Понятие о метрологии и решаемые ею задачи.

Торцевое биение.

Торцовое биение - разность максимального и минимального расстояния реального профиля торца от плоскости, перпендикулярной оси (рис.79).

Лекция №18

Метрология – наука об измерении физических величин. Физические величины характеризуют определенные свойства объекта измерения и существуют объективно.

Измерению могут подвергаться и другие величины (математические), но мы будем рассматривать лишь о тех величины, которые объективно существуют.

Измерения – экспериментальное определение соответствия между физической величиной и ее единицей измерения с заранее известной точностью.

(27.1)

где

Q – физическая величина,

q – численной значение физической величины,

U – единица измерения.

Таким образом из этого уравнения следует, что для проведения измерения необходимо иметь объект измерения т.е саму физическую величину (или источник этой величины), материальное воплощение единицы измерения, для того чтобы сопоставить с ней объект измерения. Необходимо также устройство, с помощью которого мы сможем измерить значение физической величины. Естественно, результат измерения необходимо проанализировать, в большинстве случаев эту роль выполняет человек, но сейчас появились и автоматические устройства, выполняющие эту функцию. В общем случае назовем это анализатором.

Для выполнения измерения необходимо наличие объекта измерения с набором физических величин , средств измерения для сопоставления физической величины и единиц измерения, наблюдателя (анализатора), - для анализа информации об измерении и, наконец, метода для передачи информации от объекта к средству измерения и метода обработки экспериментальных данных для передачи информации от средства измерения к наблюдателю.

ОИ – объект измерения,

СИ – средство измерения,

Н – наблюдатель,

А – анализатор.

Измерение – сложный информационный процесс. На всех этапах передачи информации возникает ее искажение, т.е. погрешности. Это связано с самими свойствами объектов и всегда, независимо от того каким мы способом производим измерение, система измерения выдает обратный сигнал на объект измерения . Наблюдатель также оказывает влияние на объект измерения и на средство измерения . Эта погрешность отсутствует в случае использования автоматического СИ. Но в этом случае возникают другие погрешности, и не обязательно использование автоматического средства измерения делает результат измерения более точным, нежели присутствие наблюдателя.

Погрешность измерения.

Погрешность измерения определяется следующим образом:

. (27.2)

Но совершенно ясно, что идеальный размер узнать невозможно, а значит невозможно узнать и истинную величину погрешности . Поэтому эту формулу мы вынуждены заменить следующей:

(27.3)

Под действительным понимают значение физической величины, измеренной с максимальной точностью.

Таким образом, основной задачей измерения является:

1) определение численного значения физической величины

2) определение погрешности измерения

Различают систематические, случайные погрешности и промахи (грубые погрешности).

Систематическими называются погрешности, либо постоянные в процессе измерения, либо изменяющиеся по известным нестохостическим законам.

Приведем простой пример, допустим, мы хотим измерить обычной линейкой небольшой кусочек мела. Ясно, что деления на линейку нанесены с определенной погрешностью и эта погрешность в процессе измерения постоянна. Такую погрешность будем называть систематической погрешностью.

Случайными называются погрешности, которые изменяются в процессе одного и того же измерения неконтролируемым образом. Ее распределение подчиняется различным стохостическим законам.

Промахи – погрешности, вероятность появления которых при данном числе опытов ничтожно мала.

В результате эксперимента всегда должно содержаться наименование единицы физической величины.

При наличии систематических погрешностей должна быть указана ее абсолютная или относительная величина.

Например:

При наличии случайных погрешностей помимо величины погрешности должна быть указана доверительная вероятность (д. в.). Допустим д.в. = 0,95. Без этого числа погрешность не имеет смысла. Если мы не укажем доверительную вероятность, а распределение подчиняется, например, закону Гаусса, то при бесконечном числе измерений, вероятны любые, сколь угодно большие погрешности.

Помимо измерений иногда использую контроль, т.е. попаданий действительного размера измеряемой величины в поле допуска этой величины.

На рисунке изображена произвольная схема полей допуска. С величиной поля допуска Т. Допустим, контроль осуществляется с помощью гладких калибров, тогда мы не можем назвать действительный размер, но можем сказать, попадает он или нет в поле допуска детали. Из рисунка видно, что детали с диаметрами - бракованные. Деталь с диаметром d – годная. В результате контроля принимается управляющее решение, если это решение об отбраковке – контроль пассивный, а если изменяется технологический процесс, то контроль – активный (рис. 83).

Основные задачи измерения:

1) установление единиц физической величины (СИ);

Всего в СИ предусмотрено 7 основных единиц измерения (метр [м] – единица длины, килограмм [кг] – единица массы, ампер [А] – сила тока, секунда [с] – единица времени, келивин [К] – единица температуры, моль [моль] – количество вещества, кандела [Кд] – единица освещенности).

2) установление технических средств для хранения и распространения единиц физических величин в измерительной технике;

3) разработка теории измерений, методов и средств, ее практическая реализация;

4) обеспечение единства измерений;

5) развитие методов оценки измерения;

6) разработка методов оценки состояния средств измерения и контроля.

Всего различают три вида метрологии: фундаментальная метрология занимается общими законами; нормативная (правовая) – обеспечивает систему законов, которая определяет взаимодействие метрологических служб и промышленных предприятий; практическая метрология. Но все виды решают одну общую задачу – развитие науки об измерениях и внедрение результатов исследований в производственный процесс.

Дата добавления: 2014-01-11