VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

Transkript

1 VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ÚSTAV VÝROBNÍCH STROJŮ, SYSTÉMŮ A ROBOTIKY FACULTY OF MECHANICAL ENGINEERING INSTITUTE OF PRODUCTION MACHINES, SYSTEMS AND ROBOTICS MANAGEMENT KALIBRACÍ MĚŘIDEL CALIBRATION MANAGEMENT OF GAUGE MASTER S THESIS AUTOR PRÁCE AUTHOR VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR Bc. MIROSLAV ŠMÉTKA Ig. PETR KOŠKA, Ph.D. BRNO 2010

2

3

4

5 Ústav výrobích strojů, systémů a robotiky Str. 3 ABSTRAKT Tato práce řeší postupy maagemetu kalibračí laboratoře k prokazováí shody výsledků kalibrací u vybraých typů měřidel. Těmito měřidly jsou kocové měrky, posuvý výškoměr, deformačí tlakoměry přetlakové a mometové klíče. Dále avrhuje dokumetaci ve shodě s požadavky a metrologickou kofirmaci měřidel. Dokumetací jsou především kalibračí postupy výše uvedeých měřidel a postupy určováí ejistoty výsledku měřeí a jejich vyhodoceí. Kompletí postupy kalibrace jsou zpracováy jako příloha této práce, s grafickou úpravou používaou v orgaizaci Výzkumého techického ústavu pozemího vojska ve Vyškově. KLÍČOVÁ SLOVA Kalibrace, kalibračí laboratoř, kalibračí postup, ejistota měřeí, kofirmace. ANNOTATION This thesis solves procedures of the maagemet of the calibratio laboratory to prove agreemet of calibratio results i specified types of gauges. These are gauge blocks (Johasso gauge), verier height gauge, deformatio maometer pressure ad torque spaer. Furthermore desigs documetatio i accord with metrological cofirmatio. These are maily calibratio procedures of these gauges ad procedures of defiitio measuremet ucertaily ad iterpretatio of results. Completed procedures of calibratio are processed as attachmet to this thesis with graphic desig like as i experimetal techicia istitute of groud forces. KEY WORDS Calibratio, calibratio laboratory, procedures of calibratio, measuremet ucertaity, cofirmatio.

6 Ústav výrobích strojů, systémů a robotiky Str. 4 BIBLIOGRAFICKÁ CITACE PRÁCE ŠMÉTKA, M. Maagemet kalibrací měřidel. Bro: Vysoké učeí techické v Brě, Fakulta strojího ižeýrství, s. Vedoucí diplomové práce Ig. Petr Koška, Ph.D.

7 Ústav výrobích strojů, systémů a robotiky Str. 5 ČESTNÉ PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem diplomovou práci vypracoval samostatě, a základě uvedeé literatury a za pomoci vedoucího práce V Brě de Podpis

8 Ústav výrobích strojů, systémů a robotiky Str. 6 PODĚKOVÁNÍ Tímto bych chtěl poděkovat vedoucímu diplomové práce Ig. Petru Koškovi, Ph.D. za jeho ceé rady, ázory a připomíky. Dále bych chtěl poděkovat řediteli odboru jakosti ve vyškovské divizi VOP-026 Ig. Milaovi Šlapalovi za pomoc při výběru zadáí diplomové práce a spolupráci.

9 Ústav výrobích strojů, systémů a robotiky Str. 7 OBSAH 0. ÚVOD ZÁKLADNÍ POJMY A DEFINICE Z METROLOGIE METROLOGIE ZÁKLADNÍ DEFINICE VYBRANÝCH TERMÍNŮ CHYBY MĚŘENÍ Obecě Rozděleí chyb měřeí METROLOGICKÁ NÁVAZNOST MĚŘIDEL Úvod k ávazosti měřidel Nezbytost ávazosti měřidel Hierarchie v oblasti kalibrací VYJÁDŘENÍ VÝSLEDKU A VÝPOČET NEJISTOTY VÝSLEDKU MĚŘENÍ VÝSLEDEK MĚŘENÍ POSTUP PRO TYPU A STANOVENÍ NEJISTOTY POSTUP PRO TYPU B STANOVENÍ NEJISTOTY Obecě Možé zdroje ejistot staoveé B způsobem] Postup při určováí ejistot typu B staoveí Odhad rozděleí pro složky ejistoty typu staoveí B STANDARDNÍ KOMBINOVANÁ NEJISTOTA VÝSLEDKU MĚŘENÍ CELKOVÁ NEJISTOTA METROLOGICKÁ KONFIRMACE OBECNĚ METROLOGICKÉ POŽADAVKY ZÁKAZNÍKA METROLOGICKÉ CHARAKTERISTIKY MĚŘICÍ VYBAVENÍ Obecě Kategorizace měřidel Hlaví etaloy Pracoví etaloy Referečí materiály Staoveá měřidla Pracoví měřidla Orietačí měřidla EXTERNÍ DODAVATELÉ KALIBRACE A OVĚŘOVÁNÍ MĚŘICÍHO VYBAVENÍ Kalibrace a ověřeí Výsledek kalibrace Iterpretace výsledků měřeí (kalibrace) KONFIRMAČNÍ INTERVALY Obecě Počátečí výběr kalibračích itervalů Přezkoumáí kalibračích itervalů KONTROLA JUSTOVÁNÍ ZÁZNAMY Z PROCESU METROLOGICKÉ KONFIRMACE Uchováváí zázamů Obsah kalibračích listů KONFIRMAČNÍ ZNAČENÍ KALIBRACE VELIČINY DÉLKY MĚŘENÍ DÉLEK Teorie o veličiě délky Návazost veličiy délky...31

10 Ústav výrobích strojů, systémů a robotiky Str SCHÉMA NÁVAZNOSTI VELIČINY DÉLKY KALIBRAČNÍ POSTUP Postup kalibrace pro měrky Postup kalibrace pro výškoměr ETALONY DÉLKY URČENÍ VÝSLEDKU MĚŘENÍ Měrky posuvý výškoměr URČENÉ NEJISTOTY VÝSLEDKU MĚŘENÍ Nejistota výsledku měřeí měrek určeí ejistoty pro výškoměr KALIBRACE VELIČINY TLAKU MĚŘENÍ TLAKU O veličiě tlaku ávazost veličiy tlaku SCHÉMA NÁVAZNOSTI VELIČINY TLAKU KALIBRAČNÍ POSTUP Postup kalibrace ETALONY TLAKU URČENÍ VÝSLEDKU MĚŘENÍ URČENÍ NEJISTOTY VÝSLEDKU MĚŘENÍ KALIBRACE VELIČINY KROUTÍCÍHO MOMENTU MĚŘENÍ KROUTÍCÍHO MOMENTU O veličiě mometu síly Návazost veličiy kroutícího mometu SCHÉMA NÁVAZNOSTI VELIČINY KROUTÍCÍHO MOMENTU KALIBRAČNÍ POSTUP Osova kalibračího postupu Metodický postup kalibrace mometového klíče ZKUŠEBNÍ ZAŘÍZENÍ KROUTÍCÍHO MOMENTU URČENÍ VÝSLEDKU MĚŘENÍ URČENÍ NEJISTOTY VÝSLEDKU MĚŘENÍ ZÁVĚR SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY SEZNAM OBRÁZKŮ SEZNAM TABULEK SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK A SYMBOLŮ SEZNAM PŘÍLOH... 61

11 Ústav výrobích strojů, systémů a robotiky Str ÚVOD Efektiví systém maagemetu měřeí zabezpečuje způsobilost měřicího vybaveí a procesů měřeí k jejich zamýšleému použití a je výzamý z hlediska dosažeí cílů jakosti produktu. Metody, které v systému maagemetu měřeí k tomuto používáme, postupují od základího ověřováí a kalibrací vybaveí až po aplikaci statistických metod při řízeí procesů, k zajištěí jedotosti a správosti měřeí. Cílem systému maagemetu měřeí je řízeí rizika, že výsledky měřeí měřicího vybaveí a procesů měřeí by mohly poskytovat esprávé výsledky ovlivňující jakost produktů orgaizace. Hlavím cílem je udržováí systému maagemetu měřeí tak, aby mohl prokázat správost výsledků měřeí s ohledem a požadavky zákazíka a vykazoval zlepšováí efektivosti, a tak i jakosti produktů orgaizace. [3] Zadáí této diplomové práce bylo získáo u vyškovské divize podiku VOP 026 Šterberk. Jelikož orgaizace je držitelem certifikátu ISO 9001 a zakládá si a svém dobrém jméu, dbá a to, aby byla také jejich dokumetace v ejlepším pořádku. Metrologické středisko, spadající pod odděleí jakosti VTÚPV, provádí kalibrace pracovích měřidel dále používaých ve výrobě. Některá měřidla však kalibrují exterě, což by mohla změit vypracovaá metodika pro iterí kalibraci. Takovým měřidlem je apříklad posuvý výškoměr. V rámci této práce byla provedea aalýza dokumetace kalibračí laboratoře, při které byl zjiště chybějící postup kalibrace pro kocové měrky. Dalšími edostatky byly eaktuálí postupy kalibrace pro tlakoměry a mometové klíče. Byly avržey především kalibračí postupy u těchto typů měřidel, jejichž součástí jsou také schémata ávazosti pro daou veličiu a výpočet ejistoty. Díky takto doplěé a aktualizovaé dokumetaci mohou kalibrovat iterě více měřidel, dokazovat způsobilost jimi dosahovaých výsledků a sížit áklady subdodávek služeb. Vojeský techický ústav pozemího vojska byl založe v r pro vývoj a výzkum v oblasti vojeské techiky. V roce 2003 byl začleě do struktury VOP-026 Šterberk, s.p., což je státí podik, provádějící podikatelskou čiost s majetkem státu vlastím jméem a a vlastí odpovědost. Hlavím účelem podiku je plit celospolečeské potřeby a zájmy státu v oblasti dodávek výroby a služeb pro zajištěí obray a bezpečosti státu, přispívat k plěí závazků ČR vyplývajících z čleství v EU a NATO, podporovat realizaci reformy a proces profesioalizace Armády ČR a realizovat doplňkovou podikatelskou čiost v civilím sektoru, což je strojíreská produkce a zkušebictví.

12 Ústav výrobích strojů, systémů a robotiky Str ZÁKLADNÍ POJMY A DEFINICE Z METROLOGIE 1.1 Metrologie [1] Metrologie je věda zabývající se měřeím. Jako auka o měřeí má zásadí výzam eje při kvatifikaci růzých parametrů jakosti strojíreských výrobků, ale i v dalších oblastech. Rozlišujeme tři základí části: - Metrologie vědecká, která ve všech aplikačích vědách pomáhá při studiu základích přírodích zákoů a současě využívá všech ových pozatků těchto vědích oborů pro zvyšováí přesosti experimetálích čiostí. - Metrologie legálí, která shruje všechy ormy, zákoy a vyhlášky, které se touto problematikou zabývají. - Metrologie praktická, která se zabývá praktickou čiostí při aplikaci postupů v daé čiosti. 1.2 Základí defiice vybraých termíů [2] Jedotka (měřicí): blíže určeá veličia defiovaá a přijatá kovecí, se kterou jsou porováy jié veličiy stejého druhu za účelem vyjádřeí jejich hodoty ve vztahu k této veličiě. Hodota (veličiy): velikost blíže určeé veličiy obecě vyjádřeé jako (měřicí) jedotka ásobeá číselou hodotou. Pravá hodota (veličiy): hodota, která je ve shodě s defiicí blíže určeé veličiy. Kovečě pravá hodota (veličiy): hodota, která je přisuzováa blíže určeé veličiě a přijatá, ěkdy kovecí, jako hodota, jejíž ejistota je vyhovující pro daý účel. Číselá hodota (veličiy): podíl hodoty veličiy a jedotky použité pro její vyjádřeí. Měřeí: soubor čiostí, jejich cílem je staovit hodotu veličiy. Měřeá veličia: blíže určeá veličia, která je předmětem měřeí. Metoda měřeí: logický sled po sobě ásledujících geericky posloupě popsaých čiostí, které jsou používáy při měřeích. Postup měřeí: soubor specificky popsaých čiostí, které jsou používáy při blíže určeých měřeí podle daé metody měřeí. Výsledek měřeí: hodota získaá měřeím a přisouzeá měřeé veličiě.

13 Ústav výrobích strojů, systémů a robotiky Str. 11 Úplý výsledek měřeí: obsahuje výsledek měřeí a údaj o ejistotě měřeí. Nejistota měřeí: výsledek k vyhodocováí měřeí charakterizující rozsah hodot, v ěmž leží pravá hodota měřeé veličiy, obecě s daou pravděpodobostí. Kalibrace: soubor úkoů, kterými se staoví za specifikovaých podmíek vztah mezi hodotami veliči, které jsou idikováy měřicím přístrojem ebo měřicím systémem, ebo hodotami reprezetovaými ztělesěou mírou ebo referečím materiálem a odpovídajícími hodotami, které jsou realizováy etaloy. Měřicí přístroj, měřidlo: zařízeí určeé k měřeí, samoté ebo ve spojeí s přídavým zařízeím. Jmeovitá hodota: zaokrouhleá ebo přibližá hodota charakteristiky měřicího přístroje, která poskytuje vodítko pro jeho použití. Referečí podmíky: podmíky použití předepsaé pro provedeí fukčí zkoušky měřicího přístroje ebo pro vzájemé porováí výsledků měřeí. Drift: pomalá změa metrologické charakteristiky měřicího přístroje. Třída přesosti: třída měřicích přístrojů, které splňují určité metrologické požadavky staoveé k udržeí chyb v rozsahu specifikovaých mezích hodot. Chyba (idikace) měřicího přístroje: rozdíl idikace měřicího přístroje a pravé hodoty odpovídající vstupí veličiy. Přesost měřeí: těsost shody mezi výsledkem měřeí a (kovečě) pravou hodotou měřeé veličiy. Rozlišitelost: kvatitativí vyjádřeí způsobilosti idikačího zařízeí rozlišit velmi blízké hodoty idikovaé veličiy. Největší dovoleá chyba: extrémí hodota chyby daého měřidla povoleá specifikacemi (ormou, garatovaá výrobcem). Správost: schopost měřicího přístroje poskytovat velmi blízké idikace opakovaých měřeí téže měřeé veličiy za týchž podmíek. Návazost měřidel: se rozumí zařazeí měřidel do epřerušeé poslouposti přeosu hodoty veličiy počíající etaloem ejvyšší metrologické kvality pro daý účel. K zajištěí ávazosti používáme jediě měřidlo kategorie etalo. Validace: je potvrzeí prostředictvím poskytutí objektivích důkazů, že požadavky a specifické zamyšleé použití ebo a specifickou aplikaci byli splěy. Justováí: je operace určeá k tomu, aby fukčí stav a správost měřidla odpovídaly podmíkám jeho používáí.

14 Ústav výrobích strojů, systémů a robotiky Str. 12 Etalo: je ztělesěá míra, měřicí přístroj, měřidlo, referečí materiál ebo měřicí systém, které jsou určey k defiováí, realizováí, uchováváí ebo reprodukováí jedotky ebo jedé či více hodot veličiy pro referečí účely. Meziárodí etalo: je etalo uzaý meziárodí dohodou k tomu, aby sloužil v meziárodím rozsahu jako základ pro staoveí hodot jiých etaloů předměté veličiy [3]. Národí státí etalo: je etalo uzaý árodím rozhodutím k tomu, aby sloužil v daé zemi jako základ pro staoveí hodot jiých etaloů předměté veličiy [3]. Primárí etalo: je etalo, který je ozačeý ebo široce uzávaý jako etalo, který má ejvyšší metrologickou kvalitu ve staoveé oblasti a jehož hodota je přijímáa bez odkazu a jié etaloy stejé veličiy [3]. Referečí etalo: je etalo ejvyšší metrologické jakosti dostupý v daém místě, ebo v daé orgaizaci, z ěhož se odvozují zde prováděá měřeí [3]. Pracoví etalo: je etalo většiou kalibrovaý vzhledem k referečímu etalou, který se běžě používá pro kalibrováí ebo kotrolu kocových měrek, měřidel ebo referečích materiálů. Může být zároveň také referečím etaloem [3]. 1.3 Chyby měřeí [4] Obecě Chybu můžeme obecě popsat jako rozdíl mezi pravou hodotu veličiy a její aměřeou hodotou. Zdrojem chyb jsou lidé, zařízeí, edokoalá zalost o měřeé veličiě ebo ovlivňující veličiy. Chyby měřeí můžeme vyjadřovat v absolutí, ebo relativí podobě. Absolutí chyba je rozdíl mezi výsledkem měřeí a (kovečě) pravou hodotou měřeé veličiy = x, (1) m x p kde x m je změřeá hodota měřeé veličiy, x p je (kovečě) pravá hodota měřeé veličiy. V praxi však eí možé pravou hodotu měřeé veličiy získat, proto ji ahrazujeme tzv. kovečě pravou hodotou, která se blíží pravé hodotě s dostatečou přesostí. Relativí chyba je podíl chyby měřeí a pravé hodoty měřeé veličiy xm x p r =, (2) x p která se vyjadřuje obvykle při ásobeí stem v procetech.

