Выбор СИ как метрологическая задача. Влияние погрешностей СИ на качество изделия. Методы выбора СИ.

Термометр с диапазонами показаний , имеет класс точности C=0,7. Определить - значение граничной абсолютной погрешности термометра.

 

Выбор средств измерений связан со множеством факторов, характеризующих метрологические параметры средства измерения, конструктивно-технологические особенности измеряемых величин, задачами на измерение этих величин, разнообразных организационных, технических и экономических факторов и т.д.

Комплексность задачи выбора средств измерения определила необходимость разработки различных способов выбора средств измерения. Прежде всего, выбранное средство измерения должно соответствовать по своей конструкции и габаритам для установки измеряемой детали и подходов измерительных устройств к измеряемой величине.

В массовом производстве основными средствами измерения являются высокопроизводительные механизированные и автоматизированные средства измерения и контроля.

В серийном производстве основными средствами измерения и контроля служат предельные калибры, шаблоны, специальные контрольные приспособления и при необходимости универсальные средства измерения.

В мелкосерийном и индивидуальном производстве основными являются универсальные средства измерения.

По метрологическим характеристикам выбираемыми параметрами средств измерений являются предельная погрешность измерения (ее часто называют пределом допускаемой погрешности) +ЛНт, а также цена деления шкалы измерительного средства. В соответствии с требованиями ГОСТ 8.051-81 установлены соотношения между заданными допусками (7) на измеряемые (контролируемые) размеры, определенного номинального размера и квалитета, и допускаемыми погрешностями измерения (8), определяющими действительный размер измеряемой величины. Допускаемая погрешность измерения (8) включает в себя случайные и неучтенные систематические погрешности измерения. Случайная погрешность измерения, принимаемая с доверительной вероятностью 0,954 и составляющая ±2а, где о - среднее квадратическое отклонение погрешности измерения, не должна превышать 0,6 от допускаемой погрешности измерения.

Цена деления шкалы выбирается с учетом заданной точности измерения. Например, если размер задан с точностью до 0,01 мм, то прибор выбирается с ценой деления шкалы 0,01 мм. Принятие более грубой шкалы вносит дополнительные субъективные погрешности, а более точной - удорожает средство измерения. При контроле технологических процессов используют средства измерения с ценой деления не более 1/6 допуска на изготовление.

При решении комплексной задачи выбора средств измерения, помимо технических параметров, решается задача по обеспечению минимальных затрат, связанных с риском 1-го и 2-го рода.

Главным фактором при выборе средства измерения является допускаемая погрешность измерения 8.

Допускаемая погрешность измерения должна быть небольшой по сравнению с допуском контролируемого параметра изделия Т и не превышать значений.

Чем ближе значение предельной погрешности измерительного средства к значению допускаемой погрешности измерения, тем Менее трудоемким и более дешевым будет измерение.

Значения размеров, полученных при измерении с погрешностью, не превышающей допускаемую погрешность измерения, принимаются за действительные.

Абсолютной погрешностью средства измерения называется разность показаний измерительного средства Хи истинного (действительного) Хд значения измеряемой величины:

А = Хи -ХД.

Значение Хя определяют образцовым измерительным средством или воспроизводят мерой.

Приведенной погрешностью называется отношение абсолютной погрешности к параметру нормирования (диапазон измерений, верхний предел измерений и т.д.).

Типовыми видами погрешностей, входящих в основные погрешности средств измерений, являются аддитивные, мультипликативные, погрешности линейности и гистерезиса.

Аддитивными погрешностями (получаемыми путем сложения различного вида погрешностей), или погрешностями нуля, называют постоянные погрешности при всех значениях измеряемой величины: Если аддитивная погрешность является систематической, то она устраняется корректированием нулевого значения выходного сигнала. Аддитивная погрешность

Выбор средств измерений должен производиться с учётом погрешностей, допускаемых при измерении и заданных в соответствующих нормативных документах.

Выбор средств измерений по точности должен осуществляться с учётом:

- допустимых отклонений на параметры (если не оговорено иначе);

- выбранной методики выполнения измерений и достоверности контроля;

-требуемой группы исполнения, определяемой условиями их использования в процессе производства, производственного контроля и эксплуатации изделия.

Выбор и назначение средств измерений должен удовлетворять требованиям получения действительных значений измеряемых величин с оптимальной точностью при наименьших затратах времени и материальных средств.

Основными исходными данными для выбора средств измерений являются:

- номинальное значение и разность между наибольшим и наименьшим предельными значениями (поле допуска) измеряемой величины, указанные в нормативной, конструкторской или технологической документации;

- условия выполнения измерений.

Различают следующие виды СИ:

- меры;

- измерительные устройства;

- измерительные установки;

- измерительные системы.

Метод - это алгоритм, порядок элементарных операций действия или изложения сути проблемы в последовательном по логике физических законов природы в порядке следования друг за другом.

«Метод измерения – совокупность приемов использования принципов и средств измерений»- определение из стандарта ГОСТ 16263-70. Согласно РМГ 29-99, «Метод измерения – прием или совокупность приемов сравнения измеряемой физической величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерений».

Средство измерений – техническое средство (или их комплекс), предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее и (или) хранящее единицу физической величины, размер которой принимается неизменным в пределах установленной погрешности и в течение известного интервала времени.

Выбор метода и СИ практически происходит одновременно. Выбор СИ и вспомогательных устройств. Выбор СИ определяется измеряемой величиной, принятым методом измерений и требуемой точностью результата измерений (нормами точности из ОИ, при этом учитывать также диапазон измеряемой величины и СИ, условия измерений, эксплуатационные качества СИ, их стоимость).

Основное внимание уделяют погрешностям СИ. При этом добиваются выполнения условия:

∆_∑ =∆_мод +∆_м +∆_си +∆_о +∆_усл ≤ ∆Д,

где ∆Σ - предельные погрешности; ∆мод - модели измерений; ∆м - метода измерений; ∆си - средства измерений; Она состоит из ряда составляющих по МХ самого СИ, главная и которых является предельно допустимой; погрешностью СИ; ∆о - оператора; ∆ усл - дополнительные погрешности, обусловленные воздействием влияющих факторов условий измерений; ∆Д – предельно допускаемая погрешность результатов измерений. МХ – метрологические характеристики СИ, состоящие из составляющих – смотри ГОСТ на тип любого СИ.

Критерий - ∆∑ выбора СИ достаточно надежен, но дает завышенную на от 20 до 30 % оценку суммарной погрешности измерения. Если такой запас по точности не допустим, суммирование составляющих ∆∑ следует произвести по формулам, приведенным в статистической методике, которую мы будем рассматривать позже. Образцовые средства измерений (ОСИ), термин по старому, а теперь - эталонные средства измерений (ЭСИ), для проведения метрологической аттестации или поверки выбирают в соответствии с указаниями в НД на поверочные схемы и (или) методики поверки (аттестации). После выбора метода и СИ определяется необходимость разработки методики выполнения измерений (МВИ) или применения уже утвержденной, или применения простой инструкции по эксплуатации на СИ.

Термометр с диапазонами показаний , имеет класс точности C=0,7. Определить - значение граничной абсолютной погрешности термометра.

Задача: Значение граничной приведенной погрешности термометра в соответствии с определением класса точности равняется .

Искомое значение граничной абсолютной погрешности определяется из формулы