Električna mjerenja - old.etfbl.netold.etfbl.net/~aleksej/em/01.pdf · 3 01 Uvodno predavanje O...
Transcript of Električna mjerenja - old.etfbl.netold.etfbl.net/~aleksej/em/01.pdf · 3 01 Uvodno predavanje O...
1
01 Uvodno predavanje
Električna mjerenja
01 Uvodno predavanje
Dr. Tanasko Tasić
Univerzitet u Banjoj Luci, Elektrotehnički fakultet
2
01 Uvodno predavanje
Dr Tanasko Tasić
Diploma 1984
Univerzitet u Banjaluci, Elektrotehnički fakultet
Magisterij 2001
Univerzitet u Ljubljani, Elektrotehnički fakultet
“Testiranje softvera za automatizaciju mjerenja”
Doktorat 2009
Univerzitet u Ljubljani, Elektrotehnički fakultet
“Posebni aspekti validacije softvera v zakonskoj metrologiji”
O predavaču
3
01 Uvodno predavanje
O predavaču
“Rudi Čajavec” Banja Luka i “Fotona” Ljubljana(namjenski elektronski instrumenti)Softver za namjenske uređaje: developer and project manager
p.p. “COMDES” (Computers & Design)Računarske animacijeProgramiranje baza podataka
Metrološki Institut Republike SlovenijeVođa sektora za IT u metrologiji
Chairman of OIML TC5Guides:
WELMEC 7.2OIML D-31EUROLAB TR
“METREL” Horjul (proizvođač mjernih instrumenata)Vođa ispitne laboratorije
Metrološki Institut Republike Slovenijev.d. direktora
Samostalni savjetnik za nacionalne metrološke institutePhysikalisch Technische Bundesanstalt (PTB)RTA Twinning project “Strenghtening metrological infrastructure of Republic of Albania”
4
01 Uvodno predavanje
Studijski program
Etaloni i fizičke jedinice, Kontrolni i radni etaloni Električni mjerni uređajiGreške pri mjerenjuAnalogni mjerni instrumenti, ampermetri, voltmetri, vatmetriMjerenje parametara električnih kolaNulte metode mjerenja, Elektronska osciloskopija i spektroskopijaPouzdanost mjernih instrumenata
Metrologijameđunarodna infrastruktura kvaliteta, međunarodna metrološka infrastrukturaAutomatizacija mjernih procesa, Softver u metrologiji, Labview, remotemeasurementsmjerna nesigurnost, sljedljivost u metrologijiOcjenjivanje usaglašenosti (conformity assessment)/ ispitivanje (testing) LVD, EMC, MDD, MID, kalibracije, ispitivanje tipa,tisko testiranje, certifikacija, validacija, verifikacija
5
01 Uvodno predavanje
Objašnjenje principa (električnih) mjerenja
Zašto se mjeri
Kome trebaju mjerenja / rezultati
Kako ih upotrebiti, “prodati”
Kvalitet mjerenja
Kako se mjeri
Da se osposobite kada dođete u industriju
Da dobijete pregled postojećih rješenja, to vam može dati
ideju za vlastita rješenja
Cilj:
Ja ne znam sve !!
Nešto morate pitati asistenta!
Nešto ćemo zajedno morati pitati nekog trećeg!!
6
01 Uvodno predavanje
Zašto trebamo mjerenja
Osnove razvoja kroz istoriju
Osnovne jedinice SI sistema
Mjerenja u praksi
– Tehnička realizacija mjernih metoda
– Organizacioni aspekti
Međunarodna infrastruktura kvaliteta
Ocjenjivanje usaglašenosti
Uticaj razvoja tehnologije na metrologiju
Budućnost, Nova područja
Sadržaj: mjerenja u savremenom društvu
7
01 Uvodno predavanje
Mjerenje
Matematička gimnazija
(8 časova matematike sedmično, 6 časova fizike)
Gimnazija vs Elektro škola
Laboratorijske vježbe
Neka znanja sa fakulteta su mi zatrebala tek nakon nekoliko godina
8
01 Uvodno predavanje
Mjerenje
Matematička gimnazija
(8 časova matematike sedmično, 6 časova fizike)
Gimnazija vs Elektro škola
Laboratorijske vježbe
Neka znanja sa fakulteta su mi zatrebala tek nakon nekoliko godina
9
01 Uvodno predavanje
Razmišljajte
RX
R1 R2
RP
I0
PX RRRR1
2
RX
R1 R2
RP
I0
E
10
01 Uvodno predavanje
Razmišljajte
RX
R1 R2
RP
I0
PX RRRR1
2
RX
R1 R2
RP
I0
E
11
01 Uvodno predavanje
Crtanje električnih shema
12
01 Uvodno predavanje
Test & Measurement
13
01 Uvodno predavanje
Bezbjednost aparata za domaćinstvo
14
01 Uvodno predavanje
Test & Measurement
15
01 Uvodno predavanje
Bezbjednost igračaka
16
01 Uvodno predavanje
Mjerenje je proces objektivnog, empiričkogdodeljivanja simbola (brojeva) atributima
predmeta ili događaja u stvarnom svijetu sa namjenom njihovog opisivanja
Mjerenje
Empirička je informacija dobijena posmatranjem, iskustvom ili eksperimetom
17
01 Uvodno predavanje
Mjerenje
Mjerenja su vezana na funkcionisanjepraktično svake aktivnosti u ljudskom životu.
