Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Метрология и метрологическое обеспечение

Диссертационная работа:

Яценко Елена Александровна. Методика градуировки измерительных приборов по набору стандартных образцов с применением специализированного программного продукта : диссертация ... кандидата технических наук : 05.11.15 / Яценко Елена Александровна; [Место защиты: Моск. гос. ин-т электроники и математики].- Сургут, 2010.- 130 с.: ил. РГБ ОД, 61 10-5/1982

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 4

ГЛАВА 1. ГРАДУИРОВКА ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ КАК
ОДНО ИЗ СРЕДСТВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ КАЧЕСТВА ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ
11

  1. Анализ проблемы качества в современной научно-производственной СФЕРЕ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ 11

  2. Гигиенические требования и нормативы качества питьевой воды 28

  3. Анализ методико-инструментального обеспечения оценки показателей качества питьевой воды 31

  4. Выводы по главе 37

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ГРАДУИРОВКИ
ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ
39

  1. Метрологическое обеспечение. Стандартные образцы 39

  2. Градуировка. Основные принципы 42

  3. Градуировочные модели основного метода международного стандарта ИСО 11095 43

  4. Две альтернативы основному методу 47

  5. Модели РМГ 54-2002 50

  6. Выводы по главе 53

ГЛАВА 3. ПАКЕТ ПРОГРАММ ДЛЯ ГРАДУИРОВКИ
ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ
55

  1. цели и назначение пакета программ 55

  2. структурно-организационная схема пакета программ 57

  3. Алгоритмическое обеспечение пакета программ 59

  4. Интерфейс пакета программ 62

  5. Используемые технологии 68

  6. Выводы по главе 73

ГЛАВА 4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ГРАДУИРОВОЧНЫХ ФУНКЦИЙ
ФОТОМЕТРА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИЙ
КОНТРОЛИРУЕМЫХ ВЕЩЕСТВ В ПИТЬЕВОЙ ВОДЕ
74

  1. Устройство и принцип действия фотометрических приборов 74

  2. Подготовка данных для градуировки 75

  3. Построение градуировочных моделей для ионов аммония 78

  4. Построение градуировочных моделей для сульфат-ионов 81

  5. Сравнительный анализ градуировочных моделей 85

  6. Выводы по главе 94

ГЛАВА 5. МЕТОДИКА ГРАДУИРОВКИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ

ПРИБОРОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ ОТ

ПРОГРАММНОГО ПРОДУКТА 96

  1. Основные этапы градуировки измерительных систем с применением специализированного программного средства 96

  2. Подготовка СО и аттестованных смесей 96

  3. Сбор измерительной информации 102

  4. Построение градуировочных функций 106

  5. Анализ полученных зависимостей 111

  6. Выводы по главе 113

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 114

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 116

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 127

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 ........і.... 128

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 129

Введение к работе:

Тема безопасности и качества продуктов всегда актуальна, особое место занимает аспект их качественной оценки. В литературе 20-ого столетия активно поднималась тема важности системы измерительной информации для точности и эффективности управления качеством любой продукции [8]. Результаты измерения содержания тех или иных веществ в продовольственных товарах сегодня являются основными показателями их качества [14]. Измерительная техника позволяет реализовать принцип обратной связи. Измерения применяются непосредственно в процессе изготовления продукции, что дает возможность контролировать и регулировать ее качество. При нарушении требований к качеству продукции возникает регулирующий или управляющий сигнал, позволяющий своевременно произвести перенастройку оборудования.

Чтобы результаты измерений отвечали предъявляемым к ним требованиям (были не хуже и не лучше, т. е. не вели к браку и к излишним экономическим затратам), качеством измерений надо управлять. Эффективное решение этой задачи возможно только при условии обеспечения постоянного целенаправленного управления качеством измерений как в стране в целом, так и в каждом министерстве (ведомстве), на каждом предприятии, в организации.

Ошибочные результаты измерения токсикантов в таких объектах исследования, как пробы воды централизованной системы водоснабжения города, могут приводить к неверным заключениям о качестве воды и принятию неадекватных мер по его улучшению, в результате под угрозой может оказаться безопасность граждан.

Для обеспечения достоверности результатов сертификационных испытаний важнейшее значение имеют наличие государственных стандартных образцов состава этой продукции. Много диссертационных исследований,

5 посвященных разработке и внедрению новых государственных стандартных образцов (ГСО), успешно проводятся в настоящее время [9-11].

