Основные метрологические характеристики измерительных средств

ВВЕДЕНИЕ

 

 

В зависимости от сложности, надежности и безопасности изго­товляемой продукции затраты на измерения и средства измерения составляют 10...60% стоимости продукции. Эффективность затрат на измерения определяется точностью и достоверностью результа­тов этих измерении, а экономические потери находятся в обратной зависимости от точности и достоверности результатов измерений.

Проблемы обеспечения высокого качества продукции, ускорение/ научно-технического прогресса в значительной степени связаны с умением правильно определять физические величины, характеризую­щие свойства материалов, изделий и процессов и используемые для контроля готовых изделий и управления технологическим процессом их изготовления.

 

 

Основные понятия, термины, определения

 

Метрология - наука об измерениях, методах и средствах обес­печения их единства и способах достижения требуемой точности. Объектами измерений являются свойства объективных реальностей (тел, веществ, явлений, процессов).

В задачи метрологии входят: разработка теории измерений, установление единиц измерений и их систем, разработка методов и средств измерений, установление эталонов и образцовых средств измерений.

Законодательная метрология - это раздел метрологии, включа­ющий комплексы взаимоувязанных и вэаимнообусловленных общих правил, требований и норм, а также другие вопросы, нуждающиеся в регламентации и контроле со стороны государства, направленные на обеспечение единства измерений и единообразие средств измерений.

Под измерением понимают процесс нахождения физической вели­чины при помощи специальных технических средств.

Физическая величина - характеристика одного из свойств фи­зического объекта, общая в качественном отношении многим физи­ческим объектам, но в количественном отношении индивидуальная для каждого объекта.

Единица Физической величины - это единица измерения, опре-

 

 

деляемая установленным числовым значением, которое принято за исходную единицу, например, метр - единица длины. Для унифика­ции единиц измерения с 1960 г. принята международная система единиц СИ.

Основное уравнение измерения:

 

 

где - измеренная величина;

-единица измерения;

-числовое значение измеряемой величины в принятых, едини­цах.

 

Контроль - процесс получения и обработки информации об объ­екте с целью определения его годности или введения управляющих факторов,влияющих на объект.

Мера - это средство измерения, предназначенное для воспро­изведения физической величины данного размера. Различают одноз­начные меры (например, концевые меры длины, гири) и многознач­ные, воспроизводящие ряд одноименных величин.

Эталон единицы измерения - средство измерений (или комплекс средств измерений), предназначенное для воспроизведения единиц с наивысшей достижимой точностью и ее хранения и утверж­денное в качестве эталона в государственном или международном масштабе. Например, государственный эталон времени за 30 тыс. лет работы имеет погрешность не более 1с.

Образцовые средства измерений предназначены для хранения единиц измерения и для проверки и градуировки по ним средств измерения. Сами образцовые средства проверяются по эталонам.

Рабочие средства измерения предназначены для измерений с допустимой погрешностью.

Схема передачи размера единицы от эталона рабочим средствам показана на рис.1.

Погрешность измерений - отклонение измеренного значения ве­личины от ее истинного значения:

 

 

где - погрешность измерения;

- измеренное значение,

- истинное значение.

 

 

Схема передачи размера единицы от эталона рабочим средствам

 

 

 

Рис. 1

 

Рабочие меры и измерительные приборы

 

 

Погрешность бывает абсолютной (выраженной в единицах изме­ряемой величины) и относительной (отношение абсолютной погреш­ности к истинному значению измеряемой величины).

Систематическая погрешность - составляющая погрешности из­мерения, остающаяся постоянной или закономерно изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же величины.

Случайная погрешность - составляющая погрешности измерения, изменяющаяся.случайным образом при повторных измерениях одной и той же величины.

Грубая погрешность (промах) - погрешность измерения, су­щественно превышающая ожидаемую при данных условиях.

 

Методы измерения

 

 

Метод измерения - это совокупность приемов, принципов и средств измерения.

По характеру оценки измеряемой величины различают следующие методы: абсолютный, относительный, прямой и косвенный.

При абсолютном методе измерений оценка величины измеряемой величины или размера производится непосредственно по показаниям прибора, например, измерения при помощи штангенциркуля, микро­метра.