Iako nismo uvijek toga svjesni, svako ljudsko djelovanje je povezano sa nekim merenjem, počev od vremena buđenja, mjerenjakoličine vode potrošene u kupatilu i kuhinji, količine energije ili plina za pripremu prve jutarnje kafe, brzine našeg automobila na putu na posao, količine goriva na benzinskoj pumpi, kao i mnoga druga, uključujuci sve radnje tokom svakog dana naših života.
18
01 Uvodno predavanje
Metrologija (mjeriteljstvo)
Metrologija je nauka o mjerenju.
Nauka
Osnova tehničkog kvaliteta (kalibracija,ispitivanje, ocjena usaglašenosti)
Društveno-socijalna kategorija (fertrgovina, slobodan protok robe, zaštitačovjeka i životne sredine)
Naš cilj je izbrojati što je prebrojivo, izmjeriti što je mjerljivo i učiniti mjeljivimono što nije.
Galileo Galilei
19
01 Uvodno predavanje
Lord Kelvin
Definicije poznatih naučnika, osnivača metrologije
Tvrdim, da ako možete daizmjerite to o čemu govorite i onda to izrazite brojem, tadao tome nešto znate,ali ako to ne možete izmjeritiniti izraziti brojčano, onda je vaše znanje o tome, o čemu govorite, nezadovoljivo, iako to može biti početakrazumijevanja nekogproblema, ali nikako naučna metoda ilinaučno spoznanje samo.
20
01 Uvodno predavanje
Mjerni sistemi
Čovjek, kao kompleksni mjerni sistem ima slijedeće karakteristike:
- Izuzetno veliki broj elemenata za opažanje – senzora i komunikacijskih kanala
- Sposobnost paralelnog procesiranja
- Promenljiva struktura, prilogođavanje i učenje
- Visok stepen osjetljivosti na stimuluse (rezolucija u smislu mjerenja)
- Relativno visoka subjektivnost u percepciji (promenljivaapsolutna tačnost u mjernom smislu)
- Osjetljivost na okolne uticaje (u smislu mjerenja osjetljivosti na smetnje)
21
01 Uvodno predavanje
Sadržaj
Mjerne instrumente i sisteme odlikuju sljedeće karakteristike:
- Relativno ograničeni broj senzora
- Konačan broj komunikacionih kanala
- Princip serijskog procesiranja
- Definisana struktura
- Dobra rezolucija
- Objektivnost percepcije-konstantna apsolutna tačnost
- Kontrolabilan imunitet na smetnje.
22
01 Uvodno predavanje
Brzinska zamka 1909 (”speed trap”)
A B
Principi mjerenja se mijenjaju puno sporije od tehnologije
23
01 Uvodno predavanje
Induktivna petlja + digitalna kamera
Principi mjerenja se mijenjaju puno sporije od tehnologije
24
01 Uvodno predavanje
Mjerenja = električna mjerenja
Sva mjerenja su električna mjerenja!
Izlazna veličina senzora je napon, električna struja, električna otpornost, frekvencija, induktivnost, …
25
01 Uvodno predavanje
Merjenja su temeljna in neophodno potrebnaznanja i aktivnosti za pridobivanje i otkrivanje novihspoznanja in zakonitosti, te za kontrolu odnosno zavođenje procesov. Zahtjevi za različitim mjerenjima, a naročito za posebno tačnim, ponovljivim i reprezentativnim za određene namjene, su jedan od osnovnih zahtjeva za napredak nauke in tehnologije.
Sadržaj
"Mjerni instrument je sistem koji raširi,odredi, eliminiše i zamijeni ljudske sposobnosti zaznavanja, posmatranja, komuniciranja, računanja i kontrolisanja -vođenja".
Naučna enciklopedija McGraw-Hill
26
01 Uvodno predavanje
Ništa ne možemo uraditi bezmjerenja
Sadržaj
27
01 Uvodno predavanje
Trgovina sistem mjera i tegova
Robna razmjena
Razvoj sistema mjera i tegova kroz istoriju
Univerza v Ljubljani, Fakulteta za elektrotehniko, Laboratorij za metrologijo in kakovost
28
01 Uvodno predavanje
Mjerne jedinice
Centro Español de Metrología
29
01 Uvodno predavanje
Mjerne jedinice
Klafter
30
01 Uvodno predavanje
Postupak određivanja njemačkog mjernog štapa, Oppenheim 1575
Prosječna dužina 16 cipela slučajno izabranih ljudi postavljanih na ravnu linijuPrva statistička metoda za mjerenje dužine.