15 Ústav výrobích strojů, systémů a robotiky Str Rozděleí chyb měřeí Chyby měřeí rozdělujeme a: - áhodé - systematické - hrubé Náhodá chyba δ je výsledek měřeí míus středí hodota, která by vzikla z ekoečého počtu měřeí téže veličiy uskutečěé za podmíek opakovatelosti. Jsou to chyby vzikající áhodým působeím ovlivňujících veliči jako jsou operátor, prostředí a další. V praxi jsme schopi provést pouze odhad áhodé chyby. Systematická chyba s je středí hodota, která by vzikla z ekoečého počtu měřeí téže veličiy uskutečěé za podmíek opakovatelosti, od které se odečte pravá hodota. Je to chyba, která vziká apříklad epřesostí přístroje ebo operátorem. Má určitou velikost a lze jí elimiovat pomocí korekce, eboli jejím odečteím od výsledku měřeí. Hrubá chyba se odlišuje výrazě od ostatích měřeí. Je to apříklad chybý zápis idikovaé hodoty ebo omyly při odečtu, popřípadě závažá chyba v postupu měřeí. Tyto chyby se musí vyloučit z měřeých hodot. Obrázek č. 1: Grafické vyjádřeí chyb měřeí. Absolutí chyba, Náhodá chyba δ, Systematická chyba s [4]

16 Ústav výrobích strojů, systémů a robotiky Str Metrologická ávazost měřidel [3] Úvod k ávazosti měřidel Kvalita výrobků a služeb stále více závisí a spolehlivém měřeí. To se také výzamě odráží v příslušých ormách, které požadují ávazost měřidel a státí a meziárodí etaloy. Vysoké požadavky a jakost zameají, že musí existovat odpovídající systém jakosti. To je specifikováo apříklad v ormě ČSN EN ISO Jako část systému jakosti je také správa, údržba a kalibrace měřicích a zkušebích zařízeí. Návazost je proces, kdy idikace měřidla lze srovat v jedom ebo ěkolika krocích se státím etaloem pro příslušou veličiu měřeí Nezbytost ávazosti měřidel Návazost měřicího a zkušebího zařízeí a státí etaloy prostředictvím řetězce kalibrací je ezbytá v důsledku rostoucích árodích a meziárodích požadavků a spolupráci, a tím i přesost vyráběých součástí. Výrobci ebo dodavatelé musí měřit stejým metrem jako zákazík. Existují také práví a techické důvody. Příslušé zákoy, předpisy ebo smluví ustaoveí se zákazíkem musí být porovatelé Hierarchie v oblasti kalibrací Meziárodí úroveň: Rozhodutí týkající se meziárodího systému jedotek (SI) a realizace primárích etaloů přijímá a meziárodí úrovi Coférece Géérale des Poids et Mesures (CGPM). Bureau Iteratioal des Poids et Mesures (BIPM) je odpovědé za koordiaci rozvoje a údržby primárích etaloů a orgaizuje porováváí a ejvyšší úrovi (viz Obrázek č. 2). Obrázek č. 2: Schéma metrologické ávazosti [3]

17 Ústav výrobích strojů, systémů a robotiky Str. 15 Národí úroveň: Téměř ve všech zemích jsou árodí metrologické istituty ejvyššími metrologickými orgáy v zemi, které zajišťují správu státích etaloů. Tyto etaloy jsou vzájemě porovatelé. Pokud istitut emá možost realizace určitého etalou, zajišťuje ávazost v jié zemi. Akreditovaé kalibračí laboratoře (kalibračí střediska) jsou ve státí poslouposti kalibrací zpravidla ejvýše, jejich sekudárí etaloy jsou avázáy přímo a státí etalo a přeáší hodoty pro daou veličiu a podikové útvary a měrová střediska. Vitropodiková kalibrace zajišťuje, že veškeré měřicí a zkušebí zařízeí, používaé orgaizací a mající vliv a produkt, jsou pravidelě kalibrováa vůči svým referečím etaloům, které jsou avázáy a etaloy akreditovaých kalibračích laboratoří. Povaha a rozsah je poechá a posouzeí maagemetu orgaizace s rizikem, že by mohlo dojít k výsledkům měřeí, které egativě ovliví jakost produktu ebo vztahy se zákazíkem. Na Obrázku č. 3 je zázorěa orgaizace ávazosti a státí etalo. Obrázek č. 3: Orgaizace ávazosti a státí etalo [3]

18 Ústav výrobích strojů, systémů a robotiky Str VYJÁDŘENÍ VÝSLEDKU A VÝPOČET NEJISTOTY VÝSLEDKU MĚŘENÍ 2.1 Výsledek měřeí [5] Podle dokumetu EA 4/02 Vyjadřováí ejistot měřeí při kalibracích [5] dokumet je ve shodě s meziárodě uzávaou publikací Guide to the Expressio of Ucertaity i Measuremet Vyjadřováí výsledků má svoje pravidla. V deší době jsou astavea tak, že součástí výsledku měřeí - kalibrace, je také ejistota měřeí jako parametr, který určuje kvalitu výsledku měřeí. Výsledek tedy zapisujeme ve tvaru Y = y ± U, (3) kde Y ozačuje skutečou hodotu veličiy, y je aměřeá hodota daé veličiy a ejistota U je vyjádřeí míry spolehlivosti odhadu skutečé hodoty staovovaé veličiy. NAMĚŘENÉ HODNOTY PARAMETRY OVLIVŇUJÍCÍ MĚŘENÍ Nejistota získaá statistickým zpracováím dat Nejistoty získaé jiak ež statistickým vyhodoceím Výpočet VÝSLEDEK MĚŘENÍ Y = y ± U Korekce Obrázek č. 4: Určováí výsledku měřeí Měřeím daé veličiy obdržíme soubor dat, která vyhodocujeme do podoby výsledku kalibrace. Jako odhad výsledku měřeé veličiy ám slouží aritmetický průměr jedotlivých měřeí: y = q = 1 q i i= 1. (4) Teto výsledek eboli výstupí veličia může být u ěkterých způsobů měřeí doplě o korekce, což můžeme ozačit jako odstraěí systematické chyby vášeé do měřeí od určitých vstupích veliči apříklad tepelá dilatace materiálu. Nejistota výsledku kalibrace (dále je ejistota) se staovuje dvojím způsobem: - postupem pro staoveí způsobem A - postupem pro staoveí způsobem B

19 Ústav výrobích strojů, systémů a robotiky Str Postup pro staoveí ejistoty způsobem A [5] Teto postup je založe a staoveí ejistoty statistickou aalýzou série aměřeých hodot. V tomto případě považujeme za ejistotu výběrovou směrodatou odchylku aritmetického průměru. Podmíkou pro získáí vhodého souboru dat k vyhodoceí směrodaté odchylky je opakovaé měřeí za stejých podmíek a dostatečá rozlišitelost měřidla, aby byly odchylky způsobeé áhodými vlivy pozorovatelé. Výběrovou směrodatou odchylku průměru vypočítáme podle vzorce: [5] s ( q) = 1 ( 1) ( q i q) i= 1 2. (5) Výběrovou směrodatou odchylku průměru pak považujeme za stadardí ejistotu typu A. ( q) u( q) s =. (6) Avšak při ižším počtu opakovaých měřeí > 10 musí být zvážea spolehlivost odhadu stadardí ejistoty typu A a to pomocí koeficietu k s v závislosti a počtu opakováí měřeí. Tabulka č. 1: Koeficiet rozšířeí ejistoty typu A v závislosti a počtu opakováí měřeí k s [4] k s 7,0 2,3 1,7 1,4 1,3 1,3 1,2 1,2 2.3 Postup pro staoveí ejistoty způsobem B Obecě [5] Postup je založe a staoveí ejistoty jiým způsobem ež statistickým vyhodoceím aměřeých hodot. To zameá, že při určeí ejistoty vycházíme z odborých zalostí a a základě všech dostupých iformací o možé variabilitě výstupí veličiy: a) předešlých měřeí, b) zkušeostí o chováí a vlastostech daých materiálů za daých podmíek, c) údajů výrobce, d) údajů z kalibračích listů, e) údajů z odboré literatury Možé zdroje ejistot staoveé B způsobem [4] Pro většiu případů měřeí elektrických veliči ebo ostatích veliči, které jsou vhodými převodíky převedey a elektrické sigály (což je v posledí době případ většiy měřeí), je možé vybírat z ásledujících zdrojů ejistot.

20 Ústav výrobích strojů, systémů a robotiky Str. 18 Vlivy vázaé a použité přístroje, etaloy a vybaveí - ejistota kalibrace ebo ověřeí, - stabilita (časová specifikace) přístrojů, - dyamické chyby přístrojů, - zaedbatelé systematické chyby, - vitří třeí v přístrojích, - rozlišitelost přístrojů a rozlišeí odečtu z přístrojů - hystereze, mrtvý chod - specifikace výměých částí přístrojů. Vlivy okolího prostředí a jejich změy - tlak, změa tlaku, - relativí vlhkost, - magetické pole, - elektrické pole, - osvětleí, jeho frekvece a tepelé vyzařováí, - hustota vzduchu, - čistota prostředí, - apájecí apětí, stabilita, frekvece, harmoické zkresleí, - zemí smyčky. Vlivy metody - ztráty, svodové proudy, - iterakce s měřeým předmětem, - ejistoty použitých kostat, - vlivy reálých parametrů oproti ideálě uvažovaým v modelech, - vlastí ohřev, - odvod či přestup tepla. Vlivy operátora - edodržeí metodik, - paralaxa, - elektrostatické pole, - tepelé vyzařováí, - osobí zvyklosti. Ostatí vlivy - áhodé omyly při odečtech ebo zápisu hodot, - těžko postihutelé globálí vlivy (vliv Měsíce, ročích období, deí doby, polohy ioosféry apod.) Postup při určováí ejistot způsobem B [4] Postup při určováí ejistot způsobem B je ásledující: a) vytipují se možé zdroje ejistot, b) odhade se maximálí rozsah změ ± z max, velikost z max se volí tak, aby bylo překročeí velikosti těchto změ epravděpodobé, c) uváží se, které rozděleí pravděpodobosti ejlépe vystihuje výskyt hodot v itervalu ± z max a z tabulky rozděleí pravděpodobosti odečteme kostatu

21 Ústav výrobích strojů, systémů a robotiky Str. 19 κ (udává poměr mezi maximálí hodotou změy ku směrodaté odchylce ormálího rozděleí) d) určí se hodota ejistoty B od jedotlivých zdrojů z u Bz = max (7) κ Odhad rozděleí pro složky ejistoty typu staoveí B [4] Pokud se podařilo ze sezamu možých zdrojů ejistoty typu staoveí B určit velikosti změ, kterých mohou abývat, eí možé se pustit do určeí ejistot od jedotlivých zdrojů, pokud ezáme pravděpodobostí rozděleí daé změy. K tomuto vyhodoceí potřebujeme mít směrodaté odchylky odpovídající rozděleí pravděpodobosti příslušého k těmto zdrojům. Koeficiety se vztahují k rozšířeé pravděpodobosti pokrytí daého rozděleí a: a 99,7 % pokrytí daé distribuce b 95 % Obrázek č. 5: Normálí (Gaussovo) rozděleí [4] U ormálího rozděleí (viz Obrázek č. 5) je vysoká pravděpodobost malých odchylek, zatímco pravděpodobost velkých odchylek je zaedbatelá. Normálí rozděleí se též předpokládá pro výsledek výpočtu ejistoty typu A, případě pro výsledek výpočtu kombiovaé stadardí ejistoty (kdy podle limití věty má rozděleí vziklé složeím ěkolika obecých rozděleí charakter ormálího rozděleí).

22 Ústav výrobích strojů, systémů a robotiky Str. 20 Obrázek č. 6: Trojúhelíkové rozděleí [4] Trojúhelíkové rozděleí (viz Obrázek č. 6) je také charakteristické vysokou pravděpodobostí malých odchylek hodot, pravděpodobost s árůstem odchylek však klesá rovoměrě. Toto rozděleí lze použít apříklad u specifikace stability v době mezi kalibracemi, pokud je dlouhodobým sledováím potvrzeo, že skutečé chyby jsou prakticky stále podstatě ižší ež výrobcem uváděé hodoty. Obrázek č. 7: Rovoměré rozděleí [4] Ve většiě běžých případů lze uvažovat rovoměré rozděleí (viz Obrázek č. 7). Hodota ovlivňující veličiy může ležet kdekoliv mezi oběma mezími hodotami, aiž by byla kterákoli hodota upředostňováa. 2.4 Stadardí kombiovaá ejistota výsledku měřeí Stadarí kombiovaá ejistota výsledku měřeí se může v obecém případě počítat podle Kovariačího zákou u c y ( ) ( ) y y y = u x i + u( xi x j ) x i= 1 i i, j= 1 2 x i x j,, (8)

23 Ústav výrobích strojů, systémů a robotiky Str. 21 kde 2 y u( x ) i je příspěvek vyplývající ze stadardích ejistot měřeých veliči, i= 1 xi y y u( x ) i, x j je součet příspěvků z případé kovariace měřeých i, j= 1 xi x j parametrů. Ale pro vzájemě ezávislé vstupí veličiy můžeme použít Gaussův záko 2 y u ( ) ( ) c y = u xi, (9) i= 1 xi který můžeme pro jedoduchou fukčí závislost, přímo měřeou veličiu převést do tvaru u ( y) = c u i i= 1 2. (10) Kombiovaá stadardí ejistota výsledku zkoušky je pak geometrickým součtem ejistot staoveých způsobem A a způsobem B. Některé miorití složky ejistot však mohou být zaedbáy vzhledem k velikosti majoritích složek. Tyto malé složky ejistoty můžeme považovat za epodstaté, tz., že eovliví hodotu platé cifry výsledé ejistoty. Kritérium pro zaedbáí takové složky je u i = 0,3 umax. Při výpočtech ejistot eí toto kritérium uvažováo z důvodu velké složky ejistoty staoveé způsobem A, daé malým počtem aměřeých hodot. 2.5 Celková ejistota [4] K vyjadřováí ejistoty užíváme tzv. celkovou ejistotu, kterou vypočítáme podle vzorce U ( y) = k u. (11) c U aprosté většiy kalibrací můžeme usuzovat, že se jedá o ormálí rozděleí měřeé veličiy a koeficiet rozšířeí k = 2 pak odpovídá pravděpodobosti pokrytí přibližě 95% této distribuce. Samozřejmě, pokud existují důvody pro staoveí ižší ebo aopak vyšší pravděpodobosti pokrytí distribuce ormálího rozděleí hodot, odpovídající koeficiety ajdeme v ásledující tabulce.. Tabulka č. 2: Koeficiet rozšířeí stadardí ejistoty výsledku [4] Koeficiet rozšířeí k Pravděpodobost 1 68% 2 95,5% 2,58 99% 3 99,7%

24 Ústav výrobích strojů, systémů a robotiky Str METROLOGICKÁ KONFIRMACE 3.1 Obecě [6] Metrologickou kofirmaci považujeme za soubor úkoů, které jsou požadováy k zajištěí jedotosti a správosti výsledků měřeí u daého měřidla. Tak aby měřicí zařízeí vyhovovalo zamýšleému používáí. Metrologická kofirmace zahruje kalibrace a ověřováí měřicího vybaveí, jeho justováí ebo opravu a ásledou rekalibraci, opatřeí kofirmačím začeí popřípadě plombováím. VSTUP prvky 3.2 Metrologické požadavky zákazíka 3.3 Metrologické charakteristiky měřicího vybaveí VÝSTUP prvky 3.10 Kofirmovaé měřidlo PROCES METROLOGICKÉ KONFIRMACE prvky 3.4 Měřicí vybaveí 3.5 Exterí dodavatelé 3.6 Kalibrace a ověřováí měřicího vybaveí 3.7 Kofirmačí itervaly 3.8 Kotrola justováí 3.9 zázamy procesu metrologické kofirmace Obrázek č. 8: Model procesu metrologické kofirmace [7] 3.2 Metrologické požadavky zákazíka Specifické metrologické požadavky jsou odvozey od požadavků a produkt. Tyto požadavky jsou potřebé pro měřicí vybaveí a pro procesy měřeí. Smí se vyjadřovat apříklad jako: Největší dovoleá chyba Přípustá ejistota Rozsah Stálost Rozlišitelost Podmíky prostředí Dovedost obsluhy Systém maagemetu musí zajistit, aby tyto požadavky byly splěy. Musí být specifikováy procesy měřeí a měřicí vybaveí. Systém maagemetu = řízeí určitých procesů měřeí + metrologická kofirmace měřicího vybaveí + ezbyté podpůré procesy. To vše musí být řízeo, potvrzeo a změy musí být podle postupů. [6]

25 Ústav výrobích strojů, systémů a robotiky Str Metrologické charakteristiky Metrologická charakteristika rozlišuje charakteristický rys ovlivňující výsledek měřeí. Například měřicí vybaveí má obvykle ěkolik metrologických charakteristik. Mohou být také přímo předmětem kalibrace. Musí být vhodé pro jejich zamýšleé použití. Příklady charakteristik: Rozsah Chyba správosti Opakovatelost Stálost Hystereze Drift Vlivy ovlivňujících veliči Rozlišitelost Práh pohyblivosti, citlivosti Chyba Mrtvé pásmo. Jsou to faktory přispívající k ejistotě měřeí, která dovoluje přímé porováí s metrologickými požadavky za účelem staoveí metrologické kofirmace. Doporučuje se eužívat kvalitativí vyjádřeí charakteristik jako požadovaá přesost měřicího vybaveí [6]. 3.4 Měřicí vybaveí 3.4.1Obecě Měřicí vybaveí slouží k určeí hodoty měřeé veličiy. Za měřicí vybaveí lze pokládat měřicí přistroj, software, etalo, referečí materiál aebo pomocý přístroj, popřípadě kombiace všech uvedeých, které jsou uté pro realizaci procesu měřeí a získáí výsledku měřeí. Takto získaé výsledky měřeí jsou směrodaté pro chod orgaizace. Proto je i údržba měřicího vybaveí velmi důležitá pro běh celé orgaizace. Veškeré vybaveí laboratoře musí splňovat požadavky pro dosahováí správých výsledků ve shodě se specifikacemi a musí být schopo způsobilost prokázat. U měřidel je to zajišťováo systematickým prováděím kalibrací, justováí, ověřováí, prováděím oprav, popřípadě vyřazeím evyhovujícího měřidla a ahrazeí ovým. Toto spolu s vymezeím odpovědosti za evideci, uchováváí a udržováí měřidel a příslušých zázamů o měřidlech (kalibračí listy, ověřovací listy) zajišťuje metrologický kofirmačí systém v orgaizaci. Za teto systém odpovídá kotrolí a měrové středisko a metrolog orgaizace. Požadavky a měřicí vybaveí vyplývají z postupů měřeí daým měřidlem, požadovaé přesosti měřeí a ekoomických ároků a teto proces.

