KATEDRA MATERIÁLOVÉHO INŽENÝRSTVÍ A CHEMIE. Stanovení základních materiálových parametrů



Podobné dokumenty
KATEDRA MATERIÁLOVÉHO INŽENÝRSTVÍ A CHEMIE. GUM: Vyjádření nejistot měření

KATEDRA MATERIÁLOVÉHO INŽENÝRSTVÍ A CHEMIE. 123TVVM - Základní materiálové parametry

KATEDRA MATERIÁLOVÉHO INŽENÝRSTVÍ A CHEMIE. 123MAIN - Základní materiálové parametry

VYSOKONAPĚŤOVÉ ZKUŠEBNICTVÍ. #2 Nejistoty měření

Vyjadřování přesnosti v metrologii

Posouzení přesnosti měření

3/8.4 PRAKTICKÉ APLIKACE PŘI POUŽÍVÁNÍ NEJISTOT

2 Zpracování naměřených dat. 2.1 Gaussův zákon chyb. 2.2 Náhodná veličina a její rozdělení

Resolution, Accuracy, Precision, Trueness

Úvod do problematiky měření

KATEDRA MATERIÁLOVÉHO INŽENÝRSTVÍ A CHEMIE MATERIÁLOVÉ INŽENÝRSTVÍ

Postup pro kalibraci vyměřené zkušební dráhy pro stanovení konstanty vozidla W a účinného obvodu pneumatik (dále jen dráhy )

Náhodné (statistické) chyby přímých měření

Použitý rezistor (jmenovitá hodnota): R1 = 270 kω je přesný metalizovaný rezistor s přesností ± 0,1%.

Úvod do teorie měření. Eva Hejnová

Nejistota měření. Thomas Hesse HBM Darmstadt

EXPERIMENTÁLNÍ MECHANIKA 2 Přednáška 5 - Chyby a nejistoty měření. Jan Krystek

MATEMATICKO STATISTICKÉ PARAMETRY ANALYTICKÝCH VÝSLEDKŮ

CW01 - Teorie měření a regulace

Bilance nejistot v oblasti průtoku vody. Mgr. Jindřich Bílek

Výpočet nejistot metodou Monte carlo

Počet stran protokolu Datum provedení zkoušek:

Náhodné chyby přímých měření

Úvod do teorie měření. Eva Hejnová

ČESKÝ INSTITUT PRO AKREDITACI, o.p.s. Dokumenty ILAC. ILAC Mezinárodní spolupráce v akreditaci laboratoří

Metodika pro stanovení cílové hodnoty obsahu hotově balených výrobků

Stavba slovníku VIM 3: Zásady terminologické práce

Statistické vyhodnocení zkoušek betonového kompozitu

Úvod do teorie měření. Eva Hejnová

Chyby a neurčitosti měření

STANOVENÍ SPOLEHLIVOSTI GEOTECHNICKÝCH KONSTRUKCÍ. J. Pruška, T. Parák

Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK

T- MaR. Ústav technologie, mechanizace a řízení staveb. Teorie měření a regulace. Podmínky názvy. 1.c-pod. ZS 2015/ Ing. Václav Rada, CSc.

VLHKOST A NASÁKAVOST STAVEBNÍCH MATERIÁLŮ. Stavební hmoty I Cvičení 7

Dobývání znalostí. Doc. RNDr. Iveta Mrázová, CSc. Katedra teoretické informatiky Matematicko-fyzikální fakulta Univerzity Karlovy v Praze

Nejistoty kalibrací a měření pístových pipet. Ing. Alena Vospělová Český metrologický institut Okružní Brno

Stanovení hustoty pevných a kapalných látek

VÝUKOVÝ MATERIÁL. Pro vzdělanější Šluknovsko. 32 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Bc. David Pietschmann.

Národní informační středisko pro podporu jakosti

Teorie měření a regulace

DOKUMENT ILAC ILAC-G8:03/2009

Chyby spektrometrických metod

P r o t o k o l. č o zkouškách betonových bloků GRAFITO

Chyby měření 210DPSM

Určujeme neznámé hodnoty parametru základního souboru. Pomocí výběrové charakteristiky vypočtené z náhodného výběru.

