Характеристики процесса испытаний.

 

Основные составляющие процесса испытаний:

· Объект

· Субъект

· Условия испытаний

· Метод и методика испытаний

· Средства испытаний.

Объект испытаний – продукция, подвергаемая испытаниям. Объектом испытаний в зависимости от вида продукции и программы испытаний может являться единичное изделие или партия изделий, подвергаемая сплошному или выборочному контролю, партия продукции от которой берется оговоренная НТД проба. Объектом испытаний может быть макет или модель изделий и решение по результатам испытаний может относиться непосредственно к модели или макету. Если при испытаниях какого-либо изделия некоторые элементы его приходится заменить макетами или отдельные характеристики изделий определять с использованием моделей, то в этом случае объектом исследований является само изделие и решение по результатам испытаний относится непосредственно к изделию.

Если, например, испытывается партия продукции, то объектом испытаний является вся партия, в то же время в процессе испытаний оцениваются или контролируются характеристики лишь выбранных из партии изделий, которые и являются образцами для испытаний. При этом найденные характеристики используются для получения результатов испытаний объекта в целом. Важным признаком испытаний является задание определенных условий испытаний. Они могут быть реальными или моделируемыми.

 

Условия испытаний – совокупность воздействующих факторов и (или) режимов функционирования объекта при испытаниях. Воздействия на объект могут определяться внешними воздействующими факторами как естественными, так и искусственно созданными (климатические, механические, электрические и т.д.).       Могут иметь место также и внутренние воздействия, вызываемые функционированием объекта (нагрев, вызываемый трением, прохождением электрического тока). Следует учитывать режимы функционирования объекта, способы и место его установки, монтажа, крепления, скорости перемещения, нагружения и т.п. Условия испытаний могут предусматривать определение характеристик объекта при его функционировании или отсутствии функционирования, при наличии воздействий или после их приложения. Условия испытаний задаются, а точность их воспроизведения и поддержания при испытаниях нормируется и контролируется, так как условия испытаний влияют на точность результатов. Основным документом, задающим условия испытаний и нормы точности их воспроизведения, является методика испытаний. Методика испытаний устанавливает нормальные условия испытаний. Нормальные условия испытаний – это условия испытаний, установленные НТД на данный вид продукции.

В зависимости от задачи испытаний характеристики свойств объекта могут либо оцениваться, либо контролироваться. Если задачей испытаний является получение количественных или качественных значений характеристик и свойств объекта, то характеристики оцениваются, если же задачей испытаний является установление соответствия характеристик объекта заданным требованиям, то они контролируются. В этом случае испытания сводятся к контролю. Поэтому ряд видов испытаний являются контрольными, в процессе которых решается задача контроля. Информацию о характеристиках свойств объекта можно получать различными методами – путем измерений, анализов, диагностическими, органолептическими, экспертными и другими методами.

  Одним из наиболее распространенных способов являются измерения, позволяющие получить информацию о характеристиках свойств продукции с гарантированной оценкой точности.

 

Точность результатов испытаний – свойство испытаний, характеризуемое близостью результатов испытаний к действительным значениям характеристик объекта в определенных условиях испытаний. Регистрируемые при испытаниях значения характеристик свойств объекта и (или) условий испытаний, наработок, а также других параметров, являющихся исходными для последующей обработки, представляют собой данные испытаний. Данные испытаний обрабатываются и получают результат испытаний.

 

  Результат испытаний определяется как оценка характеристик свойств объекта, установление соответствия объекта заданным требованиям, результаты анализа качества функционирования объекта в процессе испытаний. Результаты испытаний характеризуются:

· точностью (погрешность или неопределенность);

· правильностью;

· прецизионностью

Прецизионность делится на:

· повторяемость (сходимость);

· воспроизводимость (межлабораторная);

· промежуточная прецизионность (внутрилабораторная воспроизводимость).

Под точностью понимают близость результата измерения к принятому эталонному значению измеряемой величины. Понятие «точность», включает в себя комбинацию случайной ошибки (прецизионность) и общей систематической ошибки (правильность).