26 Ústav výrobích strojů, systémů a robotiky Str Kategorizace měřidel [9] Záko č. 505/1990 Sb. o metrologii staoví základí kategorie měřidel, pro které se rozlišuje prokazováí způsobilosti. Ty jsou doplěy o kategorie, které se mohou v prostředí laboratoře vyskytovat. Doplňkové kategorie vzikou a základě dlouholeté práce s měřidly, aby popsaly skutečý stav věci. Kategorie defiovaé zákoem jsou: Etaloy Pracoví měřidla staoveá ( staoveá měřidla ) Pracoví měřidla estaoveá ( pracoví měřidla ) Certifikovaé referečí materiály a ostatí referečí materiály a v zákoě especifikovaá kategorie orietačí měřidla Hlaví etaloy Jsou a podikové úrovi ejpřesější ztělesěí daé veličiy. Tvoří základ ávazosti měřidel v orgaizaci, slouží k uchováváí a realizaci jedotek ebo stupic pro příslušý obor měřeí, které se dále přeášejí a měřidla ižší úrově. Jejich metrologické vlastosti jsou uvedey ve schématech ávazosti pro daou veličiu měřeí. Používají se ke kalibraci pracovích měřidel a pracovích etaloů orgaizace, které mají zpravidla ižší třídu přesosti. Kalibrace hlavích etaloů orgaizace se provádí v kalibračích laboratořích Českého metrologického istitutu ebo střediskem kalibračí služby (akreditovaou kalibračí laboratoří), které zastřešují obor metrologie v České Republice. Lhůtu ásledé kalibrace staovuje uživatel tohoto etalou podle metrologických a techických vlastostí měřidla, a zkušeostech s daým typem etalou a v závislosti a způsobu a četosti používáí hlavího etalou. V tomto případě je též vhodé respektovat lhůty pro ověřováí staoveých měřidel podle vyhlášky MPO č. 345/2002 Sb. Měřidla k poviému ověřováí a měřidla podléhající schváleí typu Platost kalibrace zaiká: a. uplyutím doby platosti kalibrace/ověřeí, b. v případě výskytu změ, které byly provedey a etalou a mohou ovlivit jeho metrologické vlastosti ebo c. pochybostí o správosti aměřeých hodot. Hlaví etaloy jsou uložey odděleě v laboratoři kalibračího střediska orgaizace s řízeými podmíkami prostředí, s omezeým přístupem pro jié osoby ež pracovíky tohoto odděleí. Při ečitelosti začky o kalibraci/ověřeí metrolog po kotrole kalibračího/ověřovacího listu tuto začku ahradí ovým ozačeím se správou dobou platosti Pracoví etaloy Jsou etaloy, které jsou zařazey mezi hlaví etaloy orgaizace a pracoví měřidla. Mohou být kalibrováy pomocí hlavích etaloů ebo exterě tak, jako hlaví etaloy. Slouží pro kalibraci přístrojů a měřeí, která jsou častá v laboratořích epatřících přímo pod kotrolí a měrové středisko, kdy je epraktické využívat pouze hlavího etalou.

27 Ústav výrobích strojů, systémů a robotiky Str Referečí materiály Jedá se o látky ebo materiály, které mají přesě staoveé složeí ebo vlastosti. Slouží ke kalibraci přístrojů ebo pro ověřováí metod a určováí vlastostí materiálů Staoveá měřidla Je kategorie měřidel, pro která záko staovuje poviost ověřováí. Používají se pro měřeí výstupu procesu výroby a je a ě odvoláváo v obchodím styku. Mohou být podle zákoa užíváy v závazkových vztazích (prodej, ájem, darováí věci), při poskytováí služeb jako ukazatel správosti pro obě stray, který je kotrolová ezávislou třetí straou, ebo při určeí výše áhrady škody ebo majetkové újmy. Výčet staoveých měřidel, včetě doby platosti ověřeí, je uvede ve vyhlášce miisterstva průmyslu a obchodu (345/2002 Sb.), kterou se staoví měřidla k poviému ověřováí a měřidla podléhající schváleí typu. Doba platosti úředího ověřeí se pak počítá ode de vydáí ověřovacího listu a začíá dem, kdy bylo ověřeí provedeo. Platost ověřeí zaiká pokud: a. uplye doba jeho platosti, b. byly provedey změy a staoveém měřidle, které mohou ovlivit jeho metrologické vlastosti, c. poškozeím ěkteré státí ověřovací začky ebo v případě její ečitelosti, d. existuje pochybost o správosti aměřeých hodot. Pokud toto měřidlo přestae sloužit k účelu, který defiuje záko pro staoveá měřidla, je vyřazeo z této kategorie a emusí se již dále ověřovat Pracoví měřidla Pracoví měřidla jsou defiováa jako měřidla, které ejsou etaloem ai staoveým měřidlem. Jsou to měřidla užívaá ve výrobě, a proto mají vliv a jakost výsledého produktu. Mohou mít také vliv a ochrau techologického procesu, ochrau zdraví, bezpečost ebo životí prostředí. Jejich správost a jedotost je zajišťováa avázáím pomocí periodických kalibrací a hlaví ebo pracoví etaloy. Tato kalibrace je začea přímo a měřidle pomocí kalibračí začky s ozačeím měsíce a roku platosti kalibrace. Kalibrace pracovích měřidel je prováděa v orgaizaci kotrolím a měrovým střediskem ebo exterě u jakéhokoliv subjektu dispoujícího vhodými etaloy avázaými a státí etaloy v souladu se zákoem o metrologii. Kriterium pro výběr je staoveo tak, že exterí kalibrace musí být provedea akreditovaou kalibračí laboratoří. Opět platost kalibrace pracovího měřidla zaiká po uběhutí lhůty platosti kalibrace, popřípadě evidetí ztrátou metrologických vlastostí Orietačí měřidla Jde se o kategorii, která eí defiovaá přímo v zákoě č. 505/1990 Sb, však v praxi je používáa. Může být dále rozdělea a to ásledově:

28 Ústav výrobích strojů, systémů a robotiky Str Iformačí měřidla Jsou měřidla, která jsou obecě v praxi používáa, u ichž a základě způsobu jejich použití metrolog s techologem rozhodli, že se ebudou periodicky kalibrovat. Podléhají pouze prvotí kalibraci a kalibraci po případé opravě měřidla. Takovým měřidlem je apříklad sviovací metr, pravítko a další. - Nepoužívaá měřidla Jsou měřidla, které ejsou užíváy k měřeí, což zameá, že ejsou předepsáy pro měřeí a údaje ejsou zazameáváy. Jedá se především o pracoví měřidla s prošlou lhůtou platosti kalibrace. Jako takové musí být příslušě ozačey. - Idikátory a měřicí pomůcky Jedá se o tzv. měřidla mimo stav. Jsou to stupicové, ručičkové ebo digitálí ukazatele, které se vyskytují v pracovím prostředí a které slouží k idikaci stavu ebo hrubému určeí veličiy (apříklad pokojové teploměry, astavovací mikrometrické šrouby, mikroskopy apod.). Tyto ukazatele ejsou považováy za měřidla. Zpravidla se eozačují. 3.5 Exterí dodavatelé [6] Jsou to výrobci ebo prodejci měřicího vybaveí a služeb. Jsou vybírái předem podle staoveých kritérii. Ty mohou být staovey již v žádace a ákup měřidla. Dodavatelé mohou být také hodocei z ekoomického hlediska ebo můžeme přihlédout k dlouhodobému hodoceí dodavatele. Službou pak můžeme rozumět apříklad kalibraci měřicího zařízeí, které ejsme schopi zabezpečit vlastími zdroji ebo se a ě vztahují speciálí požadavky. Při výběru dbáme a to, abychom byli schopi též doložit způsobilost dodavatele služeb. 3.6 Kalibrace a ověřováí měřicího vybaveí [8] Kalibrace a ověřeí Kalibrace a ověřeí jsou úkoy k zajištěí jedotosti a správosti měřidel. - kalibrace je soubor úkoů, které dávají za určeých podmíek závislost mezi hodotami idikovaými měřicím zařízeím, systémem ebo hodotami reprezetovaými mírami ebo referečím materiálem a mezi příslušými hodotami veličiy realizovaými etaloem. Lze také říci, že se jedá o operaci, která v prvím kroku staovuje vztah mezi kvalitou výsledků s velikostí ejistoty určeou podle orem a odpovídajícím ozačeím s přiřazeou ejistotou, a ve druhém kroku, použití těchto iformací ke staoveí vztahu pro získáí korektího (správého) výsledku měřeí. - ověřeím staoveého měřidla pak potvrzujeme správost jeho metrologických vlastostí. Výstupem je kalibračí ebo ověřovací list ebo certifikát a ozačeé měřidlo s dobou splatostí tohoto úkou.

29 Ústav výrobích strojů, systémů a robotiky Str Výsledek kalibrace Je kalibračí list a měřidlo ozačeé kalibračí začkou, která zaručuje splěí metrologických požadavků a toto měřidlo. Takové měřidlo pak může být používáo v procesu výroby. V kalibračím listu je uvede výsledek měřeí a jeho ejistota, a také kostatováí, zda vyhovuje staoveým metrologickým specifikacím Iterpretace výsledků měřeí (kalibrace) Úplým výsledkem kalibrace se rozumí výsledek měřeí a ejistota výsledku měřeí. Tyto parametry se posuzují vzhledem k metrologickým specifikacím daého druhu měřidla. Možosti, které mohou astat, jsou pak ásledující (viz Obrázek č. 9): a) shoda s požadavky b) eshoda s požadavky c, d) ai shoda, ai eshoda Obrázek č. 9: Posuzováí shody se specifikacemi výsledek kalibrace a) shoda s požadavky Pokud výsledek zkoušky, včetě jeho ejistoty měřeí, je uvitř itervalu staovujícího shodu daého měřidla s jeho požadovaými metrologickými specifikacemi, měřidlo vyhovuje metrologickým požadavkům a je způsobilé k prováděí měřeí. b) Neshoda s požadavky Jestliže výsledek zkoušky, včetě jeho ejistoty, přesahuje limití mez specifikace a toto měřidlo, kostatuje metrolog, že měřidlo evyhovuje metrologickým požadavkům a rozhode o dalším postupu zařazeí měřidla (změa zařazeí, oprava, zrušeí). c, d) Ai shoda, ai eshoda Pokud výsledek kalibrace leží velmi blízko staoveé mezi tak, že podstatá část jeho ejistoty výsledku přesahuje tuto mez, ebo výsledek zkoušky leží mimo

30 Ústav výrobích strojů, systémů a robotiky Str. 28 specifikace a měřidlo, ale podstatá část itervalu ejistoty do specifikace spadá, emůžeme jedozačě posoudit shodu a to se také zazameá do kalibračího listu. Výsledek kalibrace se může acházet také přímo a mezi specifikace. O dalším postupu rozhoduje hlaví metrolog kotrolího a měrového střediska a te může: - eučiit rozhodutí a opakovat kalibraci za použití vyššího počtu měřeí, - opakovat kalibraci za použití jiého kalibračího postupu, - zvážit úroveň spolehlivosti staoveí ejistoty měřeí z 95% a 68% a tak zmešit velikost ejistoty, - uzat shodu ebo eshodu s požadavky. Doporučeí jeho postup je pro výsledek zkoušky mimo specifikace určit eshodu se specifikacemi, pro výsledek v mezích specifikace pak uzáí kalibrace se sížeím itervalu spolehlivosti ebo opakováím kalibrace. Pro výsledek a mezi specifikace pak kostatovat eshodu s požadavky. 3.7 Kofirmačí itervaly [10] Obecě Výzamým aspektem pro zachováí schoposti laboratoře vytvořit avázaé a spolehlivé výsledky měřeí je staoveí maximálí doby, která by měla být povolea mezi kalibracemi referečích ebo pracovích etaloů a používaých měřicích přístrojů Počátečí výběr kalibračích itervalů Počátečí rozhodutí při staoveí délky kalibračího itervalu je založeo a moho faktorech, jako jsou: - doporučeí výrobce přístroje, - očekávaý rozsah a áročost použití, - vliv prostředí, - požadovaá ejistota při měřeí, - maximálí přípusté chyby, - astaveí (ebo změa) jedotlivého přístroje, - vliv měřeé veličiy (apř. vliv vysoké teploty) - zkušeosti s používáím obdobého zařízeí. Rozhodutí by měl provést člověk s patřičou způsobilostí a zkušeostmi v oblasti měřeí. Obecě se volí itervaly v maximálí možé délce, což může způsobit, že se metrologické vlastosti změí, my však předpokládáme původí. To může vést k chybám v procesu Přezkoumáí kalibračích itervalů Jakmile je zavedea rutií kalibrace, mělo by být možo provádět úpravu kalibračích itervalů za účelem optimalizace vztahu rizik a ákladů. To je zajištěo přezkoumáím kalibračích itervalů. Je pravděpodobé, že původí itervaly eposkytují požadovaé optimálí výsledky. To může být způsobeo moha důvody, jako jsou dřívější očekáváí, výrazý vliv prostředí ebo způsob zacházeí. Systém, který udržuje pevé kalibračí itervaly, se proto edoporučuje.

31 Ústav výrobích strojů, systémů a robotiky Str Kotrola justováí U měřicích přístrojů, kde je možé seřízeí a tudíž i eoprávěá změa jejich metrologických vlastostí, se musí zamezit tomuto jedáí pomocí plomb. Tyto musí být kotrolováy před každým měřeím. Pokud je z ějakého důvodu porušea tato ochraa, musíme i při platé kalibraci přístroj opětově kalibrovat. 3.9 Zázamy z procesu metrologické kofirmace [8] Uchováváí zázamů Kalibračí laboratoř musí udržovat svoje zázamy a postupy s jejich maipulací tak, aby vše mohlo být správě idetifikováo, evidováo, uspořádáo, ukládáo. To vše musí odpovídat požadavkům a techické zázamy. Zázamy musí být také archivováy pro případ kotroly. Při kalibraci utě potřebujeme zápis z kalibrace. Výstupem je protokol o kalibraci, samotá kalibrace je provozováa podle kalibračích postupů Obsah kalibračích listů [8] Jako zázam kalibrace slouží kalibračí list. Je to dokumet, který popisuje pokud možo co ejvíce iformací ohledě provedeé kalibrace. Iformace, které teto dokumet obsahuje, slouží k dokazováí správosti aměřeých hodot daého měřidla. Kalibračí list obsahuje tyto áležitosti: a. ázev protokolu (Kalibračí list), b. ázev a adresu kalibračí laboratoře (místo, kde byla provedea), c. jedozačá idetifikace kalibračího listu (číselé ozačeí), d. idetifikaci stra a celkového počtu stráek protokolu, e. ázev a adresu zákazíka, f. idetifikaci použité metody, g. podmíky, popis a idetifikaci kalibrovaé položky (typ, sériové číslo, rozsah, rozlišitelost), h. datum provedeí kalibrace, i. výsledek kalibrace obsahující ejistotu měřeí s pozámkou, jak byla staovea a jedotky, j. jméo a podpis osoby provádějící kalibraci, k. vyjádřeí o zákazu reprodukováí protokolu bez písemého souhlasu kalibračí laboratoře jiak, ež v celém provedeí, aby se zamezilo jiému výkladu aměřeých hodot, l. vyjádřeí o souladu s metrologickou specifikací. Případé dodatečé změy mohou být k protokolu doplěy jako samostatá příloha a e jako áhrada ěkterého z listů. U vyjádřeí o souladu se specifikací je vhodé uvést specifikaci, kterou kalibrovaá položka splňuje. Protokoly se uchovávají ve formě písemosti ebo ve formě elektroické.

32 Ústav výrobích strojů, systémů a robotiky Str Kofirmačí začeí Každé kotrolí měřicí zařízeí je idetifikováo podle: a) Jedozačého ázvu zařízeí, případě typovým ozačeím obvykle podle dodacího listu, popřípadě ivetárím číslem. b) Svého evidečího čísla z databáze evidece a jeho esmazatelým popisem přímo a měřidle (vyjiskřeí, álepka kryta folií, apod.). c) Jedozačého zařazeí do jeho kategorie a stavu kalibrace a aplikace těchto začek a měřidle. Stav kalibrace a kategorie jsou obsažey a kalibračí začce. Všecha měřidla musí být před uvolěím do provozu řádě ozačea evidečím číslem a platou kalibračí začkou a plochách, které eslouží k měřeí.