Mjerne jedinice
31
01 Uvodno predavanje
Temelj mjerenja u savremenom društvu
Francuska revolucija (1789–1799)
Ideju jedinstvenog mjernogsistema je francuskojustavodavnoj skupštini marta1790 predložio francuski biskup i državnik Talleyrand. Nazvao ga je decimalni mjernisistem.
7. aprila 1795 je francuski zakonpropisao decimalni mjerni sistem inazive jedinica tog sistema:• metar za dužinu, • ar za površinu, • litar za zapreminu in • gram za masu.
32
01 Uvodno predavanje
Mjerne jedinice
20. maja 1875 su se ovlašćeni predstavnici 18 zemalja sastali u Parizu nadiplomatskoj konferenciji o metru i potpisali Metarsku konvenciju.
Zemlje potpisnice su bile Francuska, Austrija, Njemačka, Belgija, Brazil,Argentina, Danska, Španija, Sjedinjene Američke Države, Italija, Peru,Portugal, Rusija, Švedska, Norveška, Švajcarska, Osmansko carstvoi Venecuela.
Kneževina Srbija je pristupila Metarskoj konvenciji 21. septembra 1879. godine.
Kraljevina Jugoslavija je metarsku konveciju ratifikovala 25. decembra 1929.
Metarska konvencija je definisala jedinicu dužine metar i jedinicu mase kilogram u obliku pramjera ustanovila Međunarodni biro za tegove i mjere (BIPM) i Međunarodnikomitet za tegove i mjere (CIPM)
33
01 Uvodno predavanje
Mjerne jedinice
Mjerenje dužine pariskog meridijana od Denkerka do Barcelone (1791)
7 godina
23 naučnika (Francuzi, Holanđani, Švajcarci, Španci)
Izračunali su dužinu četvrtinepariskog meridijana = 5130740 klaftri
Definisali su metar kao 1/10.000.000 četvrtine pariskog meridijana
1 fathom (klaftra) 1.8288 metara
34
01 Uvodno predavanje
Fizikalne konstante – temelj moderne metrologije
mol
A
K
cd kg
m
s 3×10-15
me
masa elektrona8×10 -8
kBoltzmannova k.2×10 -6
RK-90
RK
von Klitznigova k.4×10 -9
dogovorenavon Klitznigova k.0
KJ
Josephsonova k.4×10 -8
KJ-90
dogovorenaJosephsonova k.0
eosnovni naboj4×10 -8
NA
Avogadrov broj8×10 -8
GNewtonskagravitacijska k.2×10 -3
RRydbergova k.8×10-12
Brzina svjetlosti299792458
hPlanckova k.8×10 -8
Planckova k.8×10 -8
h
hPlanckova k.8×10 -8
c0
c0
Brzina svjetlosti299792458
k. fine strukture4×10 -9
StefanBoltzmannova k.-7×10-6
StefanBoltzmannova k.-7×10 -6
Rmolarnaplinska k.2×10-6
3×10-7
4×10-8
8×10-8
1×10-4 0
1×10-12
masa ugljenika 128×10 -8
m12C
2ehRK
heKJ2
00
2
4 ce
023
0
42
60 ck
2h
hcmR e
2
2
023
0
42
60 ck
ANRk
35
01 Uvodno predavanje
JEDINICA DUŽINEJedinica dužine je metar. Metar je dužina putanje koju u vakuumu pređe svjetlost za vrijeme od 1/299 792 458 sekunde.
JEDINICA MASEJedinica mase je kilogram; on je jednak masi međunarodnog prototipa kilograma.
JEDINICA VREMENAJedinica vremena je sekunda. Sekunda je trajanje od 9 192 631 770 perioda zračenja koje odgovaraprelazu između dva hiperfina nivoa osnovnog stanja atoma cezijuma 133.
JEDINICA ELEKTRIČNE STRUJEJedinica struje je amper. Amper je stalna električna struja koja bi, kada bi se održavala u dva prava paralelna provodnika, neograničene dužine i zanemarljivo malog kružnog poprečnog preseka, koji se nalaze u vakuumu na međusobnom rastojanju od jednog metra, prouzrokovala među tim provodnicimasilu jednaku 2 x 10-7 njutna po metru dužine.
JEDINICA TERMODINAMIČKE TEMPERATUREJedinica termodinamičke temperature je kelvin. Kelvin je termodinamička temperatura koja je jednaka1/273,16 termodinamičke temperature trojne tačke vode.
JEDINICA KOLIČINE GRADIVA (SUPSTANCIJE)(1) Jedinica količine gradiva (supstancije) je mol. Mol je količina gradiva (supstancije) sistema koji sadržitoliko elementarnih jedinica koliko ima atoma u 0,012 kilograma ugljenika 12.(2) Kada se upotrebljava mol, navode se elementarne jedinke koje mogu biti atomi, molekuli, joni, elektroni i druge čestice ili određene skupine tih čestica.
