I N F O R M A I I - E V E N I M E N T E

METROLOGIE 2-3/2008 (p. 4-10) 49

CONTRIBUII PRIVIND ESTIMAREA INCERTITUDINII DE MSURARE LA METODE DE ETALONARE DE EXACTITATE RIDICAT

PENTRU MRIMI ACTIVE N CURENT ALTERNATIV

Doctorand: ing. Elvira BUZAC cs III, Institutul Naional de Metrologie Conductor tiinific: Prof.dr.ing. Costin CEPIC,

Facultatea de Inginerie Electric, Universitatea Politehnica, Bucureti

ntr-o societate modern, un mare accent se pune pe calitate, fie ca ne referim la calitatea produselor sau a serviciilor, fie c ne referim la calitatea muncii, la calitatea mediului sau la cali-tatea vieii.

Calitatea msurarilor reprezint o cerin, care, n conformitate cu sistemul de management al cali-tii, la care face referire standardul EN ISO/CEI 17025 : 2005, faciliteaz cooperarea dintre labora-toarele de ncercri/etalonri, ajut la schimbul de informaii i experien precum i la armonizarea standardelor, a procedurilor i a altor acte normative utilizate n domeniul msurrilor. O abordare uni-tar, general recunoscut, a conceptului de calitate a msurarilor, devine o condiie sine-qua-non a competitivitii.

Dei este cunoscut faptul c o msurare corect este costisitoare, o msurare incorect poate avea implicaii mult mai mari n ceea ce privete costurile, deoarece rezultatele diferitelor msurri afecteaz viaa fiecrui cetean. Naiunile avansate cheltuiesc sume importante pentru diverse activiti legate de msurri.

Metrologia, ca parte a infrastructurii unei so-cieti moderne, garanteaz c se poate acorda ncredere msurrilor care susin activitile de fabricare i schimburi de produse, analizele speci-fice fenomenelor chimice i fizice, msurrilor din domeniile de interes public, cum sunt sntatea, protecia mediului etc. i are ca preocupare perma-nent protejarea consumatorilor mpotriva efectului nociv al unor msurri incorecte sau false.

Interdependena strns dintre tiin i tehnic a condiionat i impulsionat dezvoltarea tehnicilor de msurare i a aparaturii aferente. Beneficiind de progresele tehnico-tiinifice, tehnica msurrilor reprezint astzi un capitol fundamental al cu-noaterii i practicii curente, beneficiind de tehnicile de vrf i influenndu-le n mod substanial. Evo-luia tehnologic pe plan mondial este caracterizat prin creterea continu a performanelor mijloacelor

de msurare, determinat de cerinele tot mai nalte ale industriei. Dac n urm cu cteva decenii apa-ratele analogice reprezentau o categorie de aparate de msurat cu o larg rspndire, iar o exactitate de msurare de 0,05% prea o limit greu de depit, astzi apariia aparatelor de msurat numerice au condus la performane spectaculoase n domeniul msurrilor. Performanele lor tehnice constructive i de funcionare, precum i posibilitatea de inter-conectare a acestora cu calculatorul, determin utilizarea cu succes a acestor aparate n procesul de msurare, n foarte multe domenii de activitate.

Teza de doctorat trateaz att problematica ct i realizrile obinute n urma activitii sustinute n domeniul msurrilor mrimilor electrice active, n curent alternativ. Teza este structurat n 6 ca-pitole i cuprinde o bibliografie vast n care 32 sunt lucrri elaborate de autor i prezentate la con-ferine sau sipozioane naionale i internaionale susinute n ar sau n strintate.

n tez s-a prezentat i exemplificat detaliat modalitatea de determinare a erorilor i de estimare a incertirudinii de msurare. S-a tratat n mod spe-cial problematica legat de etalonarea calibratoarelor multifuncie i a aparatelor de msurat numerice de curent alternativ, artnd realizrile care s-au obinut n acest domeniu.

n capitolul 1, intitulat Metrologia mrimilor electrice de curent alternativ se face o o scurt introducere n care se prezint metrologia ca tiin a msurrii i obiectivele acestei tiine. Se face referire la metrologie ca parte a infrestructurii unei societi moderne, esenial pentru viaa noastr cotidian i la importana efecturii unor msurri de calitate. Tot n acest capitol se prezint de asemenea, un scurt istoric privind activitatea de metrologie, n general, amintindu-se cteva date importante:

z anul 1600, cnd se nregistreaz realizri importante n ceea ce privete construirea unor aparate perfecionate pentru navigatori, prin studi-erea efectelor de natur magnetic;

Elvira BUZAC

METROLOGIE 2-3/2008 50

z anul 1799, cnd Frana, creaz Sistemului Metric de uniti de msur;

Pentru ara noastr este important anul: z 1864, cnd domnitorul Alexandru Ioan Cuza

a promulgat Legea pentru adoptarea Sistemului Metric de greuti i msuri, primul act oficial de natere a Metrologiei legale n ara noastr, a 16-a ar n care Sistemul Metric de uniti de msur a fost adoptat;

z 1956, cnd Romnia devine membru al OIML; z 1961, cnd Romnia declar Sistemul Inter-

naional de Uniti (SI) ca "singur sistem de uniti legal i obligatoriu". Romnia a fost al aptelea stat n lume care a adoptat SI, iar ca evenimente de dat mai recent s-a amintit admiterea, n anul 2004, a Institutului Naional de Metrologie (INM) ca membru cu drepturi depline al EUROMET, actualmente EURAMET i admiterea Romniei ca membru cu drepturi depline WELMEC n mai 2007.

n capitolul 2, Stadiul actual privind estimarea incertitudinii de msurare la etalonarea mijloacelor de msurare de exactitate ridicat pentru mrimi active n curent alternativ sunt prezentate cteva consideraii privind infrastructura metrologic, care pe plan tehnic i tiinific trebuie s in pasul cu progresul tehnologiei i chiar s-l devanseze, pentru a avea o rezerv de exactitate acoperitoare pentru o perioad de pn la un deceniu.

Aparatele de msurat de exactitate ridicat n curent alternativ sunt:

z convertoare termoelectrice ca-cc; z multimetre digitale cu 6, 7 i 8 digii; z calibratoare multifuncie; z aparate virtuale. Mijloacele de msurare cu afiare numeric au

revoluionat tehnica msurrilor n ultimele decenii. Acestea sunt aparate cu performane tehnice i metrologice deosebite, cu ajutorul crora se poate msura tensiune , curent, att n curent continuu ct i n curent alternativ, precum i alte mrimi electrice. Aceste aparate se caracterizeaz, n afar de exactitatea de msurare ridicat i prin suplee, versatilitate, fiabilitate, consum propriu redus de energie electric. Datorit complexitii lor deosebite, calibrarea acestor aparate se face doar prin soft.

Tot n acest capitol se face o comparaie ntre nivelul incertitudinilor de msurare atinse pe plan internaional i cele declarate de metrologia din Romnia. INM a declarat un numr de 345 CMC-uri (capabiliti de msurare i etalonare) la Comite-tele Tehnice ale EURAMET, din care 212 au fost analizate i acceptate de acestea, iar un numr de 45 CMC-uri au fost validate de JCRB (Joint Committee of Regional Metrology Organization) i

BIPM i au fost postate pe site-ul BIPM. S-a efectuat reprezentarea grafic a nivelurilor de m-surare i a incertitudinilor extinse, pentru tensiune i curent electric alternativ, la etalonarea mijloa-celor de msurare de exactitate ridicat prin metoda de transfer termoelectric c.a.-c.c., prin metoda substituiei i prin metoda comparaiei directe (pentru un nivel de ncredere de 95% i un factor de extindere k=2). Concuzia a fost c Romnia nu se ridic la un nivel foarte nalt n ceea ce privete incertitudinea de msurare, poziia rii noastre fiind comparabil cu cea a rilor vecine: Ungaria, Polonia, Slovenia, dar inferioar Rusiei, Germaniei sau Franei.

n continuarea lucrrii s-a fcut referire la mijloacele de msurare de exactitate ridicat uti-lizate n c.a., fcnd o scurt descriere a acestora i a modalitii de exprimare a erorilor tolerate. S-au prezentat, de asemenea, schemele de montaj utilizate, specificnd condiiile tehnice, condiiile metrologice i condiiile de mediu care trebuie s fie ndeplinite n procesul de etalonare.

Capitolul 3 este intitulat Analiza incertitudinii de msurare. Noiunea incertitudine de msu-rare reprezint un dubiu referitor la validitatea rezultatului unei msurri. Acest parametru este asociat rezultatului unei msurri, iar fr spe-cificarea acestui parametru rezultatele msurrilor nu pot fi comparate nici ntre ele i nici cu valorile de referin date n specificaii tehnice sau standar-de. Este foarte important ca modalitatea de estimare a incertitudinii de msurare s fie uniform n ntreaga lume pentru ca rezultatele msurrilor efectuate n diferite ri s poat fi uor comparate.

n capitolul 4, intitulat Trasabilitatea msu-rrilor s-a fcut referire la aceast noiune care a aprut reletiv recent n vocabularul metrologiei romneti i care a fost adoptat ca urmare a utilizrii frecvente a acesteia n literatura de specialitate din strintate. Au fost prezentate de asemenea dou scheme de trasabilitate, pentru tensiune i curent electric alternativ, aplicabile n cadrul laboratorului Mrimi Electrice. Trasabilita-tea i incertitudinea de msurare sunt noiuni utilizate astzi n mod frecvent n literatura de specialitate ca standarde, proceduri, manuale de asigurare a calitii. Este important s avem un sistem metrologic coerent i de asemenea este important ca aceleasi proceduri s fie utilizate pentru evaluarea i calcularea incertitudinii de msurare, ca de exemplu Ghidul ISO (GUM).

n capitolul 5, Estimarea incertitudinii de msurare la etalonarea mijloacelor de msurare de exactitate ridicat pentru mrimi active n curent alternativ, este tratat pe larg aceast proble-

ESTIMAREA INCERTITUDINII DE MSURARE LA METODE DE ETALONARE DE EXACTITATE RIDICAT

METROLOGIE 2-3/2008 51

matic de mare actualitate pe care o reprezint estimarea incertitudinii de msurare. Sunt prezentate montajele, elaloanele utilizate i aparatura folosit pentru monitorizarea condiiilor de mediu i a parametrilor reelei de alimentare la etalonarea mijloacelor de msurare de exactitate ridicat n curent alternativ. S-au prezentat modelele matematice stabilite pentru estimarea incertitudinii de msurare la etalonarea calibratoarelor multifuncie, a aparatelor electronice cu afiare numeric, a ampermetrelor i a voltmetrelor analogice, s-au ntocmit bugetele de incertitudine i s-a efectuat reprezentarea grafic a varianelor standard care intr n componena varianei standard compuse i a rezultatelor msu-rrilor obinute n urma etalonrii mijloacelor de msurare de nalt exactitate.

Contribuiile originale la aceast Tez de Doctorat sunt cuprinse n capitolul 6. n urma studiilor efectuate n vederea elaborrii aceste teze de doctorat s-au adus o serie de contribuii originale n domeniul temei studiate cu privire la estimarea incertitudinii de msurare la metode de etalonare de exactitate ridicat pentru mrimi active n curent alternativ, dup cum urmeaz:

z elaborarea, pentru prima dat n ar, n cadrul unui colectiv de cercetare, a procedurilor specifice pentru multimetre digitale i pentru calibratoare de tensiune i curent alternativ, pe baza crora s-a obinut acreditarea internaional a Laboratorului Mrimi Electrice;

z identificarea i analizarea factorilor de influen care afecteaz etalonarea multimetrelor numerice i a calibratoarelor de tensiune i de curent alternativ ;

z elaborarea modelului matematic pentru expri-marea incertitudinii de msurare pentru multimetre numerice i calibratoare de c.a.;

z ntocmirea bugetelor de incertitudini pentru 120 de puncte de msurare, pentru generare i msurare a tensiunii i a curentului electric

alternativ, utiliznd metoda substituiei i metoda comparaiei directe;

Capabilitile de msurare i etalonare declarate de INM la Comitetele Tehnice EURAMET, seci-unea Electricitate i Magnetism sunt postate pe site-ul BIPM (www.bipm.org), n Matricea 3, Matricea 4, Matricea 7 i Matricea 8. Aceste CMC-uri sunt susinute de procedurile elaborate n domeniu i de acreditarea Laboratorului Mrimi Electrice n vederea implementrii Sistemului Calitii n Institutul Naional de Metrologie, de ctre un organism internaional de acreditare (DKD-Germania).

z stabilirea unei noi variante a metodei substi-tuiei pentru transmiterea unitii de msur volt i amper n curent alternativ i a schemei de disemi-nare a unitii de msur;

z identificarea i analizarea factorilor de in-fluen care afecteaz etalonarea calibratoarelor de tensiune i curent electric alternativ;

z stabilirea modelului matematic pentru expri-marea incertitudinii de msurare;

z elaborarea bugetului de incertitudini; z elaborarea modelului matematic pentru expri-

marea incertitudinii de msurare la etalonarea voltmetrelor i a ampermetrelor analogice de curent alternativ, care a constat n:

identificarea i analizarea factorilor de influen care afecteaz etalonarea amper-metrelor i a voltmetrelor de curent electric alternativ ;

ntocmirea bugetelor de incertitudini; z elaborarea de cursuri n domeniul msurrilor

metrologice, n cadrul programului Instruire teoretic i practic a personalului de specialitate din Direciile de Metrologie din cadrul Biroului Romn de Metrologie:

Data susinerii: 17 iunie 2008