33 Ústav výrobích strojů, systémů a robotiky Str KALIBRACE VELIČINY DÉLKY 4.1 Měřeí délek Teorie o veličiě délky. Délka je jedou ze sedmi základích fyzikálích jedotek SI. Používáme ji ke kvatitativímu vyjádřeí rozměru mezi dvěma body. Její základí jedotkou je metr m. V důsledku toho, že etaloy podléhají stárutí, defiice se v průběhu času měila od desetimilioové části kvadratu poledíku zemského přes vzdáleost prototypu metru k vyjádřeí pomocí vlové délky zářeí kryptou. V deší podobě je vyjádřea pomocí světla, tedy 1 metr je rove délce, kterou uběhe ve vakuu světlo za dobu 1/ sekudy. Tato délka se však v praxi velmi těžce uplatňuje, a proto používáme měřidla, jejichž pomocí můžeme délku měřit. Tyto měřidla jsou realizováy vždy s určitou přesostí, která se s časem může měit. To ás přivádí k samoté podstatě kalibračích laboratoří, jejich úloha je právě kotrola těchto metrologických vlastostí měřidel Návazost veličiy délky Pokud chceme avazovat délku, musí být ejprve realizováa a to ejlépe měřidlem. Návazost měřidel je pojem, který je defiovaý přímo v zákoě 505/1990 Sb., o metrologii. Návazost defiuje jako zařazeí měřidel do epřerušeé poslouposti přeosu hodoty veličiy počíající etaloem ejvyšší metrologické kvality pro daý účel. To zameá, že daou veličiu přeášíme z ejpřesějších měřidel postupě až k měřidlům ižší metrologické kvality za účelem dosažeí teoreticky stejých hodot měřeé veličiy u všech měřidel. Úplá shoda však v praxi eí možá, proto jsou a tyto měřidla specifikováy metrologické požadavky, které musí měřidlo splňovat, pokud má být používáo v procesech, kde má vliv a výsledý produkt. K popisu těchto požadavků ám slouží apříklad tzv. chyba měřidla, což je odchylka hodoty idikovaé měřidlem od hodoty (kovečě) pravé. Volba daé větve ve schématu ávazosti je provedea podle příslušé TPM Ta specifikuje možosti ávazosti v oboru délky. 4.2 Schéma ávazosti veličiy délky Toto schéma (viz Obrázek č. 10) je uté pro dokazováí jedotosti a správosti měřidel, umožňuje rychlý a sadý přehled o metrologických vlastostech podikových etaloů a pracovích měřidel.

34 Ústav výrobích strojů, systémů a robotiky Str. 32 Pracoví měřidla Referečí etalo orgaizace Sekudárí etalo Primárí etalo Kocové měrky 0,5 až 100 mm 0,5-1,9 mm U=0,11µm 1,9-9,5 mm U=0,12µm 9,5-100 mm U=0,28µm Český metrologický istitut Státí etalo Přímé měřeí Akreditovaá kalibračí laboratoř Porováí a komparátoru Kocové měrky 125 až 500 mm mm U=0,11µm mm U=0,12µm Třmeový mikrometr 0 až 25 mm/0,001 mm U=2µm Přímé měřeí Přímé měřeí Přímé měřeí Pracoví měřidla estaoveá Přímé měřeí Obrázek č. 10: Schéma ávazosti veličiy délky

35 Ústav výrobích strojů, systémů a robotiky Str Kalibračí postup Kalibračí postup byl vypracová podle obecého schématu kalibračích postupů a grafické úpravy používaé ve VTÚPV Vyškov. Obecé obsahové schéma: I. Názvosloví a rozděleí II. Kvalifikace pracovíků III. Všeobecé podmíky kalibrace IV. Metodický postup kalibrace a) Vizuálí prohlídka b) provedeí údržby c) přezkoušeí fukce d) vlastí měřeí e) vyhodoceí ejistoty výsledku měřeí f) závěr V. Vyhodoceí výsledků a závěr kalibrace [16] Postup kalibrace pro měrky [4,11] V prví řadě musí být specifikováy všechy sady kocových měrek v orgaizaci. Dále je utost mít operátora způsobilého k provedeí kalibrace a také ezbyté vybaveí. Pro kalibraci je také ezbytá úprava prostředí laboratoře a to především řízeí teploty vzduchu, popřípadě vlhkosti vzduchu. Také musí být jasě specifikovaé požadavky a referečí etalo orgaizace. Metodický postup kalibrace pak kopíruje jedotlivé body osovy. a) Vizuálí kotrolou zjistíme, jestli měrky vykazují zámky mechaického poškozeí ebo koroze. Pokud má měrka takto poškozeé plochy v podstatém rozsahu, musí být vyřazea. b) V případě kocových měrek spočívá údržba v očištěí měrek a kozervace olejíčkem. c) Následuje kotrola přilavosti fukčích ploch, což se zkouší přisátím a pomocou destičku. Ta muže být vyrobea z materiálu obdobého jako kocová měrka a musí mít stejou úpravu povrchu ásuvé plochy jako fukčí plochy kocové měrky, a zaručeou odchylku roviosti 0,1 µm. Přilavost je vyhovující, pokud měrka drží a pomocé destičce vlastí vahou. Lehké škrábace bez ostrých výstupků a měřících plochách lze akceptovat, pokud esíží přilavost. d) Kotrolu roviosti fukčích ploch provádíme pomocí plaparalelího skla se zajištěou odchylkou roviosti. Přilutá měřicí plocha se prohléde přes plaparalelí sklo a esmí vykazovat žádé iterferečí pruhy. U měrek třídy přesosti 1 a 2 jsou přípusté lesklé skvry a stíy v malém rozsahu. Tabulka č. 3: Tolerace roviosti t r [11] Tolerace roviosti t r µm Jmeovitá délka Třída přesosti l mm 1 2 0,5 l 150 0,15 0, l 500 0,18 0,25

36 Ústav výrobích strojů, systémů a robotiky Str. 34 Délku kocové měrky staovujeme tak, že její středovou délku porováváme se středovou délkou referečí (etaloové) měrky. Při tomto měřeí jsou kotaktováy středy měřících ploch obou měrek, kdy etaloovou měrku porováváme s kalibrovaou měrkou a odečítáme rozdíl jejich délky pomocí komparátoru s vysokou rozlišitelostí. To se děje ve vertikálí poloze. Nejprve pomocí měrky etaloové, která musí být přesější, astavíme komparátor a požadovaou omiálí délku a vyulujeme. Potom zaměíme měrku etaloovou za kalibrovaou a provedeme měřeí. Toto měřeí opakujeme třikrát a ezapomíáme vždy vyulovat přístroj pomocí referečí měrky. Třída přesosti Tabulka č. 4: Rozměrová stabilita [11] Největší dovoleá změa délky za rok 1 ±( 0,02 µm + 0,25 x 10-6 x l 2 ) l - jmeovitá délka měrky v mm U kalibrovaé měrky můžeme měřit úchylku jmeovité délky t e v libovolém bodě měřicí plochy a rozpětí délky, pokud máme podezřeí, že je měrka již opotřebeá. Postupujeme tak, že etaloovou měrku použijeme k vyulováí komparátoru a kalibrovaou (ezámou) měrku měříme v pěti bodech měřicí plochy. Prví je uprostřed a zbylé čtyři v rozích měrky v dostatečé vzdáleosti od okraje měřicí plochy (cca 2 mm). Před každým opakovaým měřeím musíme přístroj opět vyulovat pomocí etalou. Naměřeé hodoty pak porováme s hodotami dovoleých úchylek [4] Postup kalibrace pro výškoměr [13,16] Opět je uté zát všechy používaé posuvé výškoměry v orgaizace, mít školeého metrologa a zajistit vhodou úpravu prostředí v laboratoři. Je uté zát metrologické požadavky a tato měřidla ke staoveí specifikací pro kalibraci. a) Vější prohlídkou se vizuálě zkotrolují evidečí a techické áležitosti posuvého měřidla (evidečí začeí, čitelost stupice, zjevá mechaická a korozí poškozeí). Překotrolují se měřící plochy a také fukčí vodící plochy. Zjevá mechaická poškozeí je uto odstrait. Pokud jsou závažějšího charakteru, předepíše se oprava ebo se měřidlo vyřazuje. b) Měřidlo se demotuje, důkladě se vyčistí, brusým kameem se srazí případé ežádoucí hray vziklé při jeho užíváí. Pomocými šrouby se seřídí vůle pohyblivých částí a rovoběžost čelistí. Třecí plochy se jemě ošetří olejem. Překotroluje se plyulost pohybu posuvého ramee a správá fukce aretačího zařízeí. c) Přesost výškoměru se kotroluje pomocí kocových měrek. Při výběru jmeovitých hodot při kalibraci se vychází ze zkušeostí s daými typy měřidel. Měří se růzé délky reprezetující rozsah měřícího zařízeí, přičemž zvoleé délky musí být rozložey tak, aby jedotlivé aměřeé hodoty bylo možo odečítat vždy jiou ryskou základí stupice. Kalibrace probíhá a kotrolí desce. Počet měřeí jedotlivé délky závisí a požadavcích a správost dosahovaých hodot u daého měřidla (3 měřeí).

37 Ústav výrobích strojů, systémů a robotiky Str. 35 Úchylku roviosti měřicích ploch zjišťujeme pomocí plaparalelího skla. Po jeho přiložeí a měřící plochu esmí být patré iterferečí proužky, přípusté jsou pouze skvry. Úchylka rovoběžosti měřících ploch je závislá a vlastostech pracovích desek, se kterými se užívá a eměla by přesahovat pro měřidla s rozlišitelostí 0,02 mm a 0,05 mm úchylku 0,02 mm a měřeou délku 100 mm, a měřidla s rozlišitelostí 0,1 mm úchylku 0,03/100 mm. Celkové dovoleé chyby pro výškoměr esmí překročit hodotu ±(0,02+0,0005 l ) mm, kde l je měřeá délka (rozsah výškoměru v mm). 4.4 Etaloy délky Etaloem délky jsou kocové měrky začky Somet, které jsou dodáváy v sadách tak, aby bylo možo dosáhout pomocí skládáí měrek libovolých rozměrů. Jsou to měrky třídy přesosti 1 a byli vyrobey v roce Tato sada obsahuje 91 kusů měrek od 0,5 mm do 100 mm a lhůta kalibrace je staovea 2 roky. Tyto měrky a délková měřidla, které emohou být kalibrováy v orgaizaci, jsou kalibrováy u akreditovaých subjektů: č Český metrologický istitut,okruží 31, Bro , č TECHNICKÉ LABORATOŘE OPAVA, Těšíská 1652/79, Opava , č UNIMETRA, spol. s r.o.těšíská 367, Ostrava - Radvaice č TM Techik s.r.o., Křižíkova 70, Bro Obrázek č. 11: Sada kocových měrek Spojováím měrek se dosahuje rozměrů, které ejsou jmeovitými rozměry měrek, apříklad pro rozměr 21,5 mm, použijeme měrky 20 mm, 1 mm a 0,5 mm. Musíme však použít co ejmeší možý počet měrek, protože ve styku měrek tzv. asáváím vziká chyba 0,1 až 0,2 µm. Spojováí měrek probíhá tak, že očištěé plochy se částečě asuou a sebe za stálého tlaku, s případým komíháím se vytlačí

38 Ústav výrobích strojů, systémů a robotiky Str. 36 vzduch mezi těmito plochami, až zače působit přitažlivá síla molekul jedotlivých ploch pak mluvíme o asátí. Pak se tageciálím pohybem plochy srovají. Správě asáté měrky s epoškozeými fukčími plochami pak mohou vlivem přitažlivých sil molekul držet při sobě až 1000 N [4]. 4.5 Určeí výsledku měřeí Obrázek č. 12: Spojováí (asátí) měrek [4] Výsledek měřeí je zpravidla urče z hodot třech opakovaých měřeí. Teto počet měřeí je velmi malý a pravděpodobost určeí pravé hodoty výsledku měřeí je zvětšováa rozšiřujícím koeficietem u ejistoty měřeí. Takto staoveé výsledky jsou pro požadavky výroby a měřidla, podle zvážeí maagemetu, dostačující. V případě zvýšeých požadavků a přesost kalibrací je doporučeo užívat vyšší počet opakováí měřeí. Tím by se také zmešil iterval ejistoty výsledku Měrky Měřeou hodotou v tomto případě eí přímo délka kotrolovaé měrky, ale rozdíl délek mezi etaloovou a kalibrovaou měrkou δ l. Délka kalibrovaé (ezámé) měrky je rova ásledujícímu vztahu: l = l + δl + δl + δl δl, (12) X S D C + α kde l S - délka referečí měrky při referečí teplotě t 0 = 20 C uvedeá v kalibračím listě δ l D - změa délky referečí měrky od posledí kalibrace vlivem driftu δ l - zjištěý rozdíl v délce mezi ezámou (kalibrovaou) a referečí 1 (etaloovou) měrkou jako aritmetický průměr z počtu měřeí δ l = δl i i= 1 δ l C - korekce a eliearitu a ofset komparátoru s příručky k měřidlu δl α = l α t (13) - korekce vlivu tepelé roztažosti při teplotě odlišé od referečí teploty kde l omiálí délka uvažovaé měrky α - součiitel roztažosti materiálu měrky t = t0 t (14) - je rozdíl mezi teplotou referečí (20 C) a teplotou při měřeí. Výsledek opakovaých měřeí 1 l x = l xi i= 1

39 Ústav výrobích strojů, systémů a robotiky Str posuvý výškoměr Odhad l hodoty měřeé veličiy délky L je aritmetický průměr aměřeých hodot l i. l = 1 l i i= 1, kde je počet měřeí. Výsledek měřeí l = l ± U Výsledá odchylka (chyba měřidla) l = l l et l et je velikost referečího etalou. 4.6 Určeé ejistoty výsledku měřeí Nejistota výsledku měřeí měrek [3] Je uté podotkout, že ejistota výsledku je stavěa a kalibraci měrek třídy 1 a 2 pro sady o rozměru mm při referečích podmíkách. Zjištěí, že pro kalibraci chybí dostatečě přesé měřidlo odsouvá teto postup je do ávrhové fáze do té doby, ež bude zakoupe a postup při odlišých údajích zkorigová a validová. a) Nejistota staoveí délky u ls referečích kocových měrek o rozsahu mm je v kalibračím listu staovea jako celková ejistota U = 0,28 µm U 0,28 s koeficietem rozšířeí k = 2. u ls = = = 0,14 µ m. k 2 b) Nejistota určeí driftu u δ l je odhaduta ulová s maximálí odchylkou ± 30 m. D Nejpravděpodobější je ulový drift a tato pravděpodobost rovoměrě klesá, proto mu přisuzujeme trojúhelíkové rozděleí. zmax 30 uδl D = = = 12m 0, 01µ m κ 6 c) Nejistota staoveá ze statistického zpracováí výsledků opakovaých měřeí, eboli typ staoveí A, je určea postupem v kapitole 2.2. Jelikož komparátor slouží pouze jako položka pro ákup, ebylo možé staovit ejistotu vyplývající z variability aměřeých hodot. d) Nejistota staoveí liearity a ofsetu komparátoru u δ l, u kterého bylo ověřeo, C že splňuje požadavky EAL G21. Z toho lze vyvodit, že pro délkovou difereci D

40 Ústav výrobích strojů, systémů a robotiky Str. 38 do výše ± 10 µm je korekce a zjištěou délkovou difereci ±(30 m + 0,02 I DI). Vzhledem k maximálím toleracím kalibrovaé měrky stupě 2 a referečí měrky stupě 1 je maximálí délková diferece ± 1,2 µm. Z tohoto důvodu vyplývá maximálí limit ± 54 m, eboli přibližě ± 0,05 µm [5]. zmax 0,05 uδl C = = = 0, 03µ m κ 3 e) Nejistota součiitele roztažosti a staoveí teploty u α by měla být uvedea výrobcem měrek a teploměru. Pro teto případ je ejistota koeficietu roztažosti 0, K -1 a při délce měrky 100 mm a změě teploty o 0,2 C, což je rozlišitelost teploměru 6 6 α t l + α t l 0,5 10 0,2 l + 11,5 10 0,2 l uα = = κ 3 u α = (2, l ) mm (2, l ) µ m f) Nejistota staoveí teploty u t - i přes dobu temperováí může mít měrka teplotu mírě odlišou od teploty v kalibračí laboratoři. Tato teplota avíc může být zvýšea maipulací v rukou operátora. Odchylka teploty se odhaduje ze zkušeostí s měřeím a 0,2 C. 6 11,5 10 0,2 l 6 3 u t = = (1,3 10 l ) mm (1,3 10 l ) µ m 3 Zdroj ejistoty Nejistota variability aměřeých hodot u δ l Nejistota staoveí délky etaloových měrek u ls Nejistota staoveí driftu měrek u δ l D Nejistota liearity komparátoru u δ l C Nejistota staoveí teploty a roztažosti u α Nejistota rozdílu teplot měrek u t Tabulka č. 5: Aalýza ejistot při kalibraci měrek Odhad odchylek Rozděleí pravděpodobosti Koeficiet citlivosti Nejistota - Normálí 1-0,28 µm Normálí 1 0,14 µm 0,03 µm Trojúhelíkové 1 0,01 µm 0,05 µm Rovoměré 1 0,03 µm 0, K -1 0,2 C Stadardí kombiovaá ejistota u c = ul + u l + u l + u l + u S D δ δ C α Rovoměré l (mm) (0,0024 l ) µm 0,2 C Rovoměré l (mm) (0,0013 l ) µm δ + u = (0,14+0,0027. l ) µm 2 t