JEDINICA SVJETLOSNE JAČINE (JAČINE SVJETLOSTI)Jedinica svjetlosne jačine (jačine svjetlosti) je kandela. Kandela je svjetlosna jačina (jačina svjetlosti), u određenom pravcu, izvora koji emituje monohromatsko zračenje frekvencije 540 x 1012 herca i čija je jačina zračenja u tom pravcu 1/683 vata po steradijanu.
Mjerne jedinice – trenutna definicija za osnovne veličine
36
01 Uvodno predavanje
Metrologija je od fundamentalnog značaja za industriju i trgovinu - ne samo sa tačke gledišta potrošača, već i za one koji su uključeni i proizvodnju. Obe grupe treba da imaju povjerenje u tačnost i pouzdanost mjerenja od kojih sami zavise.
U okviru proizvodnog procesa, za obezbjeđenje tačnosti mjernihinstrumenata, neophodno je da oni budu periodično kalibrisanietalonima više tačnosti, čija kalibracija mora biti sljedljiva prema joštačnijim (nacionalnim) etalonima.
Kada su ovi različiti nivoi kalibracija pravilno dokumentovani, govorimo o uspostavljenom lancu (nizu) sljedljivih kalibracija.
Sljedljivost u metrologiji
37
01 Uvodno predavanje
Sljedljivost u metrologiji
Realizacija veličine
Primarni etalon (nacionalni)
Referentnietalon
Radni etalon
Mjerilo u upotrebi
Mje
rna
nesi
gurn
ost
Sledljivost je osobina rezultata mjerenja ilivrijednosti etalona koji se mogu povezati saodređenim referencama preko neprekinutog niza poređenja, koja sva imaju definisane nesigurnosti.
Koncept sljedljivosti je važan pošto omogucava poređenje tačnosti mjerenja na nivou cijelog svijeta pomoću standardizovanog postupka određivanja mjerne nesigurnosti.
Mjerna nesigurnost je numerički podatak koji nam govori kako kvalitetno je mjerenje izvršeno.
Rezultat se uvijek piše kao:
U = 80,5 V ± 0,01 V
Mjerna nesigurnost veoma zavisi od kvaliteta i mjernog instrumenta, ali i od više drugih faktora.
38
01 Uvodno predavanje
Mjerne jedinice – zapis
Kako obezbijedtiti da 1 kg u laboratoriji A u Sloveniji bude jednakkilogramu u laboratoriji B u Njemačkoj?
39
01 Uvodno predavanje
Međunarodna metrološka infrastruktura
The task of the BIPM is to ensure world-wide uniformity of measurements and their traceability to the International System of Units (SI).
International Bureau of Weights and Measures (BIPM),
European Association of National Metrology Institutes (EURAMET)
Coordinates the cooperation of National Metrology Institutes (NMI) of Europe…research in metrology, traceability of measurements to the SI units, international recognition of national measurement standards and of the Calibration and Measurement Capabilities (CMC) of its members
40
01 Uvodno predavanje
Međunarodna metrološka infrastruktura (zakonska metrologija)
The task of the OIMLM is to ensure global harmonization of legal metrology procedures
International Organization of Legal Metrology (OIML)
European Legal Metrology Cooperation (WELMEC)
The principal aim of WELMEC is to establish a harmonised and consistent approach to European legal metrology
41
01 Uvodno predavanje
Međunarodna metrološka infrastruktura
International Bureau of Weights and Measures (BIPM)
42
01 Uvodno predavanje
BIPM
Regionalna ključna poređenja
CIPM ključna međulaboratorijska poređenja
Nacionalni metrološki instituti, koji učestvuju u
= CIPM “ključnim poređenjima”
= regionalnim “ključnim poređenjima”
= CIPM i regionalnim “ključnim poređenjima”
= BIPM “ključnim poređenjima”
= Bilateralnim “ključnim poređenjima”
Međunarodne organizacije potpisnice MRA
Regionalna ključna poređenja
Regionalna ključna poređenja
Regionalna ključna poređenja
Ključna poređenja – provjera kvaliteta mjerenja na najvišem svjetskom nivou
43
01 Uvodno predavanje
The Boeing procedure for approving calibration suppliers cites the CIPM MRA, using it as a means of identifying qualified calibration capability
The Boeing procedure for approving calibration suppliers cites the ILAC MRA, using it as a means of identifying qualified calibration laboratories
The CIPM Mutual Recognition Arrangement (CIPM MRA), managed by theBIPM, is a wonderful development for measurement, particularly for Boeing
Calibration costs are reduced
Measurement solutions are more accessible
Recognized calibrations are now possible in more of our customer’s world
It is, in fact, a welcome developmentand result of the Treaty of the Meter originally signed by Governments in 1875, adapted to serve worldmetrology outside the national measurement institutes in a practical anduseful way
Copyright © 2009 Boeing
Da li Boeing koristi usluge laboratorija u Rusiji? DA!