  Правильность – близость среднего значения, полученного на основании большой серии результатов испытаний, к принятому эталонному значению величины. Показатель правильности выражают в терминах смещения.

   Смещение – разность между математическим ожиданием результатов испытаний и принятым эталонным значением. Смещение – это общая систематическая ошибка в противоположность случайной ошибке и может иметь одну или несколько составляющих. Большее систематическое отклонение от принятого значения соответствует большему значению смещения.

 

 Различают смещение метода,

· лабораторное смещение,

· лабораторную составляющую смещения.

 

Лабораторное смещение – разность между математическим ожиданием результатов испытаний, полученных в отдельной лаборатории, и принятым эталонным значением.

Смещение метода измерений – разность между математическим ожиданием результатов испытаний, полученных во всех лабораториях, использующих данный метод, и принятым эталонным значением.

Лабораторная составляющая смещения – разность между лабораторным смещением и смещением метода измерений. Лабораторная составляющая смещения является специфической для данной лаборатории и условий измерений в пределах лаборатории, и ее значения также могут быть различными на разных уровнях испытаний.

Прецизионность – близость между независимыми результатами испытаний, полученными при определенных принятых условиях. Прецизионность зависит только от распределения случайных ошибок и не связана ни с истинным значением, ни с заданным значением. Меру прецизионности обычно выражают, в терминах рассеяния и вычисляют как стандартное отклонение результатов испытаний. Малой прецизионности соответствует большее стандартное отклонение.

Количественные характеристики прецизионности зависят от принятых условий. Основными факторами, влияющими на изменчивость результата испытаний, являются следующие: время, калибровка, оператор и оборудование. В зависимости от сочетания и состояния этих факторов рассматриваются следующие виды прецизионности: повторяемость, воспроизводимость и промежуточная прецизионность (внутрилабораторная воспроизводимость).

Повторяемость – прецизионность в условиях повторяемости. К условиям повторяемости относятся: один и тот же метод измерений; идентичные объекты измерения; одна и та же лаборатория; один и тот же оператор; одно и тоже   

Воспроизводимость – прецизионность в условиях воспроизводимости. Условия воспроизводимости: один и тот же метод измерений; идентичные объекты измерения; разные лаборатории; разные операторы; различное оборудование.

Промежуточная прецизионность – прецизионность в промежуточных

условиях, т.е. один и тот же метод, идентичные образцы, одна лаборатория

но изменяющиеся условия (разные операторы, разное время, оборудование,

калибровка).

   Главным признаком объекта испытаний является то, что по результатам его испытаний принимается то или другое решение по этому объекту - о его годности или забраковании, о возможности предъявления на следующие испытания, о возможности серийного выпуска и другие.

  В отечественной метрологии погрешность результатов измерений, как правило, определяется сравнением результата измерений с истинным или действительным значением измеряемой величины.

Истинное значение — значение, которое идеальным образом характеризует в качественном и количественном отношении соответствующую величину.

Действительное значение — значение величины, полученное экспериментальным путем и настолько близкое к истинному значению, что в поставленной измерительной задаче может быть использовано вместо него.

В условиях отсутствия необходимых эталонов, обеспечивающих воспроизведение, хранение и передачу соответствующих значений величин, необходимых для определения погрешности (точности) результатов измерений, в отечественной и международной практике за действительное значение зачастую принимают общее среднее значение (математическое ожидание) заданной совокупности результатов измерений, выражаемое в отдельных случаях в условных единицах. Эта ситуация и отражена в термине «принятое опорное значение» и рекомендуется для использования в отечественной практике.

Понятие принятого опорного значения является более универсальным, чем понятие «действительное значение». Оно определяется не только как условно истинное значение измеряемой величины через теоретические константы и (или) эталоны, но и (в их отсутствии) как ее среднее значение по большому числу предварительно выполненных измерений в представительном множестве лабораторий. Таким образом, принятым опорным значением может быть как эталонное, так и среднее значение измеряемой характеристики.

 

Точность — степень близости результата измерений к принятому опорному значению.

