УДК 620.1.08

М.А. Голофеева, д.т.н. В.М. Тонконогий, В.А. Балан

Одесский национальный политехнический университет

Украина

 

ВЫЧИСЛЕНИЕ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ ПРИ УЛЬТРАЗВУКОВОМ МЕТОДЕ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА СИНТЕГРАНОВЫХ ИЗДЕЛИЙ

 

В Украине с 27 декабря 2006 г. введен в действие ДСТУ ISO/IEC 17025:2006, требующий проводить в испытательной лаборатории оценку прослеживаемости и неопределенности измерений при испытаниях. Результаты таких оценок должны учитываться при определении компетентности лабораторий в ходе проведения испытаний и при обработке их результатов, что в полной мере соответствует международной практике. Указанный стандарт разработан с учетом положений международного стандарта ISO/IEC 17025:2005, который в качестве признанной на международном уровне меры доверия к результатам измерений (в том числе и при испытаниях) вводит неопределенность измерений.

Расчет неопределенности измерений проводились в соответствии с [1] экспертным методом, с учетом неполной информации о влияющих величинах (составляющих бюджета неопределенности).

Сформулируем измерительную задачу для выявления причин возникновения ошибок измерения. На рисунке приведена схема ультразвукового прозвучивания. Источник ультразвукового сигнала при контроле изделия из синтеграна является неподвижным, а приемник перемещается вдоль объекта. Тогда l – расстояние от перпендикуляра к границе раздела сред в точке падения ультразвукового луча до точки падения уз луча на нижнюю границу контролируемого объекта (перемещение приемника УЗ волны); h – толщина изделия; S – траектория распространения ультразвуковой волны.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Рисунок – Схема ультразвукового прозвучивания образца из синтеграна

 

Рассмотрим причины возникновения погрешностей измерения данным методом. Первая группа ошибок (для оценки неопределенности по типу А) – погрешности, связанные с:

- колебаниями параметров излучателя УЗ в допустимых пределах;

- смещением излучателя и приемника при повторных его установках в точку измерения;

- колебания толщины прослойки контактной жидкости вследствие неравномерного прижима преобразователей к изделию;

- неточность считывания результата измерения и др.

Известно, что влияние случайной ошибки на результат измерения уменьшается с увеличением числа измерений. В практике для получения удовлетворительного значения погрешности при наименьших трудозатратах достаточно выполнить 5 (реже 7) измерений в контролируемой точке [2].

Вторая группа ошибок (для оценки неопределенности по типу В):

- погрешность измерения перемещения приемника УЗ волн средством измерительной техники θ1;

- погрешность считывания результата со шкалы θ2;

- погрешность, вызванная отклонением от соосности источника и приемника θ3.

После анализа причин возникновения погрешностей приступаем к обработке результатов измерений перемещения приемника ультразвуковых волн. На основе полученных значений вычисляем среднее арифметическое значение перемещения l в мм по формуле:

                                                           (1)

Стандартная неопределенность uА измерения перемещения приемника УЗ волн (стандартная неопределенность по типу А – СКО среднего арифметического значения) вычисляется в соответствии с такой формулой:

                                        (2)

В рассматриваемом случае, для расчета неопределенности типа В – неопределенности, обусловленные источниками, имеющими систематический характер – используются границы погрешностей θ1, θ2, θ3, определенные выше. Суммарное значение стандартной неопределенности по типу В составит:

                                            (3)

При этом, согласно п. 4.8.2.2 источника [1] неопределенности этих данных представляют в виде границ отклонения значения величины от ее оценки. Наиболее распространенный способ формализации неполного знания о значении величины заключается в постулировании равномерного закона распределения возможных значений этой величины в указанных (нижней и верхней) границах.

Суммарная неопределенность uC рассчитывается как корень квадратный из суммы квадратов составляющих неопределенностей:

                                                           (4)

В рассматриваемом практическом случае, при вычислении неопределенности результата измерения перемещения приемника ультразвуковых волн принимается нормальный закон распределения возможных значений этой измеряемой величины.

В этом случае в соответствии с [1] коэффициент охвата k = 2 при Р ~ 0,95. Тогда расширенная неопределенность для уровня доверия Р=0.95 представляется в виде:

                                                                       (5)

В случае принятия равномерного закона распределения измеряемой величины при расчете расширенной неопределенности полагаем k = 1,65 при Р ~ 0,95.

Применение равномерного (прямоугольного) закона распределения является более предпочтительным в случае, если нормальность распределения не подтверждается.

Результат измерения перемещения приемника ультразвуковых волн для нормального закона распределения может быть представлен в виде:

 мм при Р ~ 0,95

Выводы:

1.     Рассмотрен международный поход к оцениванию качества измерений, включающий в себя единые в международной практике правила выражения неопределенностей измерений и их суммирования.

2.     На основе анализа причин возникновения ошибок измерений составлен бюджет неопределенностей ультразвукового метода контроля качества изделий из синтеграна.

 

Список литературы:

1.     РМГ 43-2001 ГСИ. Применение «Руководства по выражению неопределенности измерений».

2.     Капранов Б.И. Акустические методы контроля и диагностики. Часть 1: учебное пособие / Б.И. Капранов, М.М. Коротков. – Томск: Издательство Томского политехнического университета, 2008 – 186 с.

3.     ГОСТ Р 54500.1 – 2011 / Руководство ИСО/МЭК 98-1:2009 Неопределенность измерения – Часть 1. Введение в руководства по неопределенности измерения.

4.     ДСТУ ISO/IEC 17025:2006 Загальні вимоги до компетентності випробувальних та калібрувальних лабораторій.

5.     Международная рекомендация GUM, «Руководство по выражению неопределенности измерений».