44
01 Uvodno predavanje
ILAC G8:03/2009 Guidelines on the Reporting of Compliance with Specification
Univerza v Ljubljani, Fakulteta za elektrotehniko, Laboratorij za metrologijo in kakovost
Mjerna nesigurnost i odluke
45
01 Uvodno predavanje
Range of conformity
Low
er li
mit
Upp
er li
mit
Case 1
Case 2
Case 3
Case 412
12
12
12
12
12
12
X1
X2 X'
2
X3 X'
3
X4
X'4
Univerza v Ljubljani, Fakulteta za elektrotehniko, Laboratorij za metrologijo in kakovost
Mjerna nesigurnost i odluke
46
01 Uvodno predavanje
Measurement costs
measurement uncertainty
cost
sProduction
costs
Totalcosts
Minimum totalcosts
Mjerna nesigurnost i troškovi
Univerza v Ljubljani, Fakulteta za elektrotehniko, Laboratorij za metrologijo in kakovost
47
01 Uvodno predavanje
Aktivnosti, kojima se neposredno ili posredno pokazuje, da postupak, proizvod, proces, sistem, osoba ili tijelo ispunjava specificirane (standardom ili na drugi način definisane) zahtjeve zajedničkim imenom se nazivaju“ocjenjivanje usaglašenosti“:
• Ispitivanje (Testing), • Nadzor (Surveillance), • Inspekcija (Inspection), • Revizija (Auditing), • Sertifikacija (Certification), • Registracija (Registration), • Akreditacija (Accreditation).
Ispitivanje (testing) ISO/IEC 17025
Utvrđivanje jedne ili više karakteristika objekta ocenjivanja usaglašenosti, u skladu sa procedurom, metodologijom ili zahtjevom.
Često se događa, da korisnici ne definišu zahtjeve.
Razlog: ne znaju, prebacivanjeodgovornosti, ne da im se….
“ ’ajde vidi, jel to u redu…”
Ocjenjivanje usaglašenosti (Conformity assessment)
48
01 Uvodno predavanje
Standardizacija
Akreditacija
Međunarodna infrastruktura kvaliteta
Metrologija
49
01 Uvodno predavanje
Kvalitet proizvoda (primjer mjernog instrumenta)
Državne institucije (inspekcije)
Laboratorija proizvođača, laboratorija trećestrane, tijelo za ocjenuusaglašenosti
Korisnik toga nijesvjestan jer se podrazumijeva, osim u slučaju otkaza saozbiljnim posljedicama
Osnovni zahtjevi, kojiproizilaze iz propisa(bezbjednost, zaštitaokoline, bitne metrološke osobine)
Zakoni tržištaLaboratorija proizvođača, laboratorija trećestrane
Podrazumijeva seIspunjavanje tehničkespecifikacije
Zakoni tržištaLaboratorija proizvođača, laboratorija trećestrane
VelikDodatna funkcionalnost, prikladnost za upotrebu, mogućnost održavanja
NadzorOcjenjivanjeusaglašenosti izvodi
Direktan značaj za korisnika
Zahtjevi kvaliteta
EMC
LVD RoHS
MID
(inspekcijskiorgani)
50
01 Uvodno predavanje
Prvo ovjeravanje(F)
Odobrenje tipa (B)
Životni ciklus mjernog instrumenta – zakonski mjerni instrumenti
Proizvodnja
Redovna & vanredna
ovjeravanja
održavanje
Ispitivanje tipa
Tehnička mapa
Razvoj, konstrukcija
NAWI, MID Nacionalni propisi
Upotreba instrumenta
Aktivnosti do plasiranja na tržište
vrijeme
H1
nadzor
Proizvođač
Organi zakonske metrologije
51
01 Uvodno predavanje
Rezultat:• 8 sistemskih / organizacionih propisa• 26 “čistih” metroloških propisa (36 vrsta instrumenata)• Odredba o mjernim jedinicama• Odredba dozvoljenim izuzecima upotrebe mjernih jedinica (Nuklearnaelektrana Krško)• 5 uputstava
Optimizacija regulisanog područja (zakonske metrologije), iskustvo Slovenije
170 metroloških pravilnika do 25.3.2002 !!!
Cilj:Regulisati samo ona područja kvaliteta života građana i rada javnogsektora gdje je rizik falsifikovanih i netačnih mjerenja natprosječan, a njihove posljedice po stanovništvo ozbiljneUskladiti sa pravnim redom EU i OIML Međunarodnim preporukama.
Opšti trend je harmonizacija zakonodavstva sa modernim evropskim pristupom, smanjenje broja mjernih instrumentatapod zakonskim nadzorom
Srbija - 38Crna Gora - 43
52
01 Uvodno predavanje
Direktive“novog pristupa”
53
01 Uvodno predavanje
Zašto je to potrebno – primjer
54
01 Uvodno predavanje
Mars Climate Orbiter crash
(NASA's Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, CA )
“lack of complete end-to-end verification of navigation software”
ftp://ftp.hq.nasa.gov/pub/pao/reports/1999/MCO_report.pdf
1 lbf (“pound force”) = 4,45 N
Angular Momentum Desaturation (AMD)
SM_FORCES
[N]
[lbf]
Mishap Investigation Board:
Zašto je potrebno?
