité místně vymezené oblasti byly v dané době dodrženy předepsané náležitosti. Kontrola metrologického pořádku je zjištění, zda používaná měřidla byla ověřována v předepsaných lhůtách. Kontroluje se používání zákonných měřicích jednotek, etalonů, měřicí a etalonážní techniky. P5a

Vztah metrologie a příbuzných činností Kontrola v technické praxi je soubor úkonů, zda určitý objekt odpovídá předem stanoveným náležitostem. Tato kontrola spadá do metrologie. Velmi často se prolíná se zkoušením. Často se při kontrole nějaká vlastnost měří. Pak jde o měření nikoliv provozní, ale o kontrolní měření. Kontrola nikdy nenahrazuje provozní měření. P5a

Vztah metrologie a příbuzných činností Třídění je dělení většího počtu jedinců do několika tříd (skupin) podle nějaké vlastnosti (nebo více vlastností). Každé třídě přísluší konečný interval dané vlastnosti (nebo parametru). Má-li tříděná vlastnost fyzikální, technický nebo číselný charakter, jde o třídění metrologického charakteru. Příklady: výrobky a zmetky, třídění rezistorů podle tolerancí, třídění polovodičů a integrovaných obvodů. P5a

Vztah metrologie a příbuzných činností Dávkování je úkon, kterým rozumíme oddělení určitého požadovaného množství (s povolenou tolerancí) z většího celku. Množstvím může být hmota, objem, záření. Dávkovací zařízení (dávkovač) vyžaduje vždy přístrojovou techniku (jednoúčelovou). Často to bývá odměřovací či odvažovací zařízení. Tato část patří do metrologie a je předmětem prověřování i když vlastní podstata zařízení je technologická, vybavená měřicí a řídicí technikou. P5a

Vztah metrologie a příbuzných činností Zkoušení je soubor operací, zda nějaký objekt (zvaný zkušební vzorek) vyhovuje určité podmínce nebo několika určitým podmínkám. Zkoušení lze provádět objektivně nebo i subjektivně. P5a

Vztah metrologie a příbuzných činností Subjektivní zkoušení provádíme svými smysly bez použití jakéhokoliv zařízení, přičemž výsledek zkoušky má často je kvalitativní (konstatující) charakter. Konstatujeme, že obalové sklo je nedostatečně naplněno, na tkanině je chyba, potrubí je netěsné, povrch je příliš hrubý, porušená plomba, ohnutá ručička apod. Takové zkoušení bývá součástí rozsáhlejšího souboru operací, např. i ověřování. Nelze je přiřadit k měření, ale v metrologii se uplatňuje. P5a

Další subjektivní zkoušení Zkoušením se také rozumí vyšetření neměřitelných vlastností, které nazýváme kvalimetrickými. I při tomto způsobu zkoušení postupujeme subjektivně, ale zpravidla se snažíme získat výsledek pseudokvantitativní povahy. Takto pojaté zkoušení je záležitostí kvalitologickou a do metrologie nepatří (degustace potravin, hodnocení výkonu krasobruslařů, hodnocení uměleckých děl). Pro vyloučení subjektivnosti provádí hodnocení více lidí a pro potlačení subjektivity se počítá průměr. P5a

Objektivní způsoby zkoušení Objektivní způsoby zkoušení vyžadují použití potřebných zařízení, tj. technické prostředky pro simulaci určitých podmínek (např. termostaty) a prostředky kvantifikující, tj. měřidla a počítadla. Tato činnost patří do metrologie. P5a

Objektivní způsoby zkoušení Počítadla nebo prosté čítání postačí tehdy, vyšetřujeme-li při zkoušení počet určitých jevů. Zkoušením zjišťujeme, kolikrát lze dané zařízení zapnout a vypnout (např. relé nebo motory), kolik nárazů nebo ohybů určitý objekt vydrží, než se zhorší jeho vlastnosti. Výsledkem zkoušky je číslo doplněné údajem, čeho se to týká. Pro tuto „pojmenovanost“ výsledku lze zkoušení považovat za měření v širším slova smyslu. P5a

