Руководство по изучению дисциплины
«Метрология, стандартизация и сертификация»
Дисциплина «Метрология, стандартизация и сертификация» является базой при подготовке инженеров электротехнического профиля и должна формировать у студентов современное электрофизическое мировоззрение и обеспечивать фундаментальную основу для последующего изучения специальных электротехнических дисциплин.
В настоящее время в условиях рыночной экономики, роста конкуренции на рынке труда к молодому специалисту предъявляются повышенные требования к его профессиональной компетентности, общей образованности, инициативности, способности к творческому мышлению, желанию расширения своего профессионального и культурного кругозора. Сочетание этих качеств с хорошими манерами, знанием иностранных языков, определяющими успех общения с представителями отечественных и иностранных фирм, во многом обеспечивает преимущества молодого специалиста перед его конкурентами.
Современный специалист должен:
уметь трансформировать приобретенные знания в инновационные технологии;
владеть современными информационными технологиями;
иметь мотивацию к обучению на протяжении всей жизни, уметь самостоятельно повышать знания и повышать квалификацию;
уметь проводить научные исследования;
обладать коммуникативными способностями, уметь работать в команде, адаптироваться к переменам, способствовать социальной сплоченности;
обладать необходимыми гражданскими и социальными компетенциями.
Все эти требования должны найти отражения в учебном процессе: в учебных планах, программах дисциплин, методических материалах, методах и средствах обучения. Одним из методов повышения качества образования является внедрение новых прогрессивных методов в организацию самостоятельной работы студентов.
Методы и формы обучения
Учебная дисциплина (модуль) «Метрология, стандартизация и сертификация» относится к профессиональному циклу ООП (Б.3.Б.5 Профессиональный цикл. Базовая (профессиональная часть)). Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет: 5 ЗЕТ, 180 часов. Программой дисциплины предусмотрены следующие виды занятий: лекции – 30 часов, практические занятия – 14 часов, лабораторные занятия – 28 часов, самостоятельная работа – 72 часа.
Дисциплина изучается в четвёртом семестре, последовательность изложения разделов и тем, количество часов на каждый раздел составлена в соответствии ГОС ВПО и учебному плану.
На лекции отводится 30 часов.
Цель лекционного курса – теоретическая подготовка студентов в вопросах метрологии, стандартизации и сертификации. В лекциях сообщаются основные сведения по курсу, излагаются методические проблемы и способы их решения с опорой на предыдущие знания студентов. Лекция представляет собой устное изложение материала по определенной теме. Эта форма учебного процесса применяется при изложении объемного нового материала. Традиционная лекция состоит из трех частей: вступления, основной части и заключения. В первой части обозначается тема, план и цель лекции. В основной части последовательно раскрываются все ключевые вопросы и приводит определение основных терминов. В заключении материал обобщается и суммируется. Задача студентов – не только внимательно слушать лектора, но и конспектировать материал.
Дальнейшее осмысление и уточнение знаний, приобретенных на лекциях,
осуществляются на практических занятиях и лабораторных занятиях, цель
которых – формирование умений применения усвоенных ранее знаний для практического решения задач.
Практические занятия объемом 14 часов скомпонованы таким образом, что проводится одно занятие (2 академических часа), раз в две недели. Такой перерыв между этапами встреч с преподавателем обусловлен временем, отводимым на выполнение домашнего задания и изучения теоретического материала, которое студент проводит самостоятельно.
В каждом модуле на практике в общем случае предусматриваются практические занятия, домашние задания и тестирование по итогам изучения материала модуля. За модуль проводится 2 занятия под руководством преподавателя и на аттестационной неделе модуля дается возможность до сдать неуспешные этапы. В течение модуля студентами совместно с преподавателем должны быть изучены темы в соответствии с программой дисциплины в течение занятий, и часть материала выдается на самостоятельное изучение. Самостоятельность мышления студентов стимулируется посредством работы у доски, сравнения результатов решения задач среди студентов группы.
Лабораторные занятия предусмотрены учебным планом в объеме 28 часов. Занятия проводятся через неделю по 4 академических часа. Каждая лабораторная работа защищается студентом устно по вопросам самоконтроля, а также по теме соответствующей лекции. Если лабораторная работа при защите не зачтена, студент представляет ее на повторную защиту, устранив недостатки.