TECHNICKÝ A ZKUŠEBNÍ ÚSTAV STAVEBNÍ PRAHA, s.p. Technical and Test Institute for Constructions Prague

Měřicí přístroje a měřicí metody

Teorie měření a regulace

Charakterizují kvantitativně vlastnosti předmětů a jevů.

Měření délky, určení objemu tělesa a jeho hustoty

KATEDRA MATERIÁLOVÉHO INŽENÝRSTVÍ A CHEMIE. 123TVVM transport kapalné vody

Technický experiment, příprava, provedení, hodnocení výsledků

Počet stran protokolu Datum provedení zkoušek: :

STAVEBNÍ LÁTKY CVIČEBNICE K PŘEDMĚTU AI01

CW01 - Teorie měření a regulace

Mezinárodn metrologických pojmů a chemická

Laboratorní práce č. 1: Měření délky

Počet stran protokolu Datum provedení zkoušek:

VYUŽITÍ PRAVDĚPODOBNOSTNÍ METODY MONTE CARLO V SOUDNÍM INŽENÝRSTVÍ

Počet stran protokolu Datum provedení zkoušek:

KGG/STG Statistika pro geografy

ZABEZPEČENÍ KVALITY V LABORATOŘI

přesnost (reprodukovatelnost) správnost (skutečná hodnota)? Skutečná hodnota použití různých metod

Analytické znaky laboratorní metody Interní kontrola kvality Externí kontrola kvality

2. PŘESNOST MĚŘENÍ A1B38EMA P2 1

Mˇ eˇren ı ˇ cetnost ı (Poissonovo rozdˇ elen ı) 1 / 56

Úvod do teorie měření. Eva Hejnová

PŘÍRUČKA ŘEŠENÝCH PŘÍKLADŮ

SPOLEHLIVOST KONSTRUKCÍ statistické vyhodnocení materiálových zkoušek

Buffonova jehla. Jiří Zelenka. Gymnázium Zikmunda Wintra Rakovník

STANOVENÍ PROPUSTNOSTI OBALOVÝCH MATERIÁLŮ PRO VODNÍ PÁRU

Všechno, co jste chtěli vědět z teorie pravděpodobnosti, z teorie informace a

P13: Statistické postupy vyhodnocování únavových zkoušek, aplikace normálního, Weibullova rozdělení, apod.

Biostatistika Cvičení 7

Vliv realizace, vliv přesnosti centrace a určení výšky přístroje a cíle na přesnost určovaných veličin

Předpoklad o normalitě rozdělení je zamítnut, protože hodnota testovacího kritéria χ exp je vyšší než tabulkový 2

Chyby měřidel a metody měření vybraných fyzikálních veličin

Detailní porozumění podstatě měření

Stanovení akustického výkonu Nejistoty měření. Ing. Miroslav Kučera, Ph.D.

Nové požadavky na zvukoměrnou techniku a jejich dopad na hygienickou praxi při měření hluku. Ing. Zdeněk Jandák, CSc.

Tento výukový materiál byl vytvořen v rámci projektu MatemaTech Matematickou cestou k technice

Normální (Gaussovo) rozdělení

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ. FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ Ústav materiálového inženýrství - odbor slévárenství

EXPERIMENTÁLNÍ METODY I. 2. Zpracování měření

Kalibrace odporového teploměru a termočlánku

Simulace. Simulace dat. Parametry

STATISTICKÉ ODHADY Odhady populačních charakteristik

NEJISTOTA MĚŘENÍ. David MILDE, 2014 DEFINICE

POKYN PRO UVÁDĚNÍ SHODY A NEJISTOT MĚŘENÍ V PROTOKOLECH O ZKOUŠKÁCH

Test z teorie VÝBĚROVÉ CHARAKTERISTIKY A INTERVALOVÉ ODHADY

Základní terminologické pojmy (Mezinárodní metrologický slovník VIM3)

Chyby měřidel a metody měření vybraných fyzikálních veličin

Obr. 19.: Směry zkoušení vlastností dřeva.