Objektivní způsoby zkoušení Měřicí prostředky používáme ke zkoušení také tehdy, máme-li zjistit, že určitá fyzikální nebo technická veličina má hodnotu v předepsaných mezích, přičemž konkrétní hodnoty této veličiny se ani nemusí zjišťovat. Takovými prostředky jsou mezní měřidla (kalibry) nebo různá zkušební zařízení. Např. kladným výsledkem zkoušení je zjištění, že odpor nějakého objektu leží v mezích (35,00 ± 0,25) W. Pro takovéto zjištění je termín zkoušení výstižnější, ačkoliv termín měření se také užívá. P5a

Objektivní způsoby zkoušení Oba poslední případy zkoušení (čítání nebo určení tolerance veličiny) patří do metrologie. Zkoušení je experimentální náplní zkušebnictví, tuto disciplínu lze z experimentálního hlediska zahrnout do metrologie i když jen s omezením na veličiny kvantifikovatelné, tj. měřitelné a počitatelné. Zkoušení zvyšuje výrobní náklady a musí být proto ekonomicky zdůvodnitelné. Vyspělé průmyslové státy dosahují v tradiční strojírenské výrobě mimořádných obchodních úspěchů tím, že věnují zkoušení při výrobě velkou pozornost. P5a

Realizace zkoušení Zkoušení druhu výrobku (typové zkoušky nového výrobku) s cílem vyšetřit vlastnosti výrobku a možnosti jeho použití. Nové výrobky dostávají značku kvality, což se projevuje i v ceně výrobku. Vlastnosti se vyšetřují pomocí měřicích prostředků, samotný výrobek však může být i měřicí přístroj. Patří tedy tento druh zkoušení do metrologie. Tyto zkoušky provádějí autorizované státní zkušebny a jsou pro některé nové výrobky závazné. P5a

Zkoušení druhu výrobku Výrobky se posuzují podle mnoha hledisek a náročných zkoušek. Např. měřicí přístroje pro prostředí s nebezpečím výbuchu posuzuje státní zkušebna v Radvanicích, elektrickou bezpečnost posuzuje Elektrotechnický zkušební ústav v Troji, vždy se zkoumá, jak jsou dodrženy příslušné normy a předpisy. P5a

Realizace zkoušení Zkoušení výrobků při běžící produkci s cílem zjištění a zajištění kvality výrobků. Zjišťují se výrobky s vlastnostmi ve vhodných tolerancích s cílem oddělit vynikající a dobré výrobky od zmetků opravitelných a neopravitelných. Způsob zkoušení se nazývá technologie zkoušení a u některých současných výrobků zabírá zkoušení 40 % až 60 % výrobního času mezi operacemi. P5a

Zkoušení výrobků při běžící produkci Platí staré heslo, kvalita znamená výběr. Pro provádění zkoušení jsou podnikové předpisy, které musí výrobek splňovat. Zkoušení je často přímo zabudováno do výrobní technologie. Zkoušení je určeno požadavkem, že výrobek musí být tak dobrý, jak je nezbytně nutné. Vyšší neodůvodněná kvalita znamená vyšší náklady a tedy i menší míru zisku. Kvalita všech součástí na výrobku by měla být vyvážená (optimální případ). Celý výrobek by se měl opotřebovat současně. P5a

Zkoušení výrobků při běžící produkci Podle reklamací nebo oprav se zjišťuje „úzký profil“ výrobku a zlepšením kvality tohoto „úzkého profilu“ současně zlepšujeme kvalitu celého výrobku. Při výrobě se mnohdy zkouší všechny výrobky, pokud je to zdůvodnitelné. V mnohých případech však nelze kontrolovat všechny výrobky, pak se provádí statistická kontrola kvality, kdy se zkouší jen určitý výběr z celé produkce a podle něj se usuzuje na celou produkci, sérii, šarži apod. P5a

Které parametry jsou předmětem zkoušení? Funkční vlastnosti, tj. vlastnosti, které vykazuje řádně fungující přístroj. Mechanické a geometrické vlastnosti, konstrukční stavba, mechanická stabilita, hmotnost, rozměry. Chemické ( a materiálové) vlastnosti, korozivzdornost, odolnost proti rozpouštědlům. Elektrické vlastnosti (pokud to nejsou funkční vlastnosti), např. isolační pevnost. P5a