Важность создания точных измерительных систем компонентов вещества столь явна, сколь нетривиальным представляется решение этой задачи. Успех здесь может быть связан с работами в таких направлениях, как:

разработка универсальных методик;

поиск новых средств к реализации методик;

создание безотказных приборов с высокой чувствительностью;

разработка методов градуировки;

разработка и создание эталонов.

Много разработок ведется в направлении обеспечения контроля и качества продукции в общем и питьевой воды в частности. Разрабатываются новые методики измерений, новые высокоточные измерительные системы, измерительные средства, датчики.

Большую эффективность имеет внедрение в деятельность контролирующих и производящих предприятий системы контроля качества результатов анализа в лабораториях аналитического контроля с учетом требований стандартов ГОСТ Р ИСО 5725 и ГОСТ Р ИСО/МЭК 17025 [1-7].

Важным средством обеспечения требуемой точности измерительной информации и качества питьевой воды является градуировка измерительных приборов [12]. Этой теме посвящены разработки крупных организаций. Международная организация по стандартизации разработала методику линейной градуировки с применением стандартных образцов. Сотрудники Уральского научно-технического института метрологии в г.Екатеринбурге Нало-бин Д.П., Семенко Н.Г. разработали методику выполнения измерений с применением стандартных образцов, позже изданную и введенную Госстандартом в статусе рекомендаций. Сотрудники Всероссийский научно-исследовательского института метрологии им Д.И. Менделеева (г. Санкт-Петербург) Сирая Т.Н. и Чуновкина А.Г. разработали методику построения,

оценивания погрешностей градуировочных характеристик средств измерений.

Разработанные нормативные документы носят рекомендательный характер, при этом можно отметить, что нет универсальной методики градуировки измерительных приборов. На предприятиях используются различные градуировочные модели, что в некоторых случаях приводит к большому разбросу результатов измерений. Применяемые на предприятиях методы расчета градуировочных характеристик не учитывают погрешность адекватности выбранной функциональной зависимости [13], что в свою очередь приводит к увеличению погрешностей результатов измерений.

Цель и задачи диссертационного исследования

Целью диссертационного исследования является обеспечение требуемой точности измерительной информации качества питьевой воды, на основе использования унифицированной методики градуировки измерительных приборов с применением специализированного программного продукта.

Предметом исследования является совместное применение физического эксперимента, математического моделирования градуировочных функций и современных достижений в области информационных технологий в решении метрологических задач.

В качестве объекта исследования рассматриваются метрологические характеристики градуировочных моделей фотометрических приборов, применяемых на практике для количественного химического анализа показателей качества питьевой воды.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решались следующие научно-технические задачи:

  1. Анализ состояния проблемы оценки качества питьевой воды в современной научно-производственной деятельности.

  2. Разработка унифицированной методики градуировки измерительных приборов с применением специализированного пакета программ.

1 'і !,Ч і '! ' ч -V ! і.

  1. Разработка алгоритмов, позволяющих преобразовывать базовые градуировочные модели с учетом особенностей метода измерений.

  2. Разработка специализированного пакета программ для градуировки измерительных приборов.

  3. Проведение экспериментальных исследований влияния выбора градуировочных моделей измерительных приборов на результаты оценки качества питьевой воды.

6. Внедрение методики градуировки в деятельность лабораторий.
Методы исследования

Для решения поставленных задач применяются методы системного анализа.

Ядром математического обеспечения пакета программ являются современные стандартные алгоритмы построения градуировочных моделей, использующие методы линейного регрессионного анализа, также используется расчетный аппарат, включающий в себя метод наименьших квадратов.

В основе построения структуры пакета программ лежат современные методы обработки информации, такие как использование динамически подгружаемых библиотек. Использование алгоритма рекурсии позволило реализовать расчет градуировочных функций с пошаговым перебором точек внутри всего доверительного интервала стандартного образца.

Использование современных языка программирования и средств разработки программного обеспечения, а также новаторский подход, позволили разработать и использовать уникальный метод структурирования данных на

ЖеСТКОМ ДИСКе. . м/ ..1,.)11, ,1 , ^

Научная новизна результатов, выносимых на защиту

При решении задач, поставленных в диссертационной работе, получены следующие новые научные результаты:

1. Разработана универсальная методика градуировки измерительных приборов с применением специализированного программного продукта. Новизной является заложенные в методике принципы выбора градуировочной

8 модели для локальной измерительной задачи. На основе анализа показателей их адекватности и унификации, процесс расчета градуировочной функции, направлен на снижение величины погрешностей измерений.