При относительном методе измерений значение измеряемой ве­личины определяется путем сравнения с известным значением меры. Значение измеряемого размера получается алгебраическим суммиро­ванием размера установочной меры и показаний прибора, например, измерения с помощью миниметра, установленного по блоку концевых мер.

При прямом методе измерений термометром, измерение диаметра штангенциркулем.

При косвенном методе искомое значение величины находят на основании известной зависимости между этой величиной и другими величинами, определяемыми прямым методом. Например, измерение среднего диаметра резьбы при помощи трех проволочек, определение конусности по измерениям диаметров в двух сечениях и расстояния между этими сечениями.

 

 

По способу взаимодействия измерительного прибора с поверх­ностью измеряемых размеров методы измерения бывают контактные и безконтактные.

При контактном методе измерений измерительные поверхности прибора и поверхность контролируемого объекта находятся в не­посредственном контакте, а при бесконтактном - не находятся (измерения с помощью пневматических, проекционных и других при­боров).

Контроль годности готового изделия бывает дифференциальный

и комплексный.

При дифференциальном контроле каждый размер измеряется не­зависимо, например, контроль среднего диаметра, шага и половины угла профиля.

При комплексном контроле оценка годности изделия произво­дится по суммарной погрешности нескольких параметров. Измери- _t тельное средство при этом обычно является прототипом формы контролируемого изделия, например, контроль с помощью предель­ных калибров или на проекторах.

 

Лабораторная работа №1

Лабораторная работа №2

 

 

Лабораторная работа №3

Лабораторная работа №4

Лабораторная работа № 5

Лабораторная работа №6

ВВЕДЕНИЕ

 

 

В зависимости от сложности, надежности и безопасности изго­товляемой продукции затраты на измерения и средства измерения составляют 10...60% стоимости продукции. Эффективность затрат на измерения определяется точностью и достоверностью результа­тов этих измерении, а экономические потери находятся в обратной зависимости от точности и достоверности результатов измерений.

Проблемы обеспечения высокого качества продукции, ускорение/ научно-технического прогресса в значительной степени связаны с умением правильно определять физические величины, характеризую­щие свойства материалов, изделий и процессов и используемые для контроля готовых изделий и управления технологическим процессом их изготовления.

 

 

Основные понятия, термины, определения

 

Метрология - наука об измерениях, методах и средствах обес­печения их единства и способах достижения требуемой точности. Объектами измерений являются свойства объективных реальностей (тел, веществ, явлений, процессов).

В задачи метрологии входят: разработка теории измерений, установление единиц измерений и их систем, разработка методов и средств измерений, установление эталонов и образцовых средств измерений.

Законодательная метрология - это раздел метрологии, включа­ющий комплексы взаимоувязанных и вэаимнообусловленных общих правил, требований и норм, а также другие вопросы, нуждающиеся в регламентации и контроле со стороны государства, направленные на обеспечение единства измерений и единообразие средств измерений.

Под измерением понимают процесс нахождения физической вели­чины при помощи специальных технических средств.

Физическая величина - характеристика одного из свойств фи­зического объекта, общая в качественном отношении многим физи­ческим объектам, но в количественном отношении индивидуальная для каждого объекта.

Единица Физической величины - это единица измерения, опре-

 

 

деляемая установленным числовым значением, которое принято за исходную единицу, например, метр - единица длины. Для унифика­ции единиц измерения с 1960 г. принята международная система единиц СИ.

Основное уравнение измерения:

 

 

где - измеренная величина;

-единица измерения;

-числовое значение измеряемой величины в принятых, едини­цах.

 

Контроль - процесс получения и обработки информации об объ­екте с целью определения его годности или введения управляющих факторов,влияющих на объект.

Мера - это средство измерения, предназначенное для воспро­изведения физической величины данного размера. Различают одноз­начные меры (например, концевые меры длины, гири) и многознач­ные, воспроизводящие ряд одноименных величин.

Эталон единицы измерения - средство измерений (или комплекс средств измерений), предназначенное для воспроизведения единиц с наивысшей достижимой точностью и ее хранения и утверж­денное в качестве эталона в государственном или международном масштабе. Например, государственный эталон времени за 30 тыс. лет работы имеет погрешность не более 1с.

