Погрешность измерения

Выше было сказано, что измерение — это процесс, в котором специальным средством выявляют величи­ну объекта измерения. Очевидно, что при выполнении измерения неизбежно возникают погрешности различ­ной величины.

Погрешность измерения — это отклонение результата измерения L _и от действительного значения измеряемой величины L _д определяемое по формуле

Δ = L _и - L _д, где Δ - погрешность измерения.

В машиностроении погрешность измерения Δ так­же определяют как разность между результатом измерения L _и и действительным размером L _д измеряемой величины. Напомним, что действительным размером L _д признается размер, полученный путем измерения, выполненного с допустимой погрешностью. Дей­ствительное значение измеряемой величины по мере совершенствования средств измерений и повышения их точности стремится к истинному значению, которое теоретически свободно от погрешностей. Величины допустимых погрешностей измерений установлены ГОСТ 8.051—81 в зависимости от величины номи­нального размера и допуска измеряемого размера (см. табл. 4.2).

В машиностроительном производстве погрешность измерения следует рассматривать как суммарную (полную) погрешность всего процесса измерении, складывающуюся на нескольких составляющих погрешностей. Из довольно значительного числа этих погрешностей наиболее существенно влияют на сум­марную (полную) погрешность измерения следующие составляющие:

1) инструментальная погрешность, ее чаще назы­вают погрешностью средства измерений;

2) погрешность, вносимая в процесс мерами или образцами;

3) погрешность, возникающая от измерительного усилия при контактном измерении;

4) погрешности, возникающие из-за термического расширения (сжатия) объекта измерения или средства измерений при отклонениях температуры в процессе измерения;

5) субъективные погрешности человека, выполня­ющего процесс измерения.

От правильности выполнения измерения значи­тельно зависит качество изготовления машиностроительной продукции, поэтому рассмотрим составляющие погрешности измерения подробнее.

Инструментальная погрешность (погрешность средства измерений) — это разность между показа­нием средства измерений и действительным размером измеряемого объекта. Чаще всего эта погрешность вносит самый большой вклад в погрешность измерения. Именно поэтому за всеми средствами измерений проводится контроль как после их изготовления или ремонта, так и во время их эксплуатации.

Такой контроль принято называть поверкой средств измерений. При проведении поверки опреде­ляют работоспособность поверяемого средства и его инструментальную погрешность, при этом выясняют, находится ли она в пределах нормы, установленной для данного средства измерений.

Выполняют поверку специальные органы метрологической службы — измерительные лаборатории н их поверочные пункты. Работника этих органов, лнчно проводящие поверку, называются поверителями. Если в результате поверки данное средство измерений оказывается годным, т. е. оно работает исправно и его погрешность находится в пределах нормы, то на него выписывается документ о положительных ре­зультатах поверки — аттестат. Если же нет, то дан­ное средство измерений изымается из применения. Свидетельство годного средства измерений хранится в его футляре и свидетельствует о его годности до даты следующей поверки по специальному графику. Если срок прошел и очередную поверку не произве­ли, то при контроле органом метрологической службы данное средство измерений объявляется незаконным, а его аттестат недействительным.

Все эти мероприятия проводят для создания и обеспечения единства измерений. Единство измере­ний — это такое состояние всех измерений в стране, при котором их результаты выражаются в узаконен­ных единицах и имеют нормируемую точность. Для обеспечения единства измерений в нашей стране соз­дана Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ), состоящая из большой группы ГОСТов. Комплекс этих стандартов имеет номера, начинающиеся с цифры «8» и точки после нее.

Погрешности мер или образцов, используемых при установке средства измерений на размер со своими знаками, входят в погрешность каждого измерения. Чем выше точность изготовления объекта измерения (чем меньше допуск), тем опаснее отклонение меры, используемой при установке средства измерений. В случаях особо высоких точностей обработки приме­няют меры или образцы, снабженные аттестатами, в которых указаны действительные размеры меры или образца, выявленные путем измерения со значительно меньшей погрешностью измерения, чем интересующий нас объект измерения.

Погрешность, возникающая от измерительного усилия при контактном измерении. Под действием из­мерительного усилия в самом средстве измерений и на поверхности объекта измерения возникают дефор­мации. Чем больше эти деформации, тем больше по­грешность измерения. Значительные погрешности из­мерения возникают в результате неправильно выбранного измерительного усилия для деталей из мяг­ких материалов.

Погрешность, возникающая из-за термического расширения (сжатия) объекта измерения и средства измерений при отклонении температуры среды, в ко­торой производит процесс измерения от нормальной. Для единства измерений установлено, что линейные размеры необходимо измерять при температуре + 20°С. Эту температуру и называют нормальной. В условиях реального производства помещение цеха, изготовляемая деталь и средство измерений могут иметь разную температуру, отличающуюся от нор­мальной и изменяющуюся во времени. Эти отклоне­ния от нормальной температуры приводят к теплово­му расширению или сжатию измеряемой детали и средства измерений, а следовательно, и к увеличению погрешности измерения.

Субъективные погрешности человека, выполняю­щего измерения, разделяют на три группы: ошибки при действиях, ошибки при наблюдении и профессио­нальные ошибки.

Ошибки при действиях: неточное совмеще­ние реперов (или шкалы) с измеряемым размером при настройке средства измерений на размер по КМД или образцам возникают ошибки подбора КМД в блок, ошибки установки на нуль, ошибки при за­креплении средства измерений в установленном по­ложении; при контакте чувствительного элемента средства измерений с поверхностью объекта возмож­но завышение или занижение измерительного усилия.

Ошибки при наблюдении: ошибки отсчета при оценке точности совпадении стрелки или штриха нониуса с делением шкалы и его знаком.

Профессиональные субъективные погрешности — это ошибки исполнителя, вызванные его недостаточным умением. Исполнители малой ква­лификации вносят значительные субъективные по­грешности измерения, из-за чего резко возрастают суммарные (полные) погрешности всего процесса измерения.

Предельные значения полных погрешностей измерения.

Для средств измерений, выпускаемых промышленностью и применяемых в машиностроении для из­мерения линейных размеров, специальными исследованиями выявлены предельные значения полных погрешностей измерения. Эти погрешности опублико­ваны в директивно-методических указаниях Госстан­дарта под названием РДМУ 98-77. Часть из них при­ведена в табл. 4.3 и 4.4.

Контрольные вопросы

1. Какая разница между прямым и косвенным измерениями¹

2. В чем сущность метода непосредственной оценки и метода сравнения с мерой?

3. Что такое погрешность измерения и какие составляющие определяют ее величину?

4. Что такое поверка средств намерений?

5. Перечислите субъективные погрешности измерения, вно­симые исполнителем.

Дата добавления: 2014-01-07