Praktikum I Mechanika a molekulová fyzika

Počet stran protokolu Datum provedení zkoušek:

Regulační diagramy (RD)

Uncertainty Analysis Monte Carlo simulation

Verifikace sérologických testů v imunologických laboratořích ISO Postupy vyšetření

Základní škola národního umělce Petra Bezruče, Frýdek-Místek, tř. T. G. Masaryka 454. Název DUM: Měření fyzikálních veličin

Transkript:

KATEDRA MATERIÁLOVÉHO INŽENÝRSTVÍ A CHEMIE Stanovení základních materiálových parametrů

Vzor laboratorního protokolu Titulní strana: název experimentu jména studentů v pracovní skupině datum Protokol: popis testovaných materiálů popis experimentální metody seznam použitých pomůcek a přístrojů naměřené hodnoty a použité konstanty výpočty a výsledné hodnoty vyhodnocení závěr

Program cvičení - základní materiálové parametry (hustota, objemová hmotnost, pórovitost) - zhodnocení chyb měření dle GUM (Guide to the Expression of Uncertainty in Measurements) - příprava vzorků pórobeton každá skupina 4 vzorky 7 x 7 x 7 cm, 2 vzorky 10 x 10 x 10 cm - na základě naměřených hodnot zjistit o jaký typ pórobetonu jde, určit objemovou hmotnost včetně nejistoty měření a stanovit pórovitost (na základě znalosti hustoty matrice z tabulky)

Hustota vs. objemová hmotnost - V případě neporézních materiálů (kovy, ) je hustota rovná objemové hmotnosti (pojem objemová hmotnost se nepoužívá - V případě porézních materiálů (většina stavebních materiálů) je objemová hmotnost nižší než hustota matrice (pevné složky) v závislosti na množství obsažených pórů - Množství a distribuce pórů neovlivňuje jen objemovou hmotnost. Ovlivňuje také např. nasákavost, odolnost vůči krystalizaci solí, odolnost vůči mrazovým cyklům, pevnost,

Gravimetrie - Jednoduchá metoda používaná pro stanovení objemové hmotnosti založená na měření hmotnosti a rozměrů vzorků pravidelného tvaru - Díky pravidelnému tvaru je možné jednoduše spočítat objem vzorků - Při laboratorních měřeních se používají vzorky tvaru krychle, kvádru, válce - Kromě výsledné hodnoty odvozené z dostatečného počtu měření je nutné stanovit i chybu/nejistotu měření

Základní pojmy chybové analýzy - Chyba měření je rozdíl mezi skutečnou hodnotou měřené veličiny a hodnotou zjištěnou měřením. - Přesnost kvalitativní vyjádření blízkosti výsledků měření od skutečné hodnoty. Čím vyšší přesnost, tím užší interval naměřených hodnot - Rozlišení nejmenší změny detekovatelné / zobrazitelné měřícím zařízením - Nejistota kvantitativní rozsah hodnot, v němž mohou ležet skutečné hodnoty - Průměrná hodnota (aritmetický průměr) - Výběrová směrodatná odchylka

Klasifikace chyb - Hrubá chyba je zapříčiněna lidským faktorem nepozornost, nesprávný výklad výsledků, výpočetní chyba, volba nevhodného měřícího přístroje nebo metody měření, - Systematická (soustavná) chyba je dána zařízením použitým při měření a vnějšími vlivy působícími na zařízení. Je ji možné určit z dokumentace, odhadem Není-li udána, uvažujeme hodnotu jedné poloviny nejmenšího dílku měřidla - Náhodná (statistická) chyba vzniká působením neznámých nebo nepoznaných příčin. Je zjistitelná opakovaným měřením a statistickým zpracováním naměřených výsledků.

Opakování měření - při opakování měření (Obr. 1) se výskyt naměřených hodnot blíží Gaussovu (normálnímu) rozdělení (Obr. 2) - čím je měření přesnější, tím je Gaussova křivka užší - Obr. 2 Křivka a) - nejpřesnější, c) nejméně přesné měření Obr. 1 Obr. 2

GUM Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement Žádné měření není exaktní, výsledek závisí na měřícím systému, postupu měření, zkušenosti operátora, okolním prostředí a dalších vlivech Pro sjednocení vyjadřování chyb navrhla The Comite International des Poids et Mesures (CIPM) v roce 1993 pravidla pro stanovení nejistoty měření GUM. Definice chyby měření Chyba = naměřená hodnota skutečná hodnota Protože skutečná hodnota není známa, není ani chyba známa. Je vhodné navrhnout parametr (nejistota měření = uncertainty), který je možné stanovit na základě znalosti experimentálních dat a chyb měření použitých přístrojů a metod. Platí: Výsledná hodnota = nejpřesněji stanovená hodnota ± nejistota

GUM nejistoty typu A a B GUM rozeznává dva typy nejistot A a B Nejistoty typu A jsou stanoveny s využitím statistické analýzy sérií experimentálních měření. V případě opakování měření a jejich vzájemné nezávislosti je možné stanovit výběrovou směrodatnou odchylku. Počet nezávislých měření n 10. Nejistoty typu B pochází z jiných zdrojů informací např. ze specifikací měřících zařízení uváděných výrobci kalibračních certifikátů nebo dříve publikovaných dat. V případě použití digitálních přístrojů MAE (maximum admissible error), v případě analogových měřících zařízení r (resolution)

Rozdělení pravděpodobností spojené s nejistotou měření - Výsledek měření leží v určitém intervalu hodnot. Pro chyby typu A je charakteristické Gaussovo (normální) rozdělení - Pravděpodobnost, že se měření nachází v intervalu x i 1d cca 68% ± 2d cca 95% 3d cca 99%

Rozdělení pravděpodobností spojené s nejistotou měření - Obdelníkové rozdělení je typické pro chyby typu B specifikace měřícího zařízení - Pokud není statistické rozdělení podrobněji známo, GUM doporučuje použít obdelníkové rozdělení - x i ± d obdelníkového rozdělení je porovnání s normálním rozdělením nižší 58% vs. 68%, z toho vyplývá vyšší nejistota

Postup při provádění analýzy dle GUM

Postup stanovení nejistoty měření dle GUM (stanovení objemové hmotnosti) Naměřené hmotnosti a rozměry vzorků pórobetonu P4-500 (10x10x10 cm) Hmotnost suchého vzorku Rozměry m (0,5) [kg] a (0,1) [m] b (0,1) [m] c (0,1) [m] 0,49 0,09 0,11 0,10 0,50 0,10 0,10 0,09 0,50 0,10 0,10 0,10 0,48 0,09 0,10 0,10 0,51 0,10 0,09 0,10 0,50 0,10 0,10 0,10 0,50 0,09 0,10 0,11 0,51 0,10 0,10 0,11 0,52 0,11 0,10 0,10 0,49 0,10 0,09 0,10 Chceme stanovit objemovou hmotnost včetně nejistoty měření

Postup stanovení nejistoty měření dle GUM typ nejistoty A ( stanovení objemové hmotnosti) x i Výpočet průměrů veličin m[kg], a[m], b[m], c[m] Výpočet nejistot měření naměřených veličin u A x i m[kg], a[m], b[m], c[m], kde a platí tedy Výpočet citlivostních koeficientů = derivace funkční závislosti r v a následný výpočet nejistoty měření r v (m,a,b,c), tj. 4 koeficienty A i (A m, A a, A b, A c )

Postup stanovení nejistoty měření dle GUM typ nejistoty A ( stanovení objemové hmotnosti) Hmotnost suchého vzorku Rozměry Objemová hmotnost m (0,5) [kg] a (0,1) [m] b (0,1) [m] c (0,1) [m] rv = m/(a x b x c) [kg m-3] 0,49 0,09 0,11 0,10 494,95 0,50 0,10 0,10 0,09 555,56 0,50 0,10 0,10 0,10 500,00 0,48 0,09 0,10 0,10 533,33 0,51 0,10 0,09 0,10 566,67 0,50 0,10 0,10 0,10 500,00 0,50 0,09 0,10 0,11 505,05 0,51 0,10 0,10 0,11 463,64 0,52 0,11 0,10 0,10 472,73 0,49 0,10 0,09 0,10 544,44 Výpočet citlivostních koeficientů podle r v m abc r m v 1 abc rv a m 2 a bc rv b m 2 ab c rv c m 2 abc