В рамках обеспечения единства измерений вводится термин «правильность» — степень близости к принятому опорному значению среднего значения серии результатов измерений. Показателем правильности обычно является значение систематической погрешности.

Прежде термин «точность» распространялся лишь на одну составляющую, именуемую теперь правильностью. Однако стало очевидным, что он выражает суммарное отклонение результата от эталонного (опорного) значения, вызванное как случайными, так и систематическими причинами.

Прецизионность — степень близости друг к другу независимых результатов измерений, полученных в конкретных регламентированных условиях. Независимые результаты измерений (или испытаний) — результаты, полученные способом, на который не оказывает влияние никакой предшествующий результат, полученный при испытаниях того же самого или подобного объекта.

Необходимость рассмотрения «прецизионности» возникает из-за того, что измерения, выполняемые на предположительно идентичных материалах при предположительно идентичных обстоятельствах, не дают, как правило, идентичных результатов. Это объясняется неизбежными случайными погрешностями, присущими каждой измерительной процедуре, а факторы, оказывающие влияние на результат измерения, не поддаются полному контролю.

 Прецизионность зависит только от случайных погрешностей и не имеет отношения к истинному или установленному значению измеряемой величины. Меру прецизионности обычно выражают в терминах неточности и вычисляют как стандартное отклонение результатов измерений. Меньшая прецизионность соответствует большему стандартному отклонению. Количественные значения мер прецизионности существенно зависят от регламентированных условий. Крайними случаями таких условий являются условия повторяемости и условия воспроизводимости.

Повторяемость — прецизионность в условиях повторяемости. В отечественных НД наряду с термином «повторяемость» используют термин «сходимость».

Условия повторяемости (сходимости) — условия, при которых независимые результаты измерений (или испытаний) получаются одним и тем же методом на идентичных объектах испытаний, в одной и той же лаборатории, одним и тем же оператором, с использованием одного и того же оборудования, в пределах короткого промежутка времени. В качестве мер повторяемости (а также воспроизводимости) в Стандарте 5725 используются стандартные отклонения.

Стандартное (среднеквадратическое) отклонение повторяемости (сходимости) — это стандартное (среднеквадратическое) отклонение результатов измерений (или испытаний), полученных в условиях повторяемости (сходимости). Эта норма является мерой рассеяния результатов измерений в условиях повторяемости.

В Стандарте 5725 для крайних условий измерений введены показатели свойств повторяемости и воспроизводимости пределов.

Предел повторяемости (сходимости) — значение, которое с доверительной вероятностью 95% не превышается абсолютной величиной разности между результатами двух измерений (или испытаний), полученными в условиях повторяемости (сходимости).

Воспроизводимость — прецизионность в условиях воспроизводимости.

Условия воспроизводимости — это условия, при которых результаты измерений (или испытаний) получают одним и тем же методом, на идентичных объектах испытаний, в разных лабораториях, разными операторами, с использованием различного оборудования.

Стандартные (среднеквадратические) отклонения воспроизводимости — стандартные (среднеквадратические) отклонения результатов измерений (испытаний), полученных в условиях воспроизводимости. Эта норма является мерой рассеяния результатов измерений (или испытаний) в условиях воспроизводимости.

Предел воспроизводимости — значение, которое с доверительной вероятностью 95% не превышается абсолютной величиной разности между результатами измерений (или испытаний), полученными в условиях воспроизводимости.

Для практики измерений важен термин «выброс». Выброс — элемент совокупности значений, который несовместим с остальными элементами данной совокупности.

 

Домашнее задание

1.Шишкин И.Ф. Метрология, стандартизация и управление качеством: Учебник для вузов. – М.: Изд-во стандартов, 2000.

2.Шишкин И.Ф. Прикладная метрология: Учеб.пособие. – М.: ВЗПИ, 2000.

3.Костылев Ю.С., Лосицкий О.Г. Испытания продукции. – М.: Изд-во стандартов, 2001.

4.Жутовский В.Л. Испытания средств измерений. Организация и порядок проведения: Справ.пособие. – М.: Изд-во стандартов, 2001.

5.Конспект лекций.

Интернет ресурсы http://znanium.com