55
01 Uvodno predavanje
Conditio sine qua non - Propisi:
▪ LVD directiva
▪ EMC directiva
▪ MID directiva
▪ RoHS directiva
▪ …
Fukcionalni zahtjevi:
▪ Mjerna funkcionalnost – standardi (npr. IEC 61557-x, VDE 404-x)
▪ Generiški “state-of-the art” tehnički standardi i najbolja praksa
▪ Dodatni zahtjevi kupca (npr. žuto kućište)
Dokazi o ispunjavanju zahtjeva standarda:
• Bezbjednost (safety): IEC 61010-1, -031, -032; IEC 61557-1, -2, -3, -4, -5, -6, -7, -8, -9, -10, -11, 12;
• EMC: EN 61326, -1, -2; IEC 61000-4-1, -2, -3, -4, -5, -6, -8, -11;
• Funkcionalnost: IEC 61557-1, -2, -3, -4, -5, -6, -7, -8, -9, -10, -11, 12; VDE 404-1, 2; VDE 0701, 0702, …
• SW: IEC 9126, IEC 12119
Zahtjevi zakonske metrologije:
• Odobrenje tipa
• Prvo ovjeravanje
• Redovna, vanredna ovjeravanjaOsposobljenost laboratorija / kontrolnih organa:
Standardi:
• ISO/IEC 17025: Opšti zahtjevi za kompetentnost laboratorija za ispitivanje i laboratorija za etaloniranje ,
• IEC 17020: Opšti kriterijumi za rad različitih vrsta tijela kojaobavljaju kontrolisanje
• ispitivanje: akreditacija, CB-shema: nadzirano ispitivanje
Aktivnosti zahtijevane sistemom kvaliteta (ISO 9001:2008)
Aktivnosti proizvođača za ispunjavanje zahtjeva
56
01 Uvodno predavanje
Razvoj mjerne tehnike (tehnološki)
Izazovi moderne nauke o mjerenju
• tehnološke promjene (virtualniinstrumenti,Kompjuterski podržana analiza i dizajn, senzori, kompjuterski podršanjo spremanjepodataka)
• sociološke in političke promjene(globalizacija,komercializacija, zahtevi za kvalitet)
57
01 Uvodno predavanje
Razvoj mjerne tehnike (tehnološki)
EU klasifikacijaMetrologija kot izrazito “demand driven science”• Metrologija (v EU Test&Measurement) v industrijskim procesima.
Metrologija (v EU Metrology) u nauci za potvrđivanje naučnih hipoteza ilirazvoj novih saznanja
• Metrologija kao temelj tehničke harmonizacije, koja je preduslov za slobodan promet robe i usluga, zaštitu človjeka i okoline (nacionalnaetalonska baza,ispitivanje - testing, ocjenjivanje usaglašenosti – conformity assessment, tehnički zakoni i propisi).
Nekad:
Z mjerenje, kontrolu i ispitivanje
Sad:
Poboljšanja, razvoj nauke, inovacije
58
01 Uvodno predavanje
Razvoj mjerne tehnike (tehnološki)
Fuel Service Stations yesterday …...
The “ Iron “ [mechanical] age
The Electronic age
Fuel Service Station today and tomorrow
The Software age
Market Trends vs. Technology Innovations
The Communication age
59
01 Uvodno predavanje
Razvoj mjerne tehnike (tehnološki)
The “Iron” age
Electromechanical Equipment
Attended Fuel Stations
No other services but Refuelling
Cash payment
No remote Connections
Metrological RelevanceA yesterday fuel station
Kalibracija, mjerenja, cijena, indikacija i sve druge metrološke funkcije realizovane mehaničkim alatima;
Za zloupotrebu nisu bila potreba specijalna znanja;
Ništa se nije moglo promijeniti bez prethodnog uklanjanja fizičkih/mehaničkih žigova;
Zloupotrebe je bilo moguće otkriti prilikom inspekcije iliovjeravanja;
60
01 Uvodno predavanje
Razvoj mjerne tehnike (tehnološki)
The Communication age
Customer Display
Advertisement
e-pay Site Controller
EPS
Remote AccessRemote Accesscontrollercontroller
*
PrintersCash Register
Bar Code reader
F
Client TerminalPOS or BackOfficeF
m - payment
0,8520,9311,046
Bancomat Car WashInfo Screen
Oil Companies Headquarters
TLG
Inside a today Fuel Service Station….
Price Pole
Kalibracija, mjerenja, cijena, indikacija i sve druge metrološke funkcije realizovane u hardveru i softveru; Za zloupotrebe potrebna visoka specijalna znanja; Fizički/mehanički žigovi nisu prikladni za zaštitu pred mijenjanjemkarakteristika; Dostup do metroloških parametara je moguć i sa udaljenjelokacije,ali može biti kontrolisan i praćen uređajima elektronske zaštite (kriptografije, potpisa, …); Hardver i softver omogućavaju odvajanje mjernog dijela od “ostatka svijeta”; Na raspolaganju su sredstva za praćenje djelovanja servisne stanice u cjelini (uključujući mjerni dio).
61
01 Uvodno predavanje
Funkcionalnost Funkcionalnost kojukojuomoguomoguććavaava tehnologijatehnologija
LAN mreže Digitalne telekomunikacionetehnologije Mobilna telefonija Wireless povezivanje Čip - kartice Beskontaktni uređaji za identifikaciju High bandwidth linije Internet Novi, moćniji operacioni sistemi Nove, fleksibilne softverskeplatforme i jezici
Potrebe Potrebe zbogzbog zahtjevazahtjevatrtržžiišštata
Multi POS Sistemi Plaćanje na mjestu točenja goriva Daljinsko održavanje m/e - tržište Smanjenje troškova instalacije Poboljšanje sigurnosti plaćanja Brzo punjenje rezervoara Daljinska kontrola Sakupljanje podataka Ekran sa informacijama Reklame Multimedija Servisne stanice bez posade
Tržišni trendovi i razvoj tehnologije
62
01 Uvodno predavanje
Podrška velikoj preciznosti, tačnosti, pouzdanosti, ponovljivosti i obnovljivosti mjerenja;
• Podrška pouzdanosti, sigurnosti i dostupnosti rezultata mjerenja;
• Istovremena primenjena raznovrsnih inženjerskih tehnologija i komponenti različitih proizvođača;
• Minimiziranje troškova puštanja u rad instrumenata i njihovog naknadnog održavanja (daljinsko preuzimanje popravljenih verzija softvera mjerila u upotrebi);
• Podrška novim učesnicima u djelovanju mjernih sistema (procesiranje mjernih podataka);
• Neophodnost podrške za softverske komponente koje su razvili metrolozi(koji nisu eksperti za softverske tehnologije);
• Podrška postupcima zakonske metrologije – ovjeravanje mjerila i nadzora;
Specifike primjene i uticaj softvera i IT na metrologiju
63
01 Uvodno predavanje
Zakoni & standardiazcija
EU - Measuring instruments directive, MID
Nacionalni metrološki propisi
OIML documeni (R, D, ...)
Standardi (posebno bezbjednosni – “safety”)
Tržne zakonitosti
Gubitak tržišta
Odgovornost i posljediceuzrokovani neispravnimproizvodom
Zainteresovane su različite grupe korisnika
Validacija metrolškog softvera
64
01 Uvodno predavanje
ŠTAMPAČ
MREŽA(DATABASE)
VANJSKI UREĐAJI(KALIBRACIJA)
POKAZIVAČ
ŠTAMPAČ
SOFTVER U VAGI
m [kg] = G [N] / g [m/s2]
SENZOR DETEKTUJE SILUG !
“g”
Specifike softvera u zakonskoj metrologiji
65
01 Uvodno predavanje
9,792
9,794
9,796
9,798
9,800
9,802
9,804
9,806
9,808
g [m/s2]
Nadmorska visina h [m]
45,5
01000
20003000
47
Geo. širina φ [°]
g = 9,78032·(1+0,005302sin2φ –6·10-6sin22φ – 3,08·10-6h)
Vrijednost ubrzanja zemljine teže “g” u Sloveniji
U našim krajevima cca 0,1 %
U EU do 0,2 %
Na svijetu do 0,7 %
66
01 Uvodno predavanje
Specifike softvera u zakonskoj metrologiji (risk)
5 10 15 20
“izmjerena”(obračunata) količina
Dobavljena količina
“California case”
Linearno odstupanje; otkriva se kalibracijom/ovjerjavanjem/nadzorom
Eksponencijalno odstupanje; otkriva se kalibracijom /ovjerjavanjem/nadzorom
Softverski kontrolisanoodstupanje, ne može se otkriti uobičajenomkalibracijom/ovjerjavanjem/nadzorom
67
01 Uvodno predavanje
Funkcionalnosti koje omogućava Internet
Distribuirani mjerni sistemi
Daljinsko upravljanje mjernih instrumenata
Potpuno daljinske kalibracije
Kalibracije podržane internetom
Dostupnost aplikacija za validaciju metrološkog softvera
Dostupnost opštih metroloških informacija
Specifike primjene i uticaj softvera i IT na (zakonsku) metrologiju
68
01 Uvodno predavanje
Control of reference signal generator
LAN Server
Reference signal generator
RS 485
RS 485
RS 232,USB
TCP/IP
MI4100
MI4100
User monitoringaplication
Measuring results database server
Measuring instrumentserver
System under test
Reference sygnals (voltage, current)
RS 232
Remote monitoring workstation
VPN tunnel
LAN protection
INTERNET
Factory LAN
Factory junction station
69
01 Uvodno predavanje
Control of reference signal generator
LAN Server
Reference signal generator
RS 485
RS 485
RS 232,USB
TCP/IP
MI4100
MI4100
User monitoringaplication
Measuring results database server
Measuring instrumentserver
System under test
Reference sygnals (voltage, current)
RS 232
Remote monitoring workstation
VPN tunnel
LAN protection
INTERNET
Factory LAN
Factory junction station
70
01 Uvodno predavanje
Elektro-distribucija
Plinara
Vodovod
Toplana
Kablovska mreža (javna)
Posrednik mjerenja(Metering provider)
Električna mreža
Co&CoGSM
modem
Co&Co
GSM modem
CoInt
CoIntCoInt CoInt
Korisnici
€
Brojilo el. struje
Plinomjer
Vodomjer (TV)
Vodomjer (HV)
Daljinsko upravljanje zakonskih mjerila
Brojilo el. struje
Plinomjer
Vodomjer (TV)
Vodomjer (HV)
71
01 Uvodno predavanje
Elektro-distribucija
Plinara
Vodovod
Toplana
Kablovska mreža (javna)
Posrednik mjerenja(Metering provider)
Električna mreža
Co&CoGSM
modem
Co&Co
GSM modem
CoInt
CoIntCoInt CoInt
Uporabniki
€
Brojilo el. struje
Plinomer
Vodomjer (TV)
Vodomjer (HV)
Brojilo el. struje
Plinomer
Vodomjer (TV)
Vodomjer (HV)
Mogući napadači i njihove akcije
“hekeri”
Vlasnici mjerila
Konkurencija
Prekid komunikacijske linijeGenerisanje lažnog prometaPresretanje podatkovMijenjanje podatkovGenerisanje podatkov
72
01 Uvodno predavanje
A BInternet
GPS
Kalibracije (etaloniranje) & Internet
73
01 Uvodno predavanje
Kalibracije (etaloniranje) & Internet
74
01 Uvodno predavanje
Daljinske kalibracije (etaloniranje)
Nedostaci klasičnog pristupa:- Instrument je dugo izvan matične laboratorije (van upotrebe) - Troškovi prevoza,- Kalibracija instrumenta u uslovima koji se razlikuju of uslova redovne upotrebe (npr. drugo osoblje, instrumentacijsko okruženje, klimatski uslovi),- Rizik oštecenja tokom transporta Prednosti daljinske kalibracije:
- Smanjenje troškova,- Nema potrebe za transportovanjem etalona,- Etaloni se kalibrišu u normalnim uslovima korišćenja (u domaćim laboratorijama), - Znatno smanjenje vremena neoperativnosti,
- “on-line” računanje i mogućnost pregleda nesigurnosti i kontrola međurezultata,- Uputstva i postupci rada mogu se prenositi internetom,- Uslovi (npr. okoline, drugi upotrebljeni instrumenti, postupci operatera) kalibracije mogu se snimiti video kamerom,- Može se izvoditi 24 sata dnevno.
75
01 Uvodno predavanje
Metrološke baze podataka – šta treba javnosti
76
01 Uvodno predavanje
Metrološke baze podataka – šta treba javnosti
77
01 Uvodno predavanje
Područja mjerenja aktuelna u evropskom prostoru - EMRP
78
01 Uvodno predavanje
EMRP
Characteristics of call Metrology for environment (1)
• pollution of water, air and soil
• waste management (including radioactive waste)
• radiation measurement and protection (including electromagnetic and
ionising radiation, and acoustic noise)
• atmospheric parameters including constituents, contaminations and
transport properties
• emission control including measurement of gases with effect on the
climate and related to EU emission trading schemes; CO2
sequestration
• oceanic parameters including pH, temperature, density and flow
profiles
79
01 Uvodno predavanje
Metrolog
PTB Technical cooperation
Metrolog Mora imati odlično znanje elektrotehnike Mora imati širinu poznavanja drugih tehničkih i prirodnihnauka Mora dobro poznavati računarsku tehniku i informacione tehnologije Mora poznavati postupke ocjenjivanja usaglašenosti…
80
01 Uvodno predavanje
Metrologija nas prati kroz čitav život
PTB Technical cooperation
Od rođenja - trenutka prvog mjerenja i tokom čitavograzvoja djetetaTokom svakog dana naših života pri svakoj našojaktivnostiU trenucima, kada trebamo ljekarsku pomoć….
Zato je od izuzetnog značaja za čovječanstvo
81
01 Uvodno predavanje
Mjerenja su osnova za odluke
PTB Technical cooperation
82
01 Uvodno predavanje
Metrologija nas prati kroz čitav život
PTB Technical cooperation
Literatura:
Zapisi sa predavanjaV. Bego: Mjerenja u elektrotehniciLj. Golubović
Kontakt:[email protected]
83
01 Uvodno predavanje
Hvala na pažnji!