GUM měření nezatížené chybou

GUM měření zatížené chybou

Postup stanovení nejistoty měření dle GUM typ nejistoty B ( stanovení objemové hmotnosti) - V případě stanovení nejistoty typu B pro objemovou hmotnost je třeba vzít v úvahu chybu měření způsobenou vážením a měřením délek posuvným měřítkem informace od výrobce digitální měřáky analogové měřáky - Šuplera EXTOL 3427 digitální MAE = 0,01 mm - Váha OHAUS Adventurer Pro AV4102CU digitální MAE = 0,01 g

Postup stanovení nejistoty měření dle GUM typ nejistoty B ( stanovení objemové hmotnosti) - Následně je z nejistot typu B pro vážení a měření délek potřeba stanovit nejistotu typu B pro stanovení objemové hmotnosti - Je třeba spočítat citlivostní koeficienty A i (stejný výpočet jako v případě chyb typu A parciální derivace) - 1. term nejistoty vznikající použitím měřících zařízení - 2. term nejistoty ovlivňující stanovení veličiny y způsobené jinými vlivy

Postup stanovení nejistoty měření dle GUM - Kombinovaná nejistota (celková standardní nejistota) příspěvky všech nejistot typu A a B - Rozšířená nejistota výsledná nejistota výsledku c = 1 pro 68% úroveň pravděpodobnosti c = 2 pro 95% úroveň pravděpodobnosti c = 3 pro 99% úroveň pravděpodobnosti - Finální zápis výsledku

GUM [1] Guide to the expression of uncertainty in measurement (GUM). BIPM/IEC/IFCC/ISO/IUPAC/IUPAP/OIML, 1993 zavedena v ČSN P ENV 1305:2005 (01 4109) Pokyn pro vyjadřování nejistoty měření. TNI 01 4109-1, Kat. čís.: 87625, Vydána: 6.2011 Nejistota měření - Část 1: Úvod k vyjadřování nejistot měření (Pokyn ISO/IEC 98-1) Uncertainty of measurement - Part 1: Introduction to the expression of uncertainty in measurement TNI 01 4109-3, Kat. čís.: 87624, Vydána: 6.2011 Nejistoty měření - Část 3: Pokyn pro vyjádření nejistoty měření (GUM:1995) (Pokyn ISO/IEC 98-3) Uncertainty of measurement - Part 3: Guide to the expression of uncertainty in measurement(gum:1995) TNI 01 4109-3.1, Kat. čís.: 87622, Vydána: 6.2011 Nejistota měření - Část 3: Pokyn k vyjádření nejistoty měření (GUM 1995) Doplněk 1: Šíření rozdělení užitím metod Monte Carlo (Pokyn ISO/IEC 98-3/Doplněk 1) Uncertainty of measurement - Part 3: Guide to the expression of uncertainty in measurement (GUM:1995) Supplement 1: Propagation of distributions using a Monte Carlo method TNI 01 4109-4,Kat. čís.: 87623, Vydána: 6.2011 Nejistota měření - Část 4: Úloha nejistoty měření při posuzování shody Uncertainty of measurement - Part 4:Role of measurement uncertainty in conformity assessment

Stanovení pórovitosti materiálu při známé objemové hmotnosti a hustotě matrice (viz. Tabulka hustot), kde m d [kg] je hmotnost suchého vzorku, V [m 3 ] objem vzorku, Ψ 0 [-] pórovitost materiálu a ρ mat [kg m -3 ] hustota matrice

Hustoty matrice pro vybrané materiály Cihla historická 2693,0 kg.m -3 Cihla 2683,9 kg. m -3 Pískovec 2669,9 kg. m -3 HPC 2760,2 kg. m -3 Dřevo 1542,7 kg. m -3 Technické konopí 1364,6 kg. m -3 XPS (extrudovaný) (1239,7 kg. m -3 ) zanedbatelná otevřená pórovitost EPS (expandovaný) (1096,5 kg. m -3 ) zanedbatelná otevřená pórovitost Rockwool 2411,3 kg.m -3 Pórobeton 2359,6 kg.m -3 Vápenná omítka + metakaolin PM02 2574,0 kg. m -3 PM10 2554,0 kg. m -3 PM22 2434,0 kg. m -3 Geopolymery T71 2391,2 kg. m -3 T72 2245,2 kg. m -3 T74 2358,7 kg. m -3