Самостоятельная работа студента выполняется и путем организации и стимулирования работы учащихся с учебно-методическим комплексом, изучения ими необходимого материала в данном пособии, в конспекте лекций, в методических рекомендациях по выполнению лабораторных работ и заданий для практических занятий, в подготовке презентаций, статей и выступлений на конференциях. На самостоятельную работу отводится 72 часа. Самостоятельная работа студента является важной формой усвоения курса. Она состоит из непрерывной работы студента по выполнению текущих заданий, курсовой работы и освоения новых тем.
Цель самостоятельной работы студентов – развивать у студентов умение выбрать нужную информацию по заданной теме или отдельному вопросу, критически анализировать методическую литературу по предложенным проблемам, систематизировать и оформлять прочитанное и изученное в виде кратких ответов и докладов. обеспечивается эффективной системой контроля, включающей в себя вопросы по содержанию материалов лекций и проверку контрольных, самостоятельных и курсовой работы. Для выполнения поставленных целей контроля, учёта и оценки результативности самостоятельной работы студентов на кафедре электротехники, автоматики и метрологии изданы методические рекомендации по выполнению лабораторных и практических работ. Рекомендации содержат общую характеристику дисциплины: цели, задачи ее изучения, комплекс предметов, на которые она опирается, и соответствуют курсу лекций дисциплины. Приведены методические указания по выполнению практических и лабораторных работ, требования к их содержанию, оформлению и защите, справочные материалы, даны вопросы и задания к диктантам, бланки ответов для тестовых заданий, список литературных источников. Рекомендации призваны помочь в выполнении лабораторных и практических работ и более глубокому усвоению разделов «Метрология», «Стандартизация» и «Сертификация».
Формы контроля
Текущий контроль знаний студентов имеет следующие виды:
устный опрос на лекциях, практических и лабораторных занятиях;
проверка выполнения письменных домашних заданий и курсовой работы;
тестирование (письменное или компьютерное);
проведение диктантов (в письменной или устной форме);
контроль самостоятельной работы студентов (в письменной или устной
форме);
промежуточная аттестация.
Оперативный контроль.
Опросы студентов по содержанию лекций и проверка выполнения
текущих заданий проводится на каждом практическом занятии. Результаты
проверки фиксируются и проставляются в рабочей тетради студента.
Более глубокое усвоение теоретического материала выявляется при защите лабораторных работ.
Рубежный контроль. В семестре, каждый месяц проводится тестирование, диктант, защита лабораторных работ, проводится процентовка выполнения курсовой работы.
Итоговый контроль. 4 семестр – экзамен.
При изучении теоретического материала (как изложенного на лекциях, так и выносимого на самостоятельное освоение по учебникам) необходимо тщательно разобрать все используемые понятия, осознать логику доказательств, внимательно рассмотреть примеры, которые могут иллюстрировать значение тех или иных условий, способы применения теоретических результатов к практике и т.д.
При подготовке к практическим занятиям необходимо сначала разобрать примеры, рассмотренные на лекции, затем те задачи, которые были решены в аудитории, и только после этого, обратив внимание на теоретические моменты, переходить к решению задач самостоятельно.
При тестировании необходимо внимательно прочитать вопрос, провести на черновике необходимые рассуждения (если требуется) и выбрать правильный ответ.
Содержание дисциплины
Лекционный курс
Тема 1. Предмет, задача и основные термины метрологии (2 часа)
Метрология как наука. Разделы метрологии. Предмет, объект, средства метрологии, Задача метрологии. История развития метрологии. Основные понятия и термины метрологии.
Тема 2. Погрешности (2 часа)
Понятие о погрешности средств измерений и результатов измерений.
Классификация погрешностей. Классификация систематических погрешностей. Причины возникновения погрешностей. Классы точности средств измерений. Формы выражения классов точности. Правила обозначения и распознавания классов точности на средствах измерений. Определение погрешности отдельного измерения при методе непосредственной оценки. Определение погрешности отдельного измерения при косвенном методе измерения. Методы обнаружения и исключения грубых погрешностей. Методы обнаружения и исключения систематических погрешностей. Статистическая обработка группы результатов прямых измерений. Законы распределения непрерывных случайных величин. Числовые характеристики случайных величин. Идентификация закона распределения результатов измерений. Интегральная и дифференциальная функции (законы) распределения.
Тема 3. Физические величины как объект измерений. Система СИ. Эталоны. Обеспечение единства измерений (2 часа)
Определение физической величины. Классификация единиц физических величин: системные и внесистемные, кратные и дольные.
Классификация физических величин: основные и производные.