41 Ústav výrobích strojů, systémů a robotiky Str. 39 Celková ejistota U = k u = 2 (0,14 + 0,0027 l ) = (0,28 + 0,0054 l ) m, c µ kde k = 2 pro úroveň spolehlivosti přibližě 95%. Nomiálí délku l dosazujeme v milimetrech, maximálí hodota pro měrku délky 100 mm je 0,62 µm. Nuto podotkout, že je potřeba započítat ještě ejistotu variability aměřeých hodot. Obrázek č. 13: Grafické zázorěí velikosti složek ejistoty a celkové ejistoty pro kalibraci měrek Určeí ejistoty pro výškoměr [4] Složky ejistoty: a) Statistickým vyhodoceím aměřeých dat byla získáa ejistota u A = 22µ m b) K určeí ejistoty kocových měrek pro kalibraci je zapotřebí etaloových měrek do rozměru 500 mm. Ty mají v kalibračím listu staoveou celkovou U 0,12 ejistotu U = 0,12 µm. Stadardí ejistota je tedy u E = = = 0,06µ m. k 2 Teto příspěvek ejistoty je však zaedbatelý. c) Nejistota způsobeá odečtem hodot z výškoměru je odhaduta jako polovia rozlišitelosti výškoměru 0,05 mm, a předpokládáme rovoměré rozděleí e 0,05 u O = = = 0,0144mm = 14,4µ m d) Nejistota tepelé odchylky může díky klimatizaci dosáhout hodoty ± 0,2 C (za předpokladu stejé roztažosti materiálu měrky i výškoměru 11, K -1

42 Ústav výrobích strojů, systémů a robotiky Str. 40 s rozsahem měřeí 755 mm). Pokud předpokládáme rovoměré rozděleí teplot, dostaeme tedy ejistotu vyjádřeou takto 6 0,2 11,5 10 l 6 3 uα = = (1,3 10 l ) mm = (1,3 10 l ) µ m. 3 Zdroj ejistoty Variability výsledků u A Kocové měrky u E Tabulka č. 6: Aalýzy ejistot při kalibraci výškoměru Odhad Rozděleí Koeficiet odchylek pravděpodobosti citlivosti Nejistota Normálí 1 22 µm 0,12 µm Normálí 1 0,06 µm Odečítáí u O 50 µm Rovoměré 1 14,4 µm Tepelá odchylka u α Stadardí kombiovaá ejistota 1 C rovoměré l (mm) (1, l )µm u c u A + u E + uo + u α = = (26,3+1, l ) µm Celková ejistota U = k u = 2 (26,3 + 0,0013 l ) 60 c µ m V tomto případě je přírůstek ejistoty způsobeé tepelou odchylkou tak malý, že jej můžeme zaedbat, stejě tak jako složka ejistoty kocových měrek (viz Obrázek č. 14). Obrázek č. 14: Grafické zázorěí velikosti složek ejistoty a celkové ejistoty pro kalibraci výškoměru

43 Ústav výrobích strojů, systémů a robotiky Str KALIBRACE VELIČINY TLAKU 5.1 Měřeí tlaku O veličiě tlaku Tlak je odvozeá fyzikálí veličia, kterou můžeme popsat jako působící síly rovoměrě spojitě rozložeé a ploše. Její základí jedotkou je pascal (Pa) a je pro sadější ilustrováí rova síle jedoho ewtou a ploše jedoho metru čtverečího (N/m 2 ). Ve výzkumém ústavu ve Vyškově se však můžeme setkat i s jedotkami používaými v miulosti, v ašem případě s kilopodem a čtverečí metr (kp/m 2 ), což je přibližě hodota 9,80665 Pa. Také se setkáváme s jedotkou bar, která odpovídá hodotě 10 5 Pa Návazost veličiy tlaku Tak jako délka, i tlak musí být avazová pomocí měřidel tlaku od ejpřesějších árodích etaloů, přes zprostředkující akreditovaé kalibračí laboratoře českého metrologického istitutu a jejich etaloů, až po měřicí zařízeí používaé v kalibračí laboratoři této orgaizace. Toto schéma opět musí být ve shodě s příslušým předpisem TPM. 5.2 Schéma ávazosti veličiy tlaku Je důležité pro sadou a rychlou idetifikaci ávazosti měřidel tlaku. Je ezbytou součástí dokumetace.

44 Ústav výrobích strojů, systémů a robotiky Str. 42 Pracoví měřidla Referečí etalo orgaizace Sekudárí etalo Primárí etalo PE100/1 0 bar U=0,58% Přímé měřeí PE100/2 0 bar U=0,35% Přímé měřeí Český metrologický istitut Státí etalo Přímé měřeí Akreditovaá kalibračí laboratoř PE100/5 0 bar U=0,24% Přímé měřeí Přímé měřeí PE100/10 0 bar U=0,24% Přímé měřeí Pracoví měřidla estaoveá PE100/20 0 bar U=0,24% Přímé měřeí PE100/50 0 bar U=0,24% Přímé měřeí Obrázek č. 15: Schéma ávazosti veličiy tlaku

45 Ústav výrobích strojů, systémů a robotiky Str Kalibračí postup Kalibračí postup byl opět vypracová podle obecého schématu kalibračích postupů v bodech, které jsou vhodé pro kalibraci daého typu přístroje a v grafické úpravě používaé ve VTÚPV Vyškov. Obecé obsahové schéma: I. Názvosloví a rozděleí II. Kvalifikace pracovíků III. Všeobecé podmíky kalibrace IV. Metodický postup kalibrace a) Vizuálí prohlídka b) přezkoušeí fukce c) vlastí měřeí d) vyhodoceí ejistoty výsledku měřeí e) závěr V. Vyhodoceí výsledků a závěr kalibrace [16] Postup kalibrace [14,16] Kalibrace tlakoměrů se provádí a ručím lisu. Pracoví médium je hydraulický olej. Obrázek č. 16: Měřeí tlakoměru pomocí ručího lisu Zásadou je volba kotrolího tlakoměru s větším rozsahem měřeí tak, abychom evyužívaly celý jeho rozsah, a také alespoň o 4 třídy přesější. a) Vější prohlídkou se vizuálě zkotrolují evidečí a techické áležitosti tlakoměrů. Tlakoměry musí být v bezvadém stavu, esmí vykazovat zámky koroze, poškozeí a zečištěí. Závit přípojky musí být epoškoze, a skle esmí být kazy a jié poškozeí zemožňující čteí údajů.

46 Ústav výrobích strojů, systémů a robotiky Str. 44 b) Při zkoušce správosti měřeí se kotroluje ulová poloha ukazatele. Má-li tlakoměr zařízeí a astavováí uly, ukazatel tlakoměru se astaví v ezajištěém stavu a ulovou začku. Má-li tlakoměr stupici s počátečí hodotou daou dorazovým kolíkem, musí se ukazatel v ezatížeém stavu tlakoměru dotýkat dorazového kolíku. U přístrojů bez dorazového kolíkuje může ukazatel odchylovat od ulové začky stupice o absolutí hodotu dovoleé chyby přesosti. Při rovoměrém zvětšováí ebo zmešováí tlaku se musí ukazatel pohybovat plyule. V celém rozsahu stupice se kotroluje, zda koec ručičky překrývá ejkratší čárky stupice od 0,3 do 0,7 jejich délky. c) Zkouška přesosti se provádí a zkušebím zařízeí porováím hodot etaloového tlakoměru a kotrolovaého tlakoměru. Přístrojem se vyvodí po dobu 5 miut přetlak odpovídající maximálí hodotě stupice kotrolovaého tlakoměru. Po sížeí tlaku a ulu se opět postupě zvyšuje tlak do maxima, přičemž se porovávají dosažeé údaje s údaji a kotrolím tlakoměru. Údaje tlakoměrů v třídě přesosti 1 až 4 se odečítají ejméě v pěti hodotách včetě uly a v maximálí hodotě měřeého tlakoměru. podle možosti rovoměrě rozložeých v celém rozsahu při plyulém zvětšováí a zmešováí tlaku. Odchylka údajů kalibrovaého tlakoměru při arůstajícím a klesajícím tlaku a všech začkách stupice esmí přesahovat dovoleé chyby dle tabulky. Tabulka č. 7: Dovoleá relativí chyba přesosti tlakoměrů [14] Třída Dovoleá relativí chyba přesosti přesosti [%] 0,6 ± 0,6 1 ± 1,0 1,6 ± 1,6 2,5 ± 2,5 4 ± 4,0 Při kotrole ových tlakoměrů ebo tlakoměrů po opravě může být dovoleá chyba maximálě 80 % dovoleé relativí chyby přesosti uvedeé v tabulce (viz Tabulka č. 7). 5.4 Etaloy tlaku Etaloy tlaku jsou tlakové símače typu PE 100 od firmy HBM. Tyto símače jsou miimálě o čtyři třídy přesější ež kalibrovaé tlakoměry. Kalibrace je zajišťováa u akreditovaé kalibračí laboratoře č BD SENSORS s.r.o., Hradišťská 817, Buchlovice Tabulka č. 8: Sezam etaloových tlakových símačů [16] Rozsah měřeí, Třída přesosti Uvedeí do provozu, výrobí číslo, výrobce Lhůta kalibrace 0 10 bar 0,5 1995, D42826, HBM - SRN 2 roky 0 20 bar 0,3 1995, D88182, HBM - SRN 2 roky 0 50 bar 0,2 1996, D75489, HBM - SRN 2 roky bar 0,2 1996, D88036, HBM - SRN 2 roky bar 0,2 1996, G63115, HBM - SRN 2 roky

47 Ústav výrobích strojů, systémů a robotiky Str. 45 Obrázek č. 17: Číslicové tlakoměry 5.5 Určeí výsledku měřeí Odhad p hodoty měřeé veličiy tlaku P je aritmetický průměr aměřeých hodot p i. 1 p = p i i= 1 Výsledek měřeí p = p ± U. Výsledá odchylka (chyba měřidla) p = p p et p et je velikost tlaku idikovaého referečím etaloovým símačem [16] 5.6 Určeí ejistoty výsledku měřeí Směrodatá odchylka aritmetického průměru s je dáa vzorcem 1 2 s =. ( 1) i= 1 Odhad stadardí ejistoty u A (p), způsobeé variabilitou aměřeých hodot veličiy tlaku, je rove součíu směrodaté odchylky aritmetického průměru a koeficietu zvažujícím pravděpodobost v závislosti a počtu měřeí u A = k s. S ( p i p) Staoveí koeficietu rozšířeí pro počet opakovaých měřeí = 3 je k s = 2,3. Určeí ejistoty typu A staoveí musí být vyhodoceo z aměřeých hodot při kalibraci. Nejistota odečteá z ověřovacího listu etaloového símače je uváděa v relativí podobě a tudíž závisí a velikosti měřeého tlaku. Musíme ji upravit a složku kombiovaé ejistoty

48 Ústav výrobích strojů, systémů a robotiky Str. 46 U u E = p 2 Nejistota způsobeá odečítáím ze stupice kalibrovaého zařízeí u o při předpokládaém rovoměrém rozděleí je e u o =, 2 3 kde e je rovo rozlišitelosti (hodotě ejmešího dílku stupice). Nejistota citlivosti etaloového símače a teplotu u TE je T cte p ute =, 3 kde T je maximálí změa teploty v laboratoři během měřeí(0,2 C), c TE je součiitel možé změy idikace v závislosti a teplotě (0,02 %/ C). Tabulka č. 9: Aalýza ejistot u kalibrace se símačem PE 100, (0-10) bar Zdroj Odhad Rozděleí Koeficiet ejistoty odchylek pravděpodobosti citlivosti Nejistota Variabilita výsledků u A - Normálí Pa Tlakový símač u E 0,5 % Normálí p (Pa) 0,0025. p (Pa) Rozlišitelost 1000 Pa Rovoměré Pa u O Tepelá odchylka u TE 0,2 C rovoměré p (Pa) 0,0023. p (Pa) Stadardí kombiovaá ejistota u = u + u + u + u = ( , 0034 p )Pa Celková ejistota U = k u = ,0034 p = , 007 p c ( ) ( )Pa c A E O TE Obrázek č. 18: Grafické zázorěí velikosti složek ejistoty a celkové ejistoty pro kalibraci tlakoměru do 10 barů

49 Ústav výrobích strojů, systémů a robotiky Str. 47 Velkou ejistotu získaou způsobem staoveí A připisujeme dlouho používaému deformačímu tlakoměru, který vyhověl třídě přesosti 2,5 %. Tabulka č. 10: Aalýza ejistot u kalibrace se símačem PE 100, (0-20) bar Zdroj Odhad Rozděleí Koeficiet ejistoty odchylek pravděpodobosti citlivosti Nejistota Variabilita výsledků u A - Normálí Pa Tlakový símač u E 0,3 % Normálí p (Pa) 0,0015. p (Pa) Rozlišitelost 1000 Pa Rovoměré Pa u O Tepelá odchylka u TE 0,2 C rovoměré p (Pa) 0,0023. p (Pa) Stadardí kombiovaá ejistota u = u + u + u + u = ( , 0027 p )Pa c A E O TE Celková ejistota je U ( ,0027 p ) = ( , p )Pa = k u = c Obrázek č. 19: Grafické zázorěí velikosti složek ejistoty a celkové ejistoty pro kalibraci tlakoměru do 20 barů

50 Ústav výrobích strojů, systémů a robotiky Str. 48 Tabulka č. 11: Aalýza ejistot u kalibrace se símačem PE 100, (0-50) bar Zdroj Odhad Rozděleí Koeficiet ejistoty odchylek pravděpodobosti citlivosti Nejistota Variabilita výsledků u A - Normálí Pa Tlakový símač u E 0,2 % Normálí p (Pa) (0,001. p ) Pa Rozlišitelost 1000 Pa Rovoměré pa u O Tepelá odchylka u TE 0,2 C rovoměré p (Pa) (0,0023. p ) Pa Stadardí kombiovaá ejistota u = u + u + u + u = ( , 0025 p )Pa c A E O TE Celková ejistota U ( ,0025 p ) = ( , p )Pa = k u = c Obrázek č. 20: Grafické zázorěí velikosti složek ejistoty a celkové ejistoty pro kalibraci tlakoměru do 50 barů

51 Ústav výrobích strojů, systémů a robotiky Str. 49 Tabulka č. 12: Aalýza ejistot u kalibrace se símačem PE 100, (0-200) bar Zdroj Odhad Rozděleí Koeficiet ejistoty odchylek pravděpodobosti citlivosti Nejistota Variabilita výsledků u A - Normálí Pa Tlakový símač u E 0,2 % Normálí p (Pa) (0,001. p ) Pa Rozlišitelost Pa Rovoměré Pa u O Tepelá odchylka u TE 0,2 C rovoměré p (Pa) (0,0023. p ) Pa Stadardí kombiovaá ejistota u = u + u + u + u = ( , 0025 p ) c A E O TE Celková ejistota U ( ,0025 p ) = ( , p )Pa = k u = c Obrázek č. 21: Grafické zázorěí velikosti složek ejistoty a celkové ejistoty pro kalibraci tlakoměru do 200 barů Z grafu je patré, že je ejistota rozlišitelosti také zaedbatelá oproti složkám ostatích ejistot.

52 Ústav výrobích strojů, systémů a robotiky Str. 50 Tabulka č. 13: Aalýza ejistot u kalibrace se símačem PE 100, (0-500) bar Zdroj Odhad Rozděleí Koeficiet ejistoty odchylek pravděpodobosti citlivosti Nejistota Variabilita výsledků u A - Normálí Pa Tlakový símač u E 0,2 % Normálí p (Pa) (0,001. p ) Pa Rozlišitelost Pa Rovoměré Pa u O Tepelá 0,2 C rovoměré p odchylka u (Pa) (0,0023. p ) Pa TE Stadardí kombiovaá ejistota u = u + u + u + u = ( , 0025 p )Pa c A E O TE Celková ejistota U ( ,0025 p ) = ( , p )Pa = k u = c Obrázek č. 22: Grafické zázorěí velikosti složek ejistoty a celkové ejistoty pro kalibraci tlakoměru do 500 barů Opět se setkáváme s majorití složkou stadardí ejistoty získaé ze statistického souboru dat, která má velkou hodotu. Opět to připisujeme již opotřebovaému deformačímu tlakoměru s třídou přesosti 2,5 % a také malému souboru aměřeých hodot. Zvětšíme-li teto soubor, zajisté sížíme tuto složku ejistoty. Výrazou velikost mají také složky ejistoty kalibrace referečího tlakoměru a tepelého ovlivěí. Prví jmeovaou lze sížit ákupem přesějšího zařízeí, druhou sížíme apříklad přísější úpravou prostředí kalibračí laboratoře. Nejistota způsobeá odečítáím je zaedbatelá.

53 Ústav výrobích strojů, systémů a robotiky Str KALIBRACE VELIČINY KROUTÍCÍHO MOMENTU 6.1 Měřeí kroutícího mometu O veličiě mometu síly Kroutící momet ebo také točivý momet vyjadřuje působeí síly a vzdáleý bod. Jeho jedotkou je ewtometr (Nm), což zameá, že a bod vzdáleý 1 metr působíme otáčivou silou 1 ewto. Tuto veličiu v ašem případě užíváme a kotrolu utažeí šroubů pomocí mometových klíčů (viz Obrázek č. 23). Obrázek č. 23: Momet síly [12] Návazost veličiy kroutícího mometu Návazost zařízeí pro zkoušeí kroutícího mometu je zajišťováa u akreditovaé kalibračí laboratoře č Český metrologický istitut,okruží 31, Bro , oblastí ispektorát Kroměříž Kotojedy 73.