  1. Разработаны и реализованы алгоритмы расчета градуировочных функций, отличающиеся от стандартных методик тем, что при градуировке измерительных приборов с применением стандартных образцов учитываются погрешности их аттестованных значений, и различные предположения о прохождении градуировочного графика через точку начала координат.

  2. Представлены результаты физического эксперимента и математического моделирования градуировочных функций. Сравнительный анализ моделей и алгоритмов расчета градуировочных зависимостей при практическом применении.

Практическая значимость результатов работы

Практическая значимость работы состоит в том, что разработанная универсальная методика градуировки измерительных приборов с применением специализированного программного продукта позволяет следующее:

  1. Исключить погрешности, связанные с неправильным выбором вида градуировочной функции, и ошибками при ее расчете.

  2. Снизить затраты времени на выполнение градуировки приборов за счет автоматизации расчетов.

  3. Унифицировать процесс градуировки приборов за счет использования стандартных алгоритмов.'

Новые алгоритмы расчета градуировочных функций и реализующий их пакет программ позволяют находить адекватные градуировочные модели в случаях, когда стандартные методики оказываются не состоятельными.

Разработанный программный продукт (ГШ) предназначен для использования в аттестованных лабораториях химиками, химиками-технологами, химиками-инженерами и т.д. С помощью ПП можно рассчитывать градуировочные функции для любых измерительных средств при условии, когда зависимость между выходной величиной прибора и определяемым значением

мі

9 имеет линейный характер, или ее можно линеаризовать с помощью преобразований, например, логарифмического.

Разработанная методика внедрена в деятельность Центра гигиены и эпидемиологии г. Сургута. Ее применение для градуировки измерительных приборов, позволяет обеспечивать требуемую точность и достоверность результатов при измерении показателей качества продуктов питания и питьевой воды.

Результаты работы носят межотраслевой характер. Разработанная методика, алгоритмы и программный продукт могут быть применены для различных видов измерительных приборов, > используемых в медицине, промышленности, парфюмерии, при оценке показателей экологической обстановки т.д.

Апробация результатов работы. Материалы исследований представлены на 6 международных и 3 региональных конференциях. По теме диссертации опубликовано 18 работ, в том числе 12 тезисов докладов и материалов конференций, 4 статьи, из них 2 в изданиях, рекомендованных ВАК, а также получены 2 свидетельства о гос. регистрации пакета программ.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав с выводами, заключения, приложений.- к

Первая глава посвящена общим вопросам обеспечения качества в современной научно-производственной сфере. Рассмотрена серия стандартов ИСО, направленная на обеспечение качества выпускаемой продукции. Представлены показатели качества питьевой воды в соответствии с Санитарными Правилами и Нормами РФ, дана их краткая характеристика. Проанализированы методы измерения веществ в пробах питьевой воды.

Во второй главе представлены основные принципы градуировки, дана краткая характеристика и классификация Государственных стандартных образцов. Описаны основные линейные модели, используемые для градуировки измерительных приборов, критерии их адекватности, а также линеаризующие

10 преобразования, которые позволяют применять данные модели в случаях, когда выходной сигнал прибора не линейно зависит от измеряемой величины.

В третьей главе представлено описание разработанного программного продукта: цели и назначение, организационная структура. Представлены новые алгоритмы, реализованные в данном программном средстве. Описан пользовательский интерфейс.

Четвертая глава содержит результаты моделирования градуировоч-ных функций фотометра для измерения концентраций веществ, характеризующих качество питьевой воды. Предлагается сравнительный анализ различных градуировочных моделей по основным показателям:

критерий Фишера;

точность; - ' ч' ^|;"' '-'^ '

смещение;

воспроизводимость.

В пятой главе описана разработанная методика градуировки измерительных приборов с применением специализированного программного продукта. Описаны основные этапы данной методики, приведены примеры физических экспериментов.

В заключении приводятся основные результаты и выводы, полученные в входе выполнения диссертационного исследования.

В приложениях содержатся свидетельства об официальной регистрации программы для ЭВМ и акты о внедрении результатов исследования в учебный процесс и деятельность лаборатории.


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net