Выбор средств измерений

Вопросы для самопроверки

1. Какие измерения называются прямыми?

2. Какие результаты наблюдений называют доверительными?

3. Какие параметры характеризуют закон распределения случайной величины?

4. Как определяется оценка среднего квадратичного отклонения результата измерения и оценка среднего квадратичного отклонения результата наблюдений.

Литература

Бурдун Г.Д., Марков Б.Н. Основы метрологии: Учеб. пособие для вузов. – М.: Изд-во стандартов, 1985. – 256 с.

ГОСТ 8.207-76. ГСИ. Прямые измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдений. Основные положения. – М.: Изд-во стандартов, 1975. – 10 с.

Маркин Н.С., Ершов В.С. Метрология. Введение в специальность: Учеб. пособие для техникумов. – М.: Изд-во стандартов, 1991. – 208 с.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 4

Цель занятия: научиться правильно осуществлять выбор измерительных средств в зависимости от эксплуатационных требований к детали.

Оснащение:

– методические указания по выполнению практической работы;

– РД 50-98-86. Методические указания. Выбор универсальных средств измерений линейных размеров до 500 мм (по применению ГОСТ 8.051-81);

– ГОСТ 8.051-81. Погрешности, допускаемые при измерении линейных размеров до 500 мм.

Работа рассчитана на четыре академических часа.

Основы технических измерений

Классификация измерительных средств и методов измерения

Измерением (РМГ 29-99) называется совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, обеспечивающих нахождение соотношения (в явном или неявном виде) измеряемой величины с ее единицей и получение значения измеряемой величины. Результатом измерения является значение величины, полученное путем ее измерения. Основное уравнение измерения: Q = q×[Q], где Q – значение физической величины; q – числовое значение данной физической величины в принятых единицах; [Q] – единица данной физической величины.

Единство измерений – это состояние измерений, характеризующееся тем, что их результаты выражены в узаконенных единицах, размеры которых в установленных пределах равны размерам единиц, воспроизводимых первичными эталонами, а погрешности результатов измерений известны и с заданной вероятностью не выходят за установленные пределы. Без единства измерений невозможно сопоставление результатов измерений, выполненных в разных местах, в разное время, с использованием разных методов и средств измерений.

Для характеристики качества измерений применяют такие термины, как «точность», «правильность», «сходимость» и «воспроизводимость» измерений.

Погрешность измерения – отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины. Погрешность измерений происходит из-за несовершенства метода измерений, непостоянства условий наблюдений, а также из-за недостаточного опыта наблюдателя.

Средство измерений (СИ) по РМГ 29-99 – это техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспринимающее и (или) хранящее единицу физической величины, размер которой принимают неизменным (в пределах установленной погрешности) в течении известного интервала времени. В зависимости от поставленной задачи или от отличительных признаков, имеющихся в средствах измерения, их подразделяют на меры, стандартные образцы, измерительные приборы, измерительные преобразователи, измерительные установки, измерительные системы.

Для измерительных приборов обязательно должны быть нормированы их метрологические характеристики.

По способу определения значений измеряемой величины измерительные приборы подразделяют на две группы: приборы прямого действия и приборы сравнения.

По назначению приборы делятся на универсальные предназначенные для измерения одинаковых физических величин различных объектов, и специализированные, используемые для измерения параметров однотипных изделий (например размеров резьбы или зубчатых колес) или одного параметра различных изделий (например шероховатости или твердости).

Универсальные средства измерений для линейных и угловых измерений в зависимости от конструкции и принципа действия подразделяются на следующие группы: механические; рычажно-механические; оптические; оптико-механические; пневматические; электрические.

Для получения результата измерения средства измерений применяются с помощью определенного метода. Методом измерения (РМГ 29-99) называется прием или совокупность приемов сравнения измеряемой физической величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерений. Метод измерений обычно обусловлен устройством средств измерений. К совокупности относятся: приборы с определенными метрологическими характеристиками, установочные меры или установочные образцовые детали с их точностными характеристиками, температурный режим измерения, базирование измеряемого объекта, характер измерительного контакта, количество и расположение выбранных для измерения точек или участков на поверхности контролируемых объектов, условия отсчета и использования результатов измерения.

Под принципом измерений понимают физическое явление или эффект, положенное в основу измерения.

По способу получения результатов измерения делят на прямые и косвенные, абсолютные и относительные.

Основные методы прямых измерений:

– метод непосредственной оценки основывается на том, что значение измеряемой величины определяют непосредственно по показывающему средству измерений (измерение диаметра отверстия микрометрическим инструментом);

– метод сравнения с мерой – метод измерений, в котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой (измерение рычажной скобой, настроенной по концевым мерам длины).

Метод сравнения с мерой может быть реализован в частных разновидностях, таких как дифференциальный метод, метод совпадений, нулевой метод.

По условиям, определяющим точность результата, измерения делят на три класса:

– эталонные и специальные измерения максимально возможной точности;

– контрольно-поверочные измерения, выполняемые государственными и заводскими измерительными лабораториями;

– технические измерения, выполняемые в процессе производства изделий.

Отличием средств измерений от других технических устройств являются назначение средств измерений (предназначены для получения измерительной информации) и наличие нормированных метрологических характеристик.

Метрологические характеристики СИ – это характеристики свойств средств измерений, оказывающие влияние на результаты измерений и на ее погрешность. Информация о назначении и метрологических характеристиках приведена в документации на средства измерений (в ГОСТе, ТУ, паспорте).

По метрологическим характеристикам средств измерений решается ряд важных для обеспечения единства измерений задач:

· определение погрешности результата измерений (одной из составляющих погрешности измерений является погрешность средств измерений);

· выбор средств измерений по точности в соответствии с известными условиями их применения и требуемой точностью измерений (эта задача является обратной по отношению к задаче определения погрешности измерений);

· сравнение средств измерений различных типов с учетом условий их применения;

· замена одного средства измерений другим, аналогичным;

· оценка погрешности сложных измерительных систем.

Нормированные метрологические характеристики выражаются в форме, удобной для обоснованного решения перечисленных выше задач и одновременно достаточной для простого контроля при поверке или калибровке.

При установлении совокупности нормируемых метрологических характеристик для средств измерений конкретного вида необходимо использовать номенклатуру характеристик, регламентированных государственным стандартом ГОСТ 8.009-84 «ГСИ. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений». Комплексы метрологических характеристик средств измерений следует составлять из характеристик, указанных в стандарте. Из метрологических характеристик средств измерения наибольшее значение имеют следующие [6]: номинальное значение меры; пределы измерений прибора; диапазон показаний; цена деления шкалы; диапазон измерений средства измерений; измерительное усилие прибора; чувствительность средства измерений (различают абсолютную и относительную чувствительность); основная погрешность средства измерений; дополнительная погрешность средства измерений.

При проведении линейных и угловых измерений на результаты измерений значительно влияют внешние условия: температура окружающей среды, атмосферное давление, влажность, вибрация и т.д. С целью практического исключения дополнительных погрешностей при линейно-угловых измерениях необходимо обеспечивать нормальные условия. Нормальные условия измерений устанавливаются в нормативных документах на средства измерений конкретного типа или по их поверке (калибровке).

ГОСТ 8.050-73 регламентирует требования к нормальным условиям выполнения линейных измерений в пределах от 1 до 500 мм и измерений углов с длиной меньшей стороны до 500 мм:

Параметр	Значение
Температура окружающей среды, ^оС
Атмосферное давление, кПа (мм рт. ст.)	101,3 (760)
Относительная влажность окружающего воздуха, %
Ускорение свободного падения, м/с^2	9,8

Допускаемые отклонения от нормального значения составляют для атмосферного давления ±4 кПа (±30 мм рт. ст.) и для относительной влажности воздуха - -18 ÷ +22 %.

Наибольшее влияние на точность измерения оказывает температурная погрешность. В зависимости от допуска и диапазона измеряемых размеров установлены пределы допускаемого отклонения температуры измеряемой детали и рабочего пространства от нормального значения в процессе измерения (табл.1).

Таблица 1

Пределы допускаемого отклонения температуры, объекта измерения и

рабочего пространства от нормального значения в процессе измерения, ^оС

Интервал размеров, мм	Квалитет
		от 1 до 5	от 6 до 8	от 9 до 10
Св. 1 до 18	±0,8	±1,0	±1,5	±3,0	±4,0
Св. 18 до 50	±0,3	±0,5	±1,0	±2,0	±3,0
Св. 50 до 500	±0,2	±0,3	±0,5	±1,0	±2,0

При угловых измерениях пределы допускаемого отклонения температуры объекта измерения и рабочего пространства от нормального значения составляют ±3,5 ^оС.

Время выдержки измеряемой детали и измерительного средства в рабочем пространстве до начала измерений должно быть не менее указанного в табл. 2.

Таблица 2

Дата добавления: 2015-06-04