54 Ústav výrobích strojů, systémů a robotiky Str Schéma ávazosti veličiy kroutícího mometu Pracoví měřidla Referečí etalo orgaizace Sekudárí etalo Primárí etalo Zařízeí pro zkoušeí mometových klíčů PMK Přímé měřeí Český metrologický istitut Státí etalo Přímé měřeí Akreditovaá kalibračí laboratoř Přímé měřeí Pracoví měřidla estaoveá Zařízeí pro zkoušeí mometových klíčů PMK Přímé měřeí Obrázek č. 24: Schéma ávazosti měřidel veličiy kroutícího mometu

55 Ústav výrobích strojů, systémů a robotiky Str Kalibračí postup Osova kalibračího postupu Kalibračí postup byl vypracová podle obecého schématu kalibračích postupů a grafických úprav používaých ve VTÚPV Vyškov. Obecé obsahové schéma: VI. Názvosloví a rozděleí VII. Kvalifikace pracovíků VIII. Všeobecé podmíky kalibrace IX. Metodický postup kalibrace a) vizuálí prohlídka b) přezkoušeí fukce c) vlastí měřeí d) vyhodoceí ejistoty výsledku měřeí e) závěr X. Vyhodoceí výsledků a závěr kalibrace [16] Metodický postup kalibrace mometového klíče [15,16] a) Vější prohlídkou se vizuálě kotroluje evidečí a techické áležitosti mometových klíčů (evidečí začeí, shoda údajů s kotrolí kartou měřidla, vější poškozeí). b) Předběžou kotrolou se zkouší správost fukce a zjistí se, zda zařízeí evykazuje zámky poškozeí ebo opotřebeí a to tak, že se zatíží a horí mez utahovacího mometu a odlehčí. U torzích mometových klíčů se kotroluje ávrat k ulové hodotě. c) Vlastí měřeí probíhá tak, že se mometový klíč postupě zatěžuje ve čtyřech hodotách rovoměrě rozložeých od 10% do 100% rozsahu klíče. V každé hodotě se zkouška opakuje dvakrát. Výsledkem je středí hodota odečteých údajů. Stejý postup platí pro kotrolu posilovačů mometu síly. Musí platit zásada, že posilovač s jedím mometovým klíčem tvoří ezaměitelou dvojici. Je epřípusté přiřazovat k posilovači růzé mometové klíče, sčítat či ásobit jedotlivé odchylky klíče a ásobiče mometu síly. Posouzeí přesosti mometového klíče se provádí podle odchylek středích hodot opakovaých zkoušek od údajů etaloového zařízeí (přístroj a zkoušeí kroutícího mometu PMK a PMK , výrobce TONA Pečky). Přípusté hodoty uvádějí výrobci mometových klíčů v ávodech a použití. Například TST TONA uvádí pro typ klíčů OMK (ohybový mometový klíč) dovoleou odchylku 10% z utahovacího mometu, pro TKM (torzí mometový klíč) je dovoleá odchylka 2%.

56 Ústav výrobích strojů, systémů a robotiky Str Zkušebí zařízeí kroutícího mometu Pro zkoušeí mometových klíčů je kalibračí laboratoř vybavea dvěma přístroji. Jsou to přístroje PMK a PMK od výrobce TONA Pečky. Kalibraci zajišťuje AKL č Český metrologický istitut,okruží 31, Bro , oblastí ispektorát Kroměříž Kotojedy 73. Obrázek č. 25: Zařízeí pro měřeí kroutícího mometu typ PMK Určeí výsledku měřeí Staoveí ejistoty měřeí Odhad m hodoty měřeé veličiy mometu M je aritmetický průměr aměřeých hodot m i. 1 m = m i, i= 1 kde je počet měřeí. Výsledek měřeí m = m ± U Výsledá odchylka (chyba měřidla) m = m m et m et je velikost mometu, který má být astave [16] 6.6 Určeí ejistoty výsledku měřeí a) Odhad stadardí ejistoty u A, způsobeé variabilitou aměřeých hodot, byl vyhodoce ze zázamů o kalibraci mometových klíčů a její hodota je u A = 1Nm. b) Nejistota odečteá z ověřovacího listu přístroje a kotrolu mometových klíčů je ve tvaru celkové ejistoty a je staovea v relativí podobě jako 1,8% měřeé hodoty.

57 Ústav výrobích strojů, systémů a robotiky Str. 55 U m 1,8 m u F = = = (0,009 m ) Nm c) Nejistota způsobeá odečítáím ze stupice kalibrovacího zařízeí u o při předpokládaém rovoměrém rozděleí a rozlišitelosti 1 Nm je e 1 u o = = = 0, 3Nm, kde e je rovo rozlišitelosti (hodotou ejmešího dílku stupice). Tabulka č. 14: Aalýza ejistot u kalibrace mometového klíče Zdroj Odhad Rozděleí Koeficiet ejistoty odchylek pravděpodobosti citlivosti Nejistota Variabilita výsledků u A - Normálí 1 1 Nm Měřicí zařízeí 1,8 % Normálí m (0,009. m ) Nm u E Rozlišitelost u O 1 Nm Rovoměré 1 0,3 Nm Stadardí kombiovaá ejistota u = u + u + u = ( 1,1 + 0, 009 m )Nm c A E O Celková ejistota U ( 1,1 + 0,009m ) = ( 2,2 0, m )Nm = k uc = , kde koeficiet k pro ormálí rozděleí a pokrytí daé distribuce přibližě a 95% je rove 2. Obrázek č. 26: Grafické zobrazeí velikosti ejistot u kalibrace mometového klíče Celková ejistota je edostačující pro torzí mometové klíče, je uté sížit všechy složky ejistot a to ejlépe ákupem ového zařízeí.

58 Ústav výrobích strojů, systémů a robotiky Str ZÁVĚR Byl provede ávrh kalibračíh postupů pro kocové měrky a posuvý výškoměr, a přepracováí kalibračích postupů pro mometový klíč a tlakoměry, kde se užívá jako pracoví médium olej. Jedá se o postupy, u kterých bylo v úvodí aalýze alezeo ejvíce eshod. Dále byly staovey postupy pro zjištěí výsledku kalibrace včetě ejistoty výsledku měřeí a schémat ávazostí měřidel pro tyto veličiy. Hlavími edostatky dokumetace byl chybějící postup kalibrace pro kocové měrky (toto zajišťoval metrolog svými zkušeostmi), špatá volba měřidla pro kalibraci, kdy měřeí bylo prováděo měřidlem s edostatečou přesostí. Proto doporučujeme ákup komparátoru, který bude mít miimálě o řád vyšší rozlišitelost ež kocové měrky. Taktéž bylo doplěo chybějící staoveí ejistoty výsledku. U dalších kalibračích postupů to bylo především určeí ejistot výsledků, které eodpovídalo dokumetu EAL-R1, tedy dokumetu, který má sjedotit určováí ejistot kalibračích laboratoří. Po vyjádřeí ejistot při kalibraci měrek je ejvětší hodota složky ejistoty aležící kalibraci referečích měrek. Tu lze sížit apříklad kalibrací u jié, přesější kalibračí laboratoře ebo opatřeím ových přesějších kocových měrek. Za zmíku také stojí složky ejistot od staoveí teploty prostředí, koeficietu roztažosti a rozdílosti teploty u měrek. To lze sížit zavedeím přísějších podmíek v laboratoři. Nejistotu staoveou statisticky ze souboru aměřeých hodot pak sížíme zvýšeým počtem opakovaých měřeí, pokud je to zapotřebí. Výškoměry jsou stadardě kalibrováy u exterích kalibračích laboratoří. Podle tohoto postupu je tedy možé provádět kalibraci výškoměru iterě. K tomu je zapotřebí ákup vhodé pracoví desky jako vybaveí laboratoře. Při staoveí domiují ejistoty způsobeé áhodými vlivy a rozlišitelostí výškoměru. Prví jmeovaou lze sížit rozšířeím počtu opakováí, ale ejistotu odečítáí sížit emůžeme. Zbylé ejistoty způsobeé teplotí roztažostí materiálu výškoměru a ejistotou kalibrace měrek jsou zaedbatelé. Tyto dva postupy je však uté před zavedeím jejich užíváí validovat, eboli ověřit správost dosahovaých výsledků kalibrace tímto postupem. To je možé apříklad pomocí mezilaboratorích porovávacích zkoušek. Při kalibraci tlakoměrů, kdy jako médium pro přeos tlaku slouží olej, jsou výzamé především ejistoty způsobeé áhodými vlivy. To lze sížit apříklad zvýšeým počtem opakovaých měřeí. V praxi je však tato hodota ejistoty akceptováa a je podle maagemetu laboratoře dostačující k prováděí kalibrace tlakoměrů. U kalibrace ohybového mometového klíče jsou zavedey vcelku uvolěé požadavky a přesost těchto klíčů. Velká ejistota měřeí je způsobea již zastaralým zařízeím pro kotrolu mometových klíčů vykazující velkou chybu i ejistotu měřeí. To lze odstrait zakoupeím ového měřicího zařízeí, které je uté pro kalibraci torzích mometových klíčů. Zde je požadováa přesost, kterou používaé zkušebí zařízeí emůže zajistit. Kalibračí postupy byly sestavey tak, aby odpovídaly formálí úpravě jejich dokumetů a jsou vložey jako příloha A k této práci. Zde vyplývá utost ákupu komparátoru s dostatečými metrologickými vlastostmi, pracoví desky a ového zařízeí pro měřeí mometu síly.

59 Ústav výrobích strojů, systémů a robotiky Str. 57 SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY [1] ČECH, Jaroslav; PERNIKÁŘ, Jiří; PODANÝ, Kamil. Strojíreská metrologie. 4. přepracovaé. Bro : Akademické akladatelství CERN, s. ISBN [2] TNI Meziárodí metrologický slovík - Základí a všeobecé pojmy a přidružeé termíy (VIM).. Praha : [3] EAL-G12. Návazost měřicího a zkušebího zařízeí a státí etaloy. Praha : Český istitut pro akreditaci, s. Dostupé z WWW: < [4] PERNIKÁŘ, Jiří; TYKAL, Miroslav. Strojíreská metrologie 2. prví. Bro : Akademické akladatelství CERN, s. ISBN [5] EA 4/02. Vyjadřováí ejistot měřeí při kalibracích. Praha : Český istitut pro akreditaci, s. Dostupé z WWW: < P001%20EA%2004_02_ pdf>. [6] ČSN EN ISO Systémy maagemetu měřeí Požadavky a procesy měřeí a měřicí vybaveí. [s.l.] : Český ormalizačí istitut, s. [7] FIALA, Alois. Maagemet jakosti s podporou orem ISO 9000:2000. svazek 3, část 15. Praha : VERLAG DASHOFER, s. ISBN X. [8] ČSN EN ISO/IEC Posuzováí shody - Všeobecé požadavky a způsobilost zkušebích a kalibračích laboratoří. [s.l.] : Český ormalizačí istitut, s. [9] Česká republika. Záko č. 505/1990 Sb. O metrologii : ve zěí pozdějších předpisů. Miisterstvo průmyslu a obchodu Dostupý také z WWW: < 55/701?PC_8411_p=9&PC_8411_ame=o%20metrologii&PC_8411_l=505/1990 &PC_8411_ps=50#10821>. [10] ILAC G24:2007. Pokyy pro staoveí kalibračích itervalů měřicích přístrojů. Praha : Český istitut pro akreditaci, s. Dostupé z WWW: < [11] ČSN EN ISO Geometrické požadavky a výrobky (GPS) - Etaloy délek - Kocové měrky. Praha : Český ormalizačí istitut, s. [12] Fyzweb. Dostupý z [13] ČSN Posuvá měřidla. Techické požadavky. Praha : Český ormalizačí istitut, s. [14] ČSN EN 837-1,2,3. Měřidla tlaku. Praha : Český ormalizačí istitut, c s [15] ČSN EN ISO Nářadí k motáži šroubů a matic - Ručí mometové ářadí - Požadavky a způsoby zkoušeí při typových zkouškách, zkouškách kvality a postupy při rekalibraci. Praha : Český ormalizačí istitut, s. [16] SME 7V/03. Kalibračí postupy pro kalibraci pracovích měřidel. Vyškov : VTÚPV Vyškov, 2003.

60 Ústav výrobích strojů, systémů a robotiky Str. 58 SEZNAM OBRÁZKŮ Číslo Název Straa obrázku 1. Grafické vyjádřeí chyb měřeí. Absolutí chyba, 13 Náhodá chyba δ, Systematická chyba s 2. Schéma metrologické ávazosti Orgaizace ávazosti a státí etalo Určováí výsledku měřeí Normálí (Gaussovo) rozděleí Trojúhelíkové rozděleí Rovoměré rozděleí Model procesu metrologické kofirmace Posuzováí shody se specifikacemi výsledek kalibrace Schéma ávazosti veličiy délky Sada kocových měrek Spojováí (asátí) měrek Grafické zázorěí velikosti složek ejistoty a celkové 39 ejistoty pro kalibraci měrek 14. Grafické zázorěí velikosti složek ejistoty a celkové 40 ejistoty pro kalibraci výškoměru 15. Schéma ávazosti veličiy tlaku Měřeí tlakoměru pomocí ručího lisu Číslicové tlakoměry Grafické zázorěí velikosti složek ejistoty a celkové 46 ejistoty pro kalibraci tlakoměru do 10 barů 19. Grafické zázorěí velikosti složek ejistoty a celkové 47 ejistoty pro kalibraci tlakoměru do 20 barů 20. Grafické zázorěí velikosti složek ejistoty a celkové 48 ejistoty pro kalibraci tlakoměru do 50 barů 21. Grafické zázorěí velikosti složek ejistoty a celkové 49 ejistoty pro kalibraci tlakoměru do 200 barů 22. Grafické zázorěí velikosti složek ejistoty a celkové 50 ejistoty pro kalibraci tlakoměru do 500 barů 23. Momet síly Schéma ávazosti měřidel veličiy kroutícího mometu Zařízeí pro měřeí kroutícího mometu typ PMK Grafické zobrazeí velikosti ejistot u kalibrace mometového klíče 54 55

61 Ústav výrobích strojů, systémů a robotiky Str. 59 SEZNAM TABULEK Číslo Název Straa tabulky 1. Koeficiet rozšířeí ejistoty typu A v závislosti a počtu 17 opakováí měřeí k s 2. Koeficiet rozšířeí stadardí ejistoty výsledku Tolerace roviosti t r Rozměrová stabilita Aalýza ejistot při kalibraci měrek Aalýzy ejistot při kalibraci výškoměru Dovoleá relativí chyba přesosti tlakoměrů Sezam etaloových tlakových símačů Aalýza ejistot u kalibrace se símačem PE 100, (0-10) 46 bar 10. Aalýza ejistot u kalibrace se símačem PE 100, (0-20) 47 bar 11. Aalýza ejistot u kalibrace se símačem PE 100, (0-50) 48 bar 12. Aalýza ejistot u kalibrace se símačem PE 100, (0-200) 49 bar 13. Aalýza ejistot u kalibrace se símačem PE 100, (0-500) 50 bar 14. Aalýza ejistot u kalibrace mometového klíče 55

62 Ústav výrobích strojů, systémů a robotiky Str. 60 SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK A SYMBOLŮ Symbol Jedotka Název veličiy [-] Absolutí chyba l [mm] Absolutí chyba výškoměru m [Nm] Absolutí chyba mometového klíče p [Pa] Absolutí chyba staoveí veličiy tlaku t [ C] Rozdíl mezi teplotou referečí a teplotou při měřeí µ [-] Středí hodota veličiy a [%] Kostata vyjadřující 95% pokrytí daé distribuce b [%] Kostata vyjadřující 99,7% pokrytí daé distribuce D [µm] Délková diferece e [-] Rozlišitelost (hodota ejmešího dílku stupice k [-] Koeficiet rozšířeí celkové ejistoty k s [-] Koeficiet rozšířeí ejistoty typu A L [mm] Skutečá velikost měřeé veličiy délky l [mm] Výsledek měřeí výškoměru l et [mm] Délka referečího etalou (měrky) l i [mm] Hodoty jedotlivých měřeí veličiy délky l [mm] Jmeovitá (omiálí) délka M [Nm] Skutečá velikost mometu síly m [Nm] Výsledek měřeí mometu m et [Nm] Hodota mometu, který je idiková zkušebím zařízeím m i [Nm] Naměřeé hodoty kroutícího mometu [-] Počet opakovaých měřeí P [Pa] Skutečá velikost měřeé veličiy tlaku p [Pa] Výsledek měřeí tlaku p et [Pa] Velikost tlaku idikovaého referečím etaloovým símačem p i [Pa] Hodoty jedotlivých měřeí tlaku q i [-] Výsledek jedotlivých měřeí s [-] Směrodatá odchylka výběru t [ C] Teplota při měřeí t 0 [ C] Referečí teplota specifikovaá pro měřeí t r [µm] Tolerace roviosti U [-] Celková (rozšířeá) ejistota výsledku měřeí u A [µm] Nejistota variability aměřeých hodot u c [] Stadardí kombiovaá ejistota u E [m] Nejistota staoveí etaloů u ls [µm] Nejistota staoveí kocových měrek u o [m] Nejistota odečtu z měřicího zařízeí u TE [Pa] Nejistota působeí tep. Změy a tlakový símač x m [-] Změřeá hodota měřeé veličiy x p [-] (kovečě) pravá hodota měřeé veličiy Y [-] Skutečá hodota veličiy y [-] Naměřeá hodota veličiy z max [-] Rozsah změ při měřeí r [-] Relativí chyba z max [-] Velikost rozsahu změ při měřeí κ [-] Koeficiet přepočtu max. změ ke směrodaté odchylce ormálího rozděleí

63 Ústav výrobích strojů, systémů a robotiky Str. 61 q s( q) u ( q ) l S δl D δl δl C δl α α [-] Aritmetický průměr aměřeých hodot [-] Směrodatá odchylka aritmetického průměru [-] Nejistota typu staoveí A [mm] Délka referečí měrky při referečí teplotě [mm] Změa délky referečí měrky od posledí kalibrace vlivem driftu [mm] Zjištěý rozdíl v délce mezi ezámou (kalibrovaou) a referečí měrkou [mm] Korekce a eliearitu a ofset komparátoru s příručky k měřidlu [mm] Korekce vlivu tepelé roztažosti při teplotě odlišé od referečí [K -1 ] Součiitel roztažosti materiálu měrky l u δ l D u δlc u α u t [mm] [µm] [µm] [µm] [µm] Aritmetický průměr měřeých hodot délky Nejistota určeí driftu referečích měrek Nejistota staoveí liearity a ofsetu komparátoru ejistota součiitele roztažosti a staoveí teploty ejistota staoveí teploty p [Pa] Aritmetický průměr měřeých hodot tlaku m [Nm] Aritmetický průměr aměřeých hodot σ [-] Směrodatá odchylka VTÚPV OMK TMK Výzkumý techický ústav pozemího vojska Ohybový mometový klíč Torzí mometový klíč SEZNAM PŘÍLOH Příloha A Kalibračí postupy pro měrky, výškoměr, tlakoměr, mometový klíč.