Které parametry jsou předmětem zkoušení? Provozní potřeby, napájení energií (příkon), tlakový vzduch či plyny, pracovní nebo pomocné látky. Klimatické vlastnosti, tj. odolnost proti teplotě a vlhkosti. Spolehlivostní vlastnosti, doba života, možnost poruchy, přetížitelnost. P5a

Které parametry jsou předmětem zkoušení? Bezpečnostní vlastnosti, ochrana proti explozi, těsnost, ochrana proti dotyku. Estetické vlastnosti, tvar, barva, povrchové vlastnosti. Speciální vlastnosti použití, označení svorek a ovládacích prvků, popis, úplnost příslušenství, návod. P5a

Vyhodnocení výsledku zkoušení se zpožděným vyhodnocením (statistické vyhodnocení) P5a

Vyhodnocení výsledku zkoušení s automatickým vyhodnocením P5a

Prostředky zkoušení Samozřejmým požadavkem je nedestruktivní zkoušení Elektromagnetické vlny: Gama záření – radiografie, gama defektoskopie, Rentgenové záření – rentgenová defektoskopie, Světlo ( UV, vid., IR) – prohlížení, Tepelné záření – termovize, pyrometrie, Radiové vlny – vysokofrekvenční měření. P5a

Prostředky zkoušení Elektrický proud: Mechanické kmity: Stejnosměrný, střídavý – vodivost, statické a dynamické zkoušky, Mechanické kmity: Náraz – zkoušení nárazem, Nízká frekvence – zkoušení s rozmítanou frekvencí (rezonance), Zvuk - poklepem, Ultrazvuk – ultrazvuková defektoskopie. P5a

Prostředky zkoušení Proudění tepla: Vedení tepla – dotykové měření teploty, rozložení teplot. Při výrobě elektronických měřicích přístrojů, počítačů a elektronických obvodů je zkoušení každého výrobku zvlášť žádoucí. P5a

Prostředky zkoušení Vizuální prohlížení: Lupou nebo stereomikroskopem, výroba čipů pro integrované obvody. Elektrické postupy: Průchodnost či neprůchodnost určitých cest na tištěných spojích, kontrola napětí v určitých bodech. Při velkém rozsahu zkoušek je zkoušení řízeno počítačem. P5a

Prostředky zkoušení Tepelné postupy vytvářejí obraz teplotního pole při zatížení, např. vrstvový rezistor s vadně připojeným kontaktem. P5a

Prostředky zkoušení Elektrické zkoušení funkce: Pro komplikované přístroje se to provádí na specializovaných pracovištích na zařízeních zvaných testery. Pracoviště mají zajištěny podmínky (teplota, vlhkost, prašnost, osvětlení, hluk, rychlost vzduchu). Problém je kontaktování, většinou pomocí adaptéru s jehlami a pro dané zatížení a dané vstupní signály musí zařízení vytvářet výstupní signály v určitých tolerancích. P5a

Funkční schéma testeru P5a

Způsoby zkoušení Kvalifikace: Laboratorní zkoušení < 103 ks/rok velká Manuální zkušební zařízení v provoze asi 103 ks/rok střední Poloautomatické zkušební zařízení v provoze > 103 ks/rok Plně automatické zkušební zařízení v provoze > 104 ks/rok malá Počítačem řízený tester > 105 ks/rok Počítačem řízený tester umožňuje přímé ovlivňování výrobního procesu. P5a

Průběh zkoušení Pro zkoušení se vypracovávají vhodné vývojové diagramy, které někdy prověřují více funkcí najednou a při nesprávném výsledku se postupuje v podprogramech, které určí chybnou funkci, obvod či součástku. Pro vytvoření předpisu zkoušky poslouží deset otázek: P5a

Tvorba předpisu zkoušky: Co je třeba zkoušet (objekt)? Které vlastnosti je třeba zkoušet? V kterém stadiu výroby je třeba provést zkoušku? Kde má být zkouška provedena? Na jakém souboru má být zkouška provedena (celá výroba, výběr)? P5a

S čím má být zkouška provedena, Kdo má zkoušku provést (kvalifikace)? Jak má být zkouška provedena? Napojení, jednotlivé kroky, dovolené tolerance, kriteria pro rozhodování, alternativy při překročení tolerancí, zápis výsledků. Pro koho je zkoušeno? Koho zajímají výsledky zkoušek? Co provést s přezkoušenými vzorky? Sklad, zmetky, přepracování. P5a