Понятие о системе единиц физических величин. История создания систем единиц физических величин: метрической, абсолютной, производных от метрической (СГС, МКС, МТС, МКСМ и т.д.).
Международная система единиц физических величин СИ. Взаимосвязь основных и производных единиц в системе СИ. Дополнительные единицы системы СИ. Определения основных единиц.
История эталонов. Известные исторические эталоны. Создание и совершенствование эталонов метра и килограмма. Современные исследования в области разработки эталона килограмма («кремниевая сфера» и «электронный килограмм»).
Классификация современных эталонов: первичные, вторичные и рабочие (разрядные). Понятие о рабочем средстве измерения. Эталонная база страны.
Обеспечение единства измерений. Закон РФ «Об обеспечении единства измерений». Современное определение эталона. Свойства эталонов. Воспроизведение, хранение и передача единицы физической величины. Поверочная схема.
Тема 4. Измерения. Средства измерений (2 часа)
Виды измерений: прямые, косвенные, совокупные, совместные; статистические, динамические, статические; однократные и многократные; абсолютные и относительные.
Методы измерений: непосредственной оценки и сравнения с мерой. Разновидности метода сравнения с мерой: дифференциальный, нулевой, замещения.
Понятие о средстве измерения. Метрологические характеристики средств измерений: предел, диапазон, цена деления, чувствительность. Функции средств измерений.
Классификация средств измерений: элементарные (меры, устройства сравнения (компараторы), измерительные преобразователи) и комплексные (измерительные приборы, измерительные установки, измерительно-вычислительные комплексы, измерительные системы).
Тема 5. Электромеханические приборы (2 часа)
Основы теории и конструкции. Структурная схема электромеханического прибора. Общий принцип действия измерительного механизма.
Дифференциальное уравнение моментов. Моменты в электромеханических приборах: вращающий, противодействующий, успокоения.
Системы электромеханических приборов. Условно-графические обозначения систем. Система маркировки.
Приборы магнитоэлектрической системы. Логометры. Приборы электромагнитной системы. Приборы электродинамической системы. Приборы ферродинамической системы. Приборы электростатической системы.
Тема 6. Измерение электрических величин: мощности, сопротивлений, напряжения, тока (2 часа)
Методы измерения мощности в цепях постоянного тока. Устройство и принцип действия электродинамического ваттметра. Методы измерения мощности в цепях переменного тока. Измерение активной мощности в однофазной цепи. Измерение активной мощности в трехфазной цепи. Измерение реактивной мощности в трехфазных цепях.
Измерение сопротивлений. Метод амперметра-вольтметра. Прямой метод измерения сопротивлений. Устройство омметров. Мостовой метод измерения сопротивлений. Расчет чувствительности мостовой схемы.
Выбор оптимального внутреннего сопротивления амперметра. Выбор оптимального внутреннего сопротивления вольтметра.
Измерение напряжения. Измерение тока.
Тема 7. Цифровые измерительные приборы (2 часа)
Общие сведения о цифровых измерительных приборах. Суть аналого-цифрового преобразования.
Цифровой измеритель иммитанса Е7-22. Работа с измерителем иммитанса.
Виды напряжений.
Устройство электронно-лучевого осциллографа GRS-6032A. Принцип работы с осциллографом.
Устройство генератора SFG-2104. Принцип работы с генератором.
Тема 8. Счетчики электрической энергии (2 часа)
Приборы индукционной системы.
Измерение и учет электрической энергии. Активная и реактивная энергии.
Электромеханические счетчики электрической энергии. Классификация электромеханических счетчиков.
Однофазный счетчик активной энергии. Характеристики счетчика. Формирование показаний счетчика.
Необходимость замены индукционных счетчиков электронными.
Электронные счетчики электрической энергии. Устройство и принцип работы электронных счетчиков. Классификация электронных счетчиков. Условно-графические обозначения на электронных счетчиках.
Программирование электронных счетчиков электроэнергии.
Преимущества применения автоматизированных систем контроля и учета электроэнергии (АСКУЭ). Виды автоматизированных систем контроля и учета электроэнергии. Состав технических средств автоматизированной системы контроля и учета электроэнергии. Основные особенности и правила построения АСКУЭ бытовых и промышленных потребителей.
Тема 9. Расширение пределов измерительных приборов (2 часа)
Необходимость расширения пределов измерительных приборов.
Шунты. Вывод формулы для определения сопротивления шунта. Классификация шунтов. Особенности применения шунтов.