64 PŘÍLOHA A KONTROLNÍ POSTUP KALIBRACE MĚŘIDEL KP Kocové měrky I. Názvosloví a rozděleí Obor KP 01 : Mechaické veličiy Platost: VOP KMS Šterberk, Vyškov Kocové měrky jsou ztělesěá míra délky pravoúhlého průřezu, vyrobeá z materiálu odolého proti opotřebeí, s jedím párem roviých, avzájem rovoběžých měřících ploch, které mají schopost přilout k měřícím plochám jiých měrek ebo pomocým roviým destičkám. Realizují délku jako vzdáleost dvou přesě broušeých a lapovaých kocových ploch. Teto Postup je urče pro měrky třídy přesosti 1 a 2. Podle rozpětí jejich délky je můžeme rozdělit a: a) měrky s délkou od 0,5 mm do 100 mm b) měrky s délkou od 125 mm do 500 mm Teto postup složí ke kalibraci pouze skupiě ad. a vzhledem k rozsahu používaého komparátoru. II. Kvalifikace pracovíků Pracovíci musí ovládat základy techických měřeí podložeé odborým vzděláím v techickém oboru a zalostmi základů metrologie dokladovaými certifikátem ebo osvědčeím o absolvováí základího kursu o metrologii. III. Všeobecé podmíky kalibrace Kalibrace kocových měrek se provádí podle ormy ČSN EN ISO 3650 pomocí podikových etaloů kocových měrek za těchto podmíek: Teplota prostředí (20 ± 1) C Vlhkost vzduchu (50 ± 15) % relativí Miimálí doba temperováí kalibrovaých měrek a etaloů je 30 miut. Požadavky a etalo měrek jsou počet kusů v sadě miimálě takový,aby pokryl rozsah kalibrovaých měrek a třída přesosti alespoň o jedu třídu přesější a platá kalibrace akreditovaou kalibračí laboratoří. Kalibrace sestává z úkoů: a) vější prohlídka b) provedeí údržby c) přezkoušeí fukce d) vlastí měřeí e) vyhodoceí ejistoty výsledku měřeí f) závěr Kalibračí pracoviště musí mít vybaveí: - sadu kocových měrek, hlavích etaloů orgaizace, 1

65 - komparačí délkoměr s potřebým rozsahem měřeí a rozlišitelostí mi. 0,0001 mm, - plaparalelí sklo se zaručeou úchylkou roviosti, - teploměr s měřicím rozsahem mi. 16 C až 26 C s rozlišitelostí miimálě 0,2 C, - vlhkoměr, - čistící prostředky, - olej, - sadu ářadí. IV. Metodický postup kalibrace 1. Vizuálí kotrolou zjistíme, jestli měrky vykazují zámky mechaického poškozeí ebo koroze. Pokud má měrka takto poškozeé plochy v podstatém rozsahu, musí být vyřazea. 2. Následuje kotrola přilavosti fukčích ploch, což se zkouší přisátím a pomocou destičku. Přilavost je vyhovující, pokud měrka drží a pomocé destičce vlastí vahou. Lehké škrábace bez ostrých výstupků a měřících plochách lze akceptovat, pokud esíží přilavost. 3. Kotrolu roviosti fukčích ploch provádíme pomocí plaparalelího skla se zajištěou úchylkou roviosti. Přilutá měřicí plocha se prohléde přes plaparalelí sklo a esmí vykazovat žádé iterferečí pruhy. U měrek třídy přesosti 1 a 2 jsou přípusté lesklé skvry a stíy v malém rozsahu. Tabulka č. Tolerace roviosti t r 8 Jmeovitá délka l mm Tolerace roviosti t r µm Třída přesosti 1 2 0,5 l 150 0,15 0, l 500 0,18 0,25 4. Délku kocové měrky staovujeme tak, že její středovou délku porováváme se středovou délkou referečí (etaloové) měrky. Pro toto měřeé jsou kotaktováy středy měřících ploch obou měrek, kdy etaloovou měrku porováváme s kalibrovaou měrkou a odečítáme rozdíl jejich délky pomocí komparátoru s vysokou rozlišitelostí. To se děje ve vertikálí poloze. Nejprve pomocí měrky etaloové astavíme komparátor a požadovaou omiálí délku a vyulujeme. Potom zaměíme měrku etaloovou za kalibrovaou a provedeme měřeí. Toto měřeí opakujeme třikrát a ezapomíáme vždy vyulovat přístroj pomocí referečí měrky. Pokud máme k dispozici předchozí kalibračí listy, můžeme vyhodotit, zda rozměrová stabilita kalibrovaých měrek epřesáhla povoleou změu délky. Tabulka č. Rozměrová stabilita 8 Třída přesosti Největší dovoleá změa délky za rok 1 ±( 0,02 µm + 0,25 x 10-6 x l 2 ) l - jmeovitá délka měrky v mm 2

66 5. U kalibrovaé měrky můžeme měřit úchylku jmeovité délky t e v libovolém bodě měřicí plochy a rozpětí délky pokud máme podezřeí, že je měrka již opotřebeá. Postupujeme tak, že etaloovou měrku použijeme k vyulováí komparátoru a kalibrovaou (ezámou) měrku měříme v pěti bodech měřicí plochy. Prví je uprostřed a zbylé čtyři v rozích měrky v dostatečé vzdáleosti od okraje měřicí plochy (cca 2 mm). Před každým opakovaým měřeím musíme přístroj opět vyulovat pomocí etalou. Naměřeé hodoty pak porováme s hodotami dovoleých úchylek. [8] Tabulka č. Dovoleá úchylka jmeovité délky t e v libovolém bodě měřicí plochy a tolerace t v pro rozpětí délky [8] Jmeovitá délka l Třída 1 Třída 2 Dovoleá úchylka délky v libovolém bodě ± t e µm Tolerace rozpětí délky t v Dovoleá úchylka délky v libovolém bodě ± t e µm Tolerace rozpětí délky mm µm µm 0,5 l 10 0,2 0,16 0,45 0,30 10 l 25 0,3 0,16 0,6 0,30 25 l 50 0,4 0,18 0,8 0,30 50 l 75 0,5 0,18 1,0 0,35 75 l 100 0,6 0,20 1,2 0, l 150 0,8 0,20 1,6 0, l 200 1,0 0,25 2,0 0, l 250 1,2 0,25 2,4 0, l 300 1,4 0,25 2,8 0, l 400 1,8 0,30 3,6 0, l 500 2,2 0,35 4,4 0,60 6. Staoveí výsledku a ejistoty měřeí: Měřeou hodotou v tomto případě eí přímo délka kalibrovaé měrky, ale rozdíl délek mezi etaloovou a kalibrovaou měrkou δ l Délka kalibrovaé (ezámé) měrky l X = ls + δld + δl + δlc + δlα Kde l S - délka referečí měrky při referečí teplotě t 0 =20 C uvedeá v kalibračím listě, δ l D - změa délky referečí měrky od posledí kalibrace vlivem driftu, δ l - zjištěý rozdíl v délce mezi ezámou (kalibrovaou) a referečí (etaloovou) měrkou jako aritmetický průměr z počtu měřeí 1 δ l = δl i, i= 1 δ - korekce a eliearitu a ofset komparátoru s příručky k měřidlu, l C δl α = L α t - korekce vlivu tepelé roztažosti při teplotě odlišé od referečí teploty kde t v 3

67 L omiálí délka uvažovaé měrky, α - součiitel roztažosti materiálu měrky (11, m/k), t = t0 t - je rozdíl mezi teplotou referečí (20 C) a teplotou při měřeí. Tyto složky mají své ejistoty: u - Nejistota délky referečí měrky se staoví z kalibračího listu referečích l S měrek u δ - Nejistota staoveí driftu se staoví ze zázamu o driftu referečích měrek l D (většiou ulový) u δ - ejistota staoveá z variability aměřeých hodot l u δ l C - Nejistota komparátoru staoveá z jeho kalibračího listu u α - ejistota součiitele roztažosti by měla být uvedea výrobcem měrek u t - i přes dobu temperováí může měrka mít teplotu mírě odlišou od teploty v kalibračí laboratoři. Tato hodota se odhaduje ze zkušeostí s měřeím. Nejistota způsobeá áhodým rozptýleím aměřeých hodot uδ l = k S s( δl) Směrodatá odchylka aritmetického průměru s( δ l) 1 2 s( δ l) = ( δl i δl) ( 1) i= 1 Aalýza ejistot při kalibraci kocových měrek Odhad Rozděleí Zdroj ejistoty odchylek pravděpodobosti Nejistota variability aměřeých hodot u δ l Nejistota staoveí délky etaloových měrek u ls Nejistota staoveí driftu měrek u δ ld Nejistota liearity komparátoru u δ lc Nejistota staoveí teploty a roztažosti u α Nejistota rozdílu teplot měrek u t Koeficiet citlivosti u δ l Nejistota - Normálí 1-0,28 µm Normálí 1 0,14 µm 0,03 µm Trojúhelíkové 1 0,01 µm 0,05 µm Rovoměré 1 0,03 µm 0, K -1 0,2 C Stadardí kombiovaá ejistota u c Rovoměré l (mm) 0,24 µm 0,2 C Rovoměré l (mm) 0,13 µm ( 0,14 + 0, l ) m = ul + u l u l u l u u S δ + D δ + δ + C α + t = 0027 µ 4

68 Celková ejistota U = k uc = ( 0,28 + 0,0054 l ) µ m Kde k=2 pro úroveň spolehlivosti přibližě 95%. Nuto dodatečě aalyzovat velikost ejistoty způsobu staoveí A Výsledek měřeí l = lx ± U Výsledá odchylka (chyba měřidla) l = l x l et l et je velikost referečího etalou. V. Vyhodoceí výsledků měřeí a závěr kalibrace 1. Pokud aměřeá odchylka l (což je rozdíl mezi velikostí etalou a hodotou zjištěou při měřeí), včetě započteé ejistoty měřeí, je meší ež povoleá odchylka pro daou třídu přesosti měřidlo vyhovuje požadavkům. 2. Pokud aměřeá odchylka l, včetě započteé ejistoty měřeí, je větší ež povoleá odchylka pro daou třídu přesosti, ale sama aměřeá odchylka l je meší ež povoleá odchylka, elze jedozačě prokázat jestli měřidlo vyhovuje požadavkům daého stupě přesosti a teto závěr se uvádí do kalibračího listu. 3. Vyhoví-li měřidlo předepsaým požadavkům, ozačí se a efukčí ploše štítkem o platosti kalibrace. 4. Pokud elze vyhověí měřidla požadavkům daého stupě přesosti jedozačě prokázat (viz bod 2), o dalším postupu rozhode metrolog kotrolího metrologického střediska ( uzáí výsledků, opakováí kalibrace ebo jiý postup kalibrace, ebo sížeí úrově spolehlivosti s 95% a ižší úroveň, čili sížeí koeficietu rozšířeí k z hodoty 2 a 1 což odpovídá pravděpodobosti výskytu pravé hodoty 68% a ovým výpočtem ejistoty. Pokud kocové měrky jedozačě esplňují předepsaé požadavky, rozhode metrolog o dalším postupu (změa zařazeí, zrušeí). 5

69 KONTROLNÍ POSTUP KALIBRACE MĚŘIDEL KP Posuvý výškoměr Obor KP 01 : Mechaické veličiy Platost: VOP KMS Šterberk, Vyškov I. Názvosloví a rozděleí Posuvý výškoměr je posuvé díleské měřidlo, které slouží k rychlému staoveí měřeé veličiy, ebo k orýsováí obrobku. Může být vyrobe v aalogovém, digitálím ebo číselíkovém provedeí. Tato metoda je validováa pro výškoměry s oickou diferecí 0,1 mm; 0,05 mm; 0,02 mm a pro měřící rozsah 0 až 755 mm. II. Kvalifikace pracovíků Pracovíci musí ovládat základy techických měřeí podložeé odborým vzděláím v techickém oboru a zalostmi základů metrologie dokladovaými certifikátem ebo osvědčeím o absolvováí základího kursu o metrologii. III. Všeobecé podmíky kalibrace Kalibrace Posuvého výškoměru se provádí podle ormy ČSN a ČSN pomocí podikových etaloů kocových měrek za těchto podmíek: Teplota prostředí (20 ± 1) C Vlhkost vzduchu (50 ± 15) % relativí Miimálí doba temperováí kalibrovaé položky a etaloů je 30 miut. Požadavky a etalo jsou referečí etalo orgaizace kocové měrky. Kalibrace sestává z úkoů: g) vější prohlídka h) provedeí údržby i) přezkoušeí fukce j) vlastí měřeí k) vyhodoceí ejistoty výsledku měřeí l) závěr Kalibračí pracoviště musí mít vybaveí: - sadu kocových měrek, hlavích etaloů orgaizace, - teploměr s měřicím rozsahem mi. 16 C až 26 C s rozlišitelostí miimálě 0,2 C, - vlhkoměr, - čistící prostředky, - olej, - jemý brusý káme ebo brousící pilík, - sadu ářadí, - plaparalelí sklo, - pracoví deska. 6

70 IV. Metodický postup kalibrace 1. Vější prohlídkou se vizuálě zkotrolují evidečí a techické áležitosti posuvého měřidla ( evidečí začeí, čitelost stupice, zjevá mechaická a korozí poškozeí). Překotrolují se měřící plochy a také fukčí vodící plochy. Zjevá mechaická poškozeí je uto odstrait, pokud jsou závažějšího charakteru, předepíše se oprava ebo se měřidlo vyřazuje. 2. Měřidlo se demotuje, důkladě se vyčistí, brusým kameem se srazí případé ežádoucí hray vziklé při jeho užíváí. Pomocými šrouby se seřídí vůle pohyblivých částí. Třecí plochy je jemě akozervují olejem. 3. Překotroluje se plyulost pohybu posuvého ramee a správá fukce aretačího zařízeí. 4. Přesost výškoměru se kotroluje pomocí kocových měrek. Při výběru jmeovitých hodot při kalibraci se vychází ze zkušeostí s daými typy měřidel. Měří se tři růzé délky reprezetující rozsah měřícího zařízeí, přičemž zvoleé délky musí být rozložey tak, aby jedotlivé aměřeé hodoty bylo možo odečítat vždy jiou ryskou základí stupice. Kalibrace probíhá a kotrolí desce. Počet měřeí jedotlivé délky závisí a požadavcích a správost dosahovaých hodot u daého měřidla (obecě doporučeo miimálě 3 měřeí). 5. Úchylku roviosti měřicích ploch zjišťujeme pomocí plaparalelího skla. Po přiložeí a měřící plochu esmí být patré iterferečí proužky, přípusté jsou pouze skvry. 6. Úchylka rovoběžosti měřících ploch je závislá a vlastostech graitových ebo kovových desek se kterými se užívá a eměla by přesahovat pro měřidla s rozlišitelostí 0,02 mm a 0,05 mm úchylku 0,02 mm a měřeou délku 100 mm a měřidla s rozlišitelostí 0,1 mm úchylku 0,03/100 mm. 7. Celkové dovoleé chyby pro výškoměr esmí překročit hodotu ±(0,02+0,05L) mm, kde L je měřicí rozsah výškoměru v mm. 8. Staoveí výsledku a ejistoty měřeí: Odhad l hodoty měřeé veličiy délky L je aritmetický průměr aměřeých hodot l i. l = 1 l i i= 1 Kde je počet měřeí. Směrodatá odchylka aritmetického průměru s ( l) 1 2 s( l) = ( l i l) ( 1) i= 1 Odhad stadardí ejistoty u A (l) způsobeé variabilitou aměřeých hodot je rove odhadu aritmetického průměru a vyásobeím koeficietem zvažujícím pravděpodobost v závislosti a počtu měřeí, který je obvykle rove třem. 7

71 Nejistota způsobeá variabilitou aměřeých hodot áhodými vlivy. u A = k S s( l) Staoveí koeficietu rozšířeí k S v závislosti a počtu měřeí Tabulka č. staoveí koeficietu rozšířeí k S k S 7,0 2,3 1,7 1,4 1,3 1,3 1,2 1,2 Pro počet měřeí 10 a více je k S =1. Nejistota etalou odečteá z ověřovacího listu etalou U u E = k Nejistota způsobeá odečítáím ze stupice výškoměru u o, při předpokládaém rovoměrém rozděleí: e u o = 2 3 Kde e je rovo rozlišitelosti (hodotou ejmešího dílku stupice) kalibrovaého výškoměru. Aalýza ejistot při kalibraci výškoměru Odhad Rozděleí Zdroj ejistoty odchylek pravděpodobosti Variability výsledků u A Kocové měrky u E Koeficiet citlivosti Normálí 1 22 µm Nejistota 0,12 µm Normálí 1 0,06 µm Odečítáí u O 50 µm Rovoměré 1 14,4 µm Tepelá odchylka u α Stadardí kombiovaá ejistota l je měřeá délka v mm Celková ejistota 1 C rovoměré l (mm) (1, l )µm u c u A + u E + uo + u α = = (26,3+1, l ) µm U = k uc = 2 (26,3 + 0,0013 l ) 60µ m Kde koeficiet k pro ormálí rozděleí a pokrytí daé distribuce přibližě a 95% je rove 2. 8