Образцовые средства измерений предназначены для хранения единиц измерения и для проверки и градуировки по ним средств измерения. Сами образцовые средства проверяются по эталонам.

Рабочие средства измерения предназначены для измерений с допустимой погрешностью.

Схема передачи размера единицы от эталона рабочим средствам показана на рис.1.

Погрешность измерений - отклонение измеренного значения ве­личины от ее истинного значения:

 

 

где - погрешность измерения;

- измеренное значение,

- истинное значение.

 

 

Схема передачи размера единицы от эталона рабочим средствам

 

 

 

Рис. 1

 

Рабочие меры и измерительные приборы

 

 

Погрешность бывает абсолютной (выраженной в единицах изме­ряемой величины) и относительной (отношение абсолютной погреш­ности к истинному значению измеряемой величины).

Систематическая погрешность - составляющая погрешности из­мерения, остающаяся постоянной или закономерно изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же величины.

Случайная погрешность - составляющая погрешности измерения, изменяющаяся.случайным образом при повторных измерениях одной и той же величины.

Грубая погрешность (промах) - погрешность измерения, су­щественно превышающая ожидаемую при данных условиях.

 

Методы измерения

 

 

Метод измерения - это совокупность приемов, принципов и средств измерения.

По характеру оценки измеряемой величины различают следующие методы: абсолютный, относительный, прямой и косвенный.

При абсолютном методе измерений оценка величины измеряемой величины или размера производится непосредственно по показаниям прибора, например, измерения при помощи штангенциркуля, микро­метра.

При относительном методе измерений значение измеряемой ве­личины определяется путем сравнения с известным значением меры. Значение измеряемого размера получается алгебраическим суммиро­ванием размера установочной меры и показаний прибора, например, измерения с помощью миниметра, установленного по блоку концевых мер.

При прямом методе измерений термометром, измерение диаметра штангенциркулем.

При косвенном методе искомое значение величины находят на основании известной зависимости между этой величиной и другими величинами, определяемыми прямым методом. Например, измерение среднего диаметра резьбы при помощи трех проволочек, определение конусности по измерениям диаметров в двух сечениях и расстояния между этими сечениями.

 

 

По способу взаимодействия измерительного прибора с поверх­ностью измеряемых размеров методы измерения бывают контактные и безконтактные.

При контактном методе измерений измерительные поверхности прибора и поверхность контролируемого объекта находятся в не­посредственном контакте, а при бесконтактном - не находятся (измерения с помощью пневматических, проекционных и других при­боров).

Контроль годности готового изделия бывает дифференциальный

и комплексный.

При дифференциальном контроле каждый размер измеряется не­зависимо, например, контроль среднего диаметра, шага и половины угла профиля.

При комплексном контроле оценка годности изделия произво­дится по суммарной погрешности нескольких параметров. Измери- _t тельное средство при этом обычно является прототипом формы контролируемого изделия, например, контроль с помощью предель­ных калибров или на проекторах.

 

Основные метрологические характеристики измерительных средств

 

Цена деления шкалы прибора -значение измеряемой величины, соответствующее одному делению шкалы.

Длина (интервал) шкалы - расстояние между осями двух сосед­них отметок шкалы.

Диапазон показаний (измерений) по шкале - область значений шкалы, ограниченная ее начальным и конечным значениями, напри­мер, диапазон показаний оптиметра + 0,1 мм.

Диапазон измерений - область значений измеряемой величины (min и max), для которой нормированы допускаемые погрешности средств измерения, например, диапазон измерения длин на проекци­онном вертикальном оптиметре ИКВ-3.0...200 мм.

Предел измерений - наибольшее или наименьшее значение, ко­торые могут быть измерены прибором.

Погрешность измерений - разность между результатами измерений и действительным размером.

 

 

Измерительная сила - сила воздействия измерительного наконечника на измеряемую деталь в зоне контакта.

Сходность измерений (вариация) - близость результатов изме­рений, выполненных в одинаковых условиях.

Передаточное отношение - отношение линейного и углового пе­ремещения указателя к изменению измеряемой величины. Определя­ется отношение интервала деления шкалы к цене деления шкалы.