Добавочные сопротивления. Вывод формулы для определения добавочного сопротивления. Классификация добавочных сопротивлений. Особенности применения добавочных сопротивлений.
Измерительные трансформаторы тока и напряжения: устройство, принцип работы и особенности применения.
Тема 10. Метрологические службы России. Государственный метрологический контроль и надзор (2 часа)
Метрологические службы. Структура государственной метрологической службы России. Метрологические службы органов исполнительной власти и юридических лиц.
Международные и региональные организации по метрологии.
Объекты государственного метрологического контроля и надзора. Сферы распространения государственного метрологического контроля и надзора.
Государственный метрологический контроль. Утверждение типа средств измерений. Поверка средств измерений. Виды поверок. Лицензирование работ со средствами измерений. Метрологическая аттестация средств измерений.
Государственный метрологический надзор за средствами измерений.
Калибровка средств измерений. Отличия калибровки от поверки. Российская система калибровки.
Тема 11. Общие вопросы стандартизации (2 часа)
История развития стандартизации. Понятие стандартизации. Сущность, свойства и функции стандартизации. Объекты стандартизации. Задача стандартизации.
Правовые основы стандартизации в Российской Федерации. Закон «О стандартизации». Государственная система стандартизации (ГСС РФ).
Методы стандартизации. Взаимозаменяемость. Упорядочение объектов стандартизации. Параметрическая стандартизация. Ряды предпочтительных чисел. Агрегатирование. Комплексная стандартизация. Комплексные системы общетехнических стандартов (ЕСКД, ЕСТД, ЕСТПП, ЕСДП и др.). Опережающая стандартизация.
Тема 12. Нормативная база стандартизации (2 часа)
Понятие нормативного документа. Виды нормативных документов по стандартизации: стандарт, регламент, классификатор, нормы, правила, рекомендации по стандартизации, технические условия. Их особенности и обозначения. Категории стандартов: международный; региональный; межгосударственный; государственный стандарт РФ; стандарт отрасли; стандарты научно-технических, инженерных обществ и других общественных объединений; стандарт предприятия.
Закон «О техническом регулировании». Порядок разработки стандартов. Обновление, пересмотр, отмена стандартов.
Тема 13.Международная и региональная стандартизация (2 часа)
Необходимость разработки международных стандартов. Международные организации по стандартизации: ИСО, МЭК. Европейская экономическая комиссия ООН (ЕЭК ООН), Международная торговая палата (МТП), Комиссия «Кодекс алиментариус». Региональные организации по стандартизации. Стандартизация в Европейском Союзе. Стандартизация в СНГ. Перспективы после вступления России в ГАТТ/ВТО. Применение международных стандартов в РФ. Кодирование информации о товаре. Европейская система кодирования EAN. Штриховой код. Эффективность штрихового кодирования. Внешэкономическая ассоциация по проблемам автоматической идентификации (ЮНИСКАН).
Тема 14. Управление качеством (2 часа)
Сущность качества. Основные понятия в области качества: управление качеством, обеспечение качества, системы качества, жизненный цикл продукции, политика в области качества. Стандарты ISO на системы качества.
Показатели качества продукции. Квалиметрические методы оценки качества. Методы определения показателей качества продукции. Методы оценки уровня качества продукции. Концепция TQM (Total quality manegment). QS 9000 (Quality system 9000).
Тема 15. Общие вопросы сертификации. Сертификация в России и за рубежом (2 часа)
История развития стандартизации.
Сущность сертификации. Понятия сертификата соответствия и знака соответствия. Виды сертификатов.
Функции сертификации. Эффективность сертификации.
Виды сертификации.
Система сертификации в России. Стадии сертификации в России.
Нормативная база сертификации в России. Закон «О защите прав потребителей». Закон «О сертификации продукции и услуг». Контрольные функции государства в области сертификации.
Аккредитация органов по сертификации и испытательных лабораторий.
Правила заполнения бланка сертификата. Знаки соответствия стран СНГ.
Особенности сертификации в зарубежных странах.
Экологическая сертификация в России. Экологическая сертификация в западноевропейских странах. Знаки экологической сертификации.
Помимо рассмотренных мероприятий по совершенствованию качества и эффективности учебного процесса, на кафедре уделяется большое внимание научно-исследовательской работе, улучшению качественного состава преподавательских кадров, развитию и модернизации материально-технической базы, научно-исследовательской работе со студентами. |