72 9. Iterpretace výsledku V kalibračích listech je uté celkový výsledek měřeí daé veličiy uvádět ve tvaru (l±u) mm, kde U je celková (rozšířeá) ejistota měřeí. V kalibračích listech pak musí být pozámka charakterizující, jak byla staovea. Výsledek měřeí l = l ± U Výsledá odchylka měřeí l = l l et l et je velikost referečího etalou. V. Vyhodoceí výsledků a závěr kalibrace 1. Pokud aměřeá odchylka l (což je rozdíl mezi velikostí etalou a hodotou zjištěou při měřeí), včetě započteé ejistoty měřeí, je meší ež povoleá odchylka pro daou třídu přesosti měřidlo vyhovuje požadavkům. 2. Pokud aměřeá odchylka l, včetě započteé ejistoty měřeí, je větší ež povoleá odchylka pro daou třídu přesosti, ale sama aměřeá odchylka l je meší ež povoleá odchylka, elze jedozačě prokázat jestli měřidlo vyhovuje požadavkům daého stupě přesosti a teto závěr se uvádí do kalibračího listu. 3. Vyhoví-li měřidlo předepsaým požadavkům, ozačí se a efukčí ploše štítkem o platosti kalibrace. 4. Pokud elze vyhověí měřidla požadavkům daého stupě přesosti jedozačě prokázat (viz bod 2), o dalším postupu rozhode metrolog kotrolího metrologického střediska ( uzáí výsledků, opakováí kalibrace ebo jiý postup kalibrace, ebo sížeí úrově spolehlivosti s 95% a ižší úroveň, čili sížeí koeficietu rozšířeí k z hodoty 2 a 1 což odpovídá pravděpodobosti výskytu pravé hodoty 68% a ovým výpočtem ejistoty. Pokud kocové měrky jedozačě esplňují předepsaé požadavky, rozhode metrolog o dalším postupu (změa zařazeí, zrušeí). 9

73 SCHÉMA NÁVAZNOSTI MĚŘIDEL PRO OBOR DÉLKA Pracoví měřidla Referečí etalo orgaizace Sekudárí etalo Primárí etalo Kocové měrky 0,5 až 100 mm 0,5-1,9 mm U=0,11µm 1,9-9,5 mm U=0,12µm 9,5-100 mm U=0,28µm Český metrologický istitut Státí etalo Přímé měřeí Akreditovaá kalibračí laboratoř Porováí a komparátoru Kocové měrky 125 až 500 mm mm U=0,11µm mm U=0,12µm Třmeový mikrometr 0 až 25 mm/0,001 mm U=2µm Přímé měřeí Přímé měřeí Přímé měřeí Pracoví měřidla estaoveá Přímé měřeí 10

74 KONTROLNÍ POSTUP KALIBRACE MĚŘIDEL KP Tlakoměry Obor KP 02 : Mechaické veličiy Platost: VOP KMS Šterberk, Vyškov I. Názvosloví a rozděleí Deformačí tlakoměry přetlakové jsou měřidla pro určeí velikosti tlaku pracovího média (oleje). Kalibračí postup je urče pro tlakoměry tříd přesosti 1 až 4 s průměrem vějších pouzder 30, 100, 160 a 250 mm. Nevztahuje se pro tlakoměry užívaé pro kyslík. II. Kvalifikace pracovíků Pracovíci musí ovládat základy techických měřeí podložeé odborým vzděláím v techickém oboru a zalostmi základů metrologie dokladovaými certifikátem ebo osvědčeím o absolvováí základího kursu o metrologii. III. Všeobecé podmíky kalibrace Kotrola tlakoměru se provádí podle ormy ČSN EN za ásledujících podmíek prostředí: Teplota prostředí (23 ± 5) C Vlhkost vzduchu maximálě do 80 % relativí vlhkosti Miimálí doba temperováí kalibrovaých tlakoměrů je 6 hodi. Po dobu kalibrace jsou dovoley vibrace a otřesy způsobující rozkmit maximálě 0,1 velikosti dílku stupice tlakoměru. Kalibrace se provádí v pracoví poloze tlakoměru s úhlovou odchylkou max. 5 od pracoví polohy. Kalibrovaá p oložka musí mít třídu přesosti ejméě čtyřikrát větší ěž etaloový símač. Referečí tlakoměry musí mít dostatečý rozsah a platou kalibraci u akreditovaé kalibračí laboratoře. Etaloem tlaku jsou digitálí tlakové símače typ PE 100 Rozsah třída Uvedeí do provozu, výrobí číslo, měřeí, přesosti výrobce Lhůta kalibrace 0 10 bar 0,5 1995, D42826, HBM - SRN 2 roky 0 20 bar 0,3 1995, D88182, HBM - SRN 2 roky 0 50 bar 0,2 1996, D75489, HBM - SRN 2 roky bar 0,2 1996, D88036, HBM - SRN 2 roky bar 0,2 1996, G63115, HBM - SRN 2 roky Kalibrace sestává z úkoů: a) vější prohlídka b) přezkoušeí fukce c) zkouška rovoměrosti pohybu ručky d) staoveí přesosti 11

75 e) vyhodoceí ejistoty výsledku měřeí f) závěr Kalibračí pracoviště musí mít vybaveí: - referečím símačem tlaku, jako etalo - zkušebím zařízeím umožňující plyulé zvyšováí a sižováí tlaku zkušebího media ( ZT 300 ebo dvojrameý lis) - eagresiví zkušebí kapalia o hustotě 0,8 až 1,2 kg.m -3 - teploměr s měřicím rozsahem mi. 16 C až 26 C s rozlišitelostí miimálě 0,2 C - vlhkoměr - sada ářadí IV. Metodický postup kalibrace 1. Vější prohlídkou se vizuálě zkotrolují evidečí a techické áležitosti tlakoměrů. Tlakoměry musí být v bezvadém stavu, esmí vykazovat zámky koroze, poškozeí a zečištěí. Závit přípojky musí být epoškoze, a skle esmí být kazy a jié poškozeí zemožňující čteí údajů. 2. Při zkoušce správosti měřeí se kotroluje poloha ukazatele a ulové začce. Má-li tlakoměr zařízeí a astavováí uly, ukazatel tlakoměru se astaví v ezajištěém stavu a ulovou začku. Má-li tlakoměr stupice s počátečí hodotou daou dorazovým kolíkem, musí se ukazatel v ezatížeém stavu tlakoměru dotýkat dorazového kolíku. U přístrojů bez dorazového kolíkuje může ukazatel odchylovat od ulové začky stupice o absolutí hodotu dovoleé chyby přesosti. 3. Při rovoměrém zvětšováí ebo zmešováí tlaku se musí ukazatel pohybovat plyule. V celém rozsahu stupice se kotroluje, zda koec ručičky překrývá ejkratší čárky stupice od 0,3 do 0,7 jejich délky. 4. Zkouška přesosti se provádí a zkušebím zařízeí, porováím hodot etaloového tlakoměru a kotrolovaého tlakoměru. Přístrojem se vyvodí po dobu 5 miut přetlak odpovídající maximálí hodotě stupice kotrolovaého tlakoměru.po sížeí tlaku a ulu se opět postupě zvyšuje tlak do maxima, přičemž se porovávají dosažeé údaje s údaji a kotrolím tlakoměru. Údaje tlakoměrů tř. přesosti 1 až 4 se odečítají ejméě v pěti hodotách včetě uly a v maximálí hodotě měřeého tlakoměru podle možosti rovoměrě rozložeých v celém rozsahu při plyulém zvětšováí a zmešováí tlaku. 5. Odchylka údajů kalibrovaého tlakoměru při arůstajícím a klesajícím tlaku a všech začkách stupice esmí přesahovat dovoleé chyby dle tabulky. Tabulka č. Dovoleá relativí chyba přesosti tlakoměrů Třída přesosti Dovoleá relativí chyba přesosti [%] 0,6 ± 0,6 1 ± 1,0 1,6 ± 1,6 2,5 ± 2,5 4 ± 4,0 12

76 Při kotrole ových tlakoměrů ebo tlakoměrů po opravě může být dovoleá chyba maximálě 80 % dovoleé chyby přesosti uvedeé v tabulce. 6. Výpočet výsledku a ejistoty měřeí Odhad p hodoty měřeé veličiy délky P je aritmetický průměr aměřeých hodot p i. 1 p = p i i= 1 Kde je počet měřeí. Směrodatá odchylka aritmetického průměru s ( p) 1 2 s( p) = ( p i p) ( 1) i= 1 Odhad stadardí ejistoty u A způsobeé variabilitou aměřeých hodot je rove odhadu aritmetického průměru a vyásobeím koeficietem zvažujícím pravděpodobost v závislosti a počtu měřeí u A = k S s( p) Staoveí koeficietu rozšířeí k s v závislosti a počtu měřeí Tabulka č. staoveí koeficietu rozšířeí k s k S 7,0 2,3 1,7 1,4 1,3 1,3 1,2 1,2 Pro počet měřeí 10 a více je k s = 1. Nejistota odečteá z ověřovacího listu etaloového símače U u E = p 2 (při k=2, U je v tomto případě třída přesosti etaloového símače) Nejistota způsobeá odečítáím ze stupice kalibrovaého zařízeí u o při předpokládaém rovoměrém rozděleí e u o = 2 3 Kde e je rovo rozlišitelosti (hodotou ejmešího dílku stupice) Nejistota citlivosti etaloového símače a teplotu u TE T cte ute = 3 Kde T je maximálí změa teploty v laboratoři během měřeí(0,5 C), c TE je součiitel změy idikace v závislosti a teplotě (0,02[%/ C]. 13

77 Tabulka č.9 Aalýza ejistot u kalibrace se símačem PE 100, (0-10) bar Zdroj ejistoty Odhad Rozděleí Koeficiet odchylek pravděpodobosti citlivosti Nejistota Variabilita výsledků u A - Normálí Pa Tlakový símač u E 0,5 % Normálí p (Pa) 0,0025. p (Pa) Rozlišitelost 1000 Pa Rovoměré Pa u O Tepelá odchylka u TE 0,2 C rovoměré p (Pa) 0,0023. p (Pa) Stadardí kombiovaá ejistota u = u + u + u + u = ( , 0034 p )Pa c A E O TE Celková ejistota U = k u = ,0034 p = , 007 p c ( ) ( )Pa Tabulka č.10 Aalýza ejistot u kalibrace se símačem PE 100, (0-20) bar Zdroj ejistoty Odhad Rozděleí Koeficiet odchylek pravděpodobosti citlivosti Nejistota Variabilita výsledků u A - Normálí Pa Tlakový símač u E 0,3 % Normálí p (Pa) 0,0015. p (Pa) Rozlišitelost 1000 Pa Rovoměré Pa u O Tepelá odchylka u TE 0,2 C rovoměré p (Pa) 0,0023. p (Pa) Stadardí kombiovaá ejistota u = u + u + u + u = ( , 0027 p )Pa c A E O TE Celková ejistota U = k u = ,0027 p = , 0054 p c ( ) ( )Pa Tabulka č.11 Aalýza ejistot u kalibrace se símačem PE 100, (0-50) bar Zdroj ejistoty Odhad Rozděleí Koeficiet odchylek pravděpodobosti citlivosti Nejistota Variabilita výsledků u A - Normálí Pa Tlakový símač u E 0,2 % Normálí p (Pa) (0,001. p ) Pa Rozlišitelost 1000 Pa Rovoměré pa u O Tepelá odchylka u TE 0,2 C rovoměré p (Pa) (0,0023. p ) Pa Stadardí kombiovaá ejistota u = u + u + u + u = ( , 0025 p )Pa c A E O TE 14

78 Celková ejistota U = k u = ,0025 p = , 005 p c ( ) ( )Pa Tabulka č.12 Aalýza ejistot u kalibrace se símačem PE 100, (0-200) bar Zdroj ejistoty Odhad Rozděleí Koeficiet odchylek pravděpodobosti citlivosti Nejistota Variabilita výsledků u A - Normálí Pa Tlakový símač u E 0,2 % Normálí p (Pa) (0,001. p ) Pa Rozlišitelost Pa Rovoměré Pa u O Tepelá odchylka u TE 0,2 C rovoměré p (Pa) (0,0023. p ) Pa Stadardí kombiovaá ejistota u = u + u + u + u = ( , 0025 p ) c A E O TE Celková ejistota U = k u = ,0025 p = , 005 p c ( ) ( )Pa Tabulka č.13 Aalýza ejistot u kalibrace se símačem PE 100, (0-500) bar Zdroj ejistoty Odhad Rozděleí Koeficiet odchylek pravděpodobosti citlivosti Nejistota Variabilita výsledků u A - Normálí Pa Tlakový símač u E 0,2 % Normálí p (Pa) (0,001. p ) Pa Rozlišitelost Pa Rovoměré Pa u O Tepelá 0,2 C rovoměré p odchylka u (Pa) (0,0023. p ) Pa TE Stadardí kombiovaá ejistota u = u + u + u + u = ( , 0025 p )Pa c A E O TE Celková ejistota U = k u = ,0025 p = , 005 p c ( ) ( )Pa Kde koeficiet k pro ormálí rozděleí a pokrytí daé distribuce přibližě a 95% je rove 2. Výsledek kalibrace p = p ± U Výsledá odchylka (chyba měřidla) p = p p et 15

79 p et je velikost tlaku idikovaého referečím etyléovým símačem. V. Vyhodoceí výsledků a závěr kalibrace 1. Pokud aměřeá odchylka l (což je rozdíl mezi velikostí etalou a hodotou zjištěou při měřeí), včetě započteé ejistoty měřeí, je meší ež povoleá odchylka pro daou třídu přesosti měřidlo vyhovuje požadavkům. 2. Pokud aměřeá odchylka l, včetě započteé ejistoty měřeí, je větší ež povoleá odchylka pro daou třídu přesosti, ale sama aměřeá odchylka l je meší ež povoleá odchylka, elze jedozačě prokázat jestli měřidlo vyhovuje požadavkům daého stupě přesosti a teto závěr se uvádí do kalibračího listu. 3. Vyhoví-li měřidlo předepsaým požadavkům, ozačí se a efukčí ploše štítkem o platosti kalibrace. 4. Pokud elze vyhověí měřidla požadavkům daého stupě přesosti jedozačě prokázat (viz bod 2), o dalším postupu rozhode metrolog kotrolího metrologického střediska ( uzáí výsledků, opakováí kalibrace ebo jiý postup kalibrace, ebo sížeí úrově spolehlivosti s 95% a ižší úroveň, čili sížeí koeficietu rozšířeí k z hodoty 2 a 1 což odpovídá pravděpodobosti výskytu pravé hodoty 68% a ovým výpočtem ejistoty. Pokud tlakoměr jedozačě esplňuje předepsaé požadavky, rozhode metrolog o dalším postupu (změa zařazeí, oprava, zrušeí). 16

80 SCHÉMA NÁVAZNOSTI MĚŘIDEL PRO OBOR TLAK - olej Pracoví měřidla Referečí etalo orgaizace Sekudárí etalo Primárí etalo PE100/1 0 bar U=0,58% Přímé měřeí PE100/2 0 bar U=0,35% Přímé měřeí Český metrologický istitut Státí etalo Přímé měřeí Akreditovaá kalibračí laboratoř PE100/5 0 bar U=0,24% Přímé měřeí Přímé měřeí PE100/10 0 bar U=0,24% Přímé měřeí Pracoví měřidla estaoveá PE100/20 0 bar U=0,24% Přímé měřeí PE100/50 0 bar U=0,24% Přímé měřeí 17

81 KONTROLNÍ POSTUP KALIBRACE MĚŘIDEL KP Mometové klíče Obor KP 03 : Mechaické veličiy Platost: VOP KMS Šterberk, Vyškov I. Názvosloví a rozděleí Mometové klíče jsou motáží utahovací klíče s doplňkovým měřicím zařízeím k měřeí ebo astaveí utahovacího mometu síly. Slouží k utahováí šroubových spojů. Do této kategorie řadíme také posilovače kroutícího mometu síly, což jsou mechaická zařízeí charakteru převodovky, které ásobí utahovací sílu převodovým poměrem až 1 : 600. Kalibračí postup je urče pro klíče v provedeích a) torzí momet síly se přeáší krutem tyče a měřicí zařízeí b) ohybové momet síly se astavuje v rukojeti páky klíče, pomocí kalibrovaé pružiy ebo třecího spoje. Dosažeí astaveého mometu síly je doprovázeo akustickým sigálem ebo vyputím mechaismu klíče. II. Kvalifikace pracovíků Pracovíci musí ovládat základy techických měřeí podložeé odborým vzděláím v techickém oboru a zalostmi základů metrologie dokladovaými certifikátem ebo osvědčeím o absolvováí základího kursu o metrologii. III. Všeobecé podmíky kalibrace Kotrola tlakoměru se provádí za ásledujících podmíek prostředí: Teplota prostředí (20 ± 5) C Vlhkost vzduchu (50 ± 15) % relativí vlhkosti Miimálí doba temperováí kalibrovaých tlakoměrů je 30 miut. Požadavky a měřicí zařízeí jsou dostatečý rozsah měřeí, miimálě čtyřásobá přesost oproti kalibrovaým položkám a platá kalibrace od akreditovaé kalibračí laboratoře. Kalibrace sestává z úkoů: g) vější prohlídka h) přezkoušeí fukce i) vlastí měřeí j) vyhodoceí ejistoty výsledku měřeí k) závěr Kalibračí pracoviště musí mít vybaveí: - zařízeí pro kotrolu mometových klíčů ( PMK 200, PMK 500) 18