Меню

Дифференциальный метод измерения характеризуется тем что с помощью измерительного прибора



Метрология

Методы и средства измерений физических величин

Как и чем производят измерения?

В результате измерения определяют числовое значение измеряемой величины, равное отношению измеряемой величины к единице измерения или эталону.
В зависимости от конкретных условий, применяемых измерительных средств и приемов их использования измерения могут производиться различными способами или методами. С точки зрения общих приемов получения результатов измерения различают измерения непосредственные , т. е. прямые и косвенные .

Прямые измерения

При прямых измерениях искомая величина определяется непосредственно показаниями прибора или измерительной шкалы инструмента.
К прямым измерениям относятся измерения длин линейками, штангенинструментом, микрометрами, широкодиапазонными инкрементными измерительными головками с цифровым отсчетом, высотомерами, измерения углов — угломерами и др.

Косвенные измерения

При косвенных измерениях искомая величина (размер или отклонение) определяется по результатам прямых измерений одной или нескольких величин, связанных с искомой величиной определенной функциональной зависимостью, т. е. после определения косвенных величин, влияющих на искомую, определяют искомую величину, используя математические методы вычислений или преобразований.
Примером косвенных измерений могут служить измерения диаметра вала по длине его окружности с помощью рулетки или обкатного ролика, измерения на координатно-измерительных машинах (КИМ) , и др.
На рисунке представлен пример косвенного измерения диаметра вала с помощью рулетки, при этом измеряется длина окружности и с помощью известной зависимости D = L/π определяется ее диаметр.

Прямые измерения более просты и сразу приводят к результату измерения, поэтому они имеют преимущественное распространение в машиностроении.
Однако в ряде случаев прямые измерения не могут быть осуществлены, например, при измерении штангенциркулем расстояния между осями отверстий, при измерениях на КИМ, при измерении валов большого диаметров и др.
Прямые измерения иногда уступают по точности косвенным измерениям, как это имеет место при измерении углов угломерами, погрешности которых в десятки раз превышают погрешности синусных линеек.
Косвенные измерения широко применяют при координатных измерениях, потому что результат измерения всегда получают расчетом по определенным при измерении координатам двух или нескольких точек.

Каждое измерение может производиться абсолютным или относительным методом .

Абсолютный метод измерения

При абсолютном методе весь измеряемый размер определяется непосредственно по показаниям прибора. В настоящее время большинство приборов и инструментов измеряют абсолютным методом – штангенинструмент, микрометры, широкодиапазонные индикаторы и преобразователи, высотомеры, КИМ, угловые энкодеры и др.

Относительный метод измерения

Относительный (сравнительный) метод измерения дает только отклонение размера от установочной меры или образца, по которым прибор был установлен на ноль. Определение размера в этом случае производится алгебраическим суммированием размера установочной меры и показаний прибора при измерении.

Приборы для относительных измерений требуют дополнительной затраты времени для предварительной настройки прибора по установочной мере, что существенно снижает производительность измерений при небольших партиях проверяемых деталей. Снижение производительности становится несущественным, если после настройки прибором производят большое число измерений.
Приборы для относительных измерений в ряде случаев позволяют получить более высокую точность, а при измерении больших партий деталей и более высокую производительность контроля, благодаря удобству отсчета отклонений размера по шкале прибора.

Относительный метод измерения применяется на контрольных приспособлениях и автоматах, в приборах активного контроля.

Кроме того, методы измерения делятся на комплексные и дифференцированные .

Комплексный метод измерения

Комплексный метод измерения заключается в сопоставлении действительного контура проверяемого объекта с его предельными контурами, определяемыми величинами и расположением полей допусков отдельных элементов этого объекта.
Комплексный метод измерения обеспечивает проверку накопленных погрешностей взаимосвязанных элементов объекта, ограниченных суммарным допуском. Этот метод измерения является наиболее надежным с точки зрения обеспечения взаимозаменяемости и обычно осуществляется проходными калибрами, сконструированными по принципу подобия.
Примером комплексного метода измерения может служить проверка резьбы гайки проходной резьбовой пробкой.

Дифференцированный метод измерения

Дифференцированный метод измерения сводится к независимой проверке каждого элемента отдельно. Этот метод не может непосредственно гарантировать взаимозаменяемости изделий.
Например, при дифференцированной проверке среднего диаметра, шага и половины угла профиля резьбы необходимо дополнительно подсчитать приведенный средний диаметр резьбы, включающий отклонения перечисленных выше элементов резьбы, и убедиться, что он находится в заданных пределах.

Комплексный метод измерения применяется преимущественно при проверке изделий, а дифференцированный метод — при проверке инструментов, настройке станков и при выявлении причин размерного брака изделий.

При проверке изделий предельными калибрами обычно сочетаются комплексные и дифференцированные методы измерений.
Каждый из перечисленных выше методов измерения может осуществляться контактным или бесконтактны м способом.

Контактный метод измерения

Контактный метод измерения осуществляется путем непосредственного соприкосновения измерительных поверхностей (наконечников) прибора или инструмента с поверхностью контролируемого объекта.

Бесконтактный метод измерения

Бесконтактный метод измерения характеризуется отсутствием измерительного контакта прибора с проверяемым объектом (например, при пневматическом методе измерения, при измерении на проекторах, микроскопах, лазерных приборах, лазерных итерферометрах и т.п.) .
В последнее время получил большое распространение бесконтактный метод измерения с помощью лазерного сканирования, в том числе 3D сканирования и лазерных триангуляционных измерениях.

Читайте также:  Измерение с учетом погрешности примеры

Измерительные средства

Измерительные средства, применяемые в металлообрабатывающей промышленности, можно разделить на три основные группы:

  • меры и калибры;
  • универсальные инструменты и приборы, специальные средства измерений — контрольные приспособления, контрольные автоматы, приборы активного контроля;
  • координатно-измерительные машины.

Мерами называются средства измерения, служащие для воспроизведения одного или нескольких известных значений данной величины.

Калибрами называются меры, служащие для проверки правильности размеров, форм и взаимного расположения частей изделия.
Калибры долгое время являлись одними из наиболее распространенных измерительных средств, но с повышением точности металлообработки, распространением станков с ЧПУ, появлением индикаторов, электронных приборов и инструментов с цифровым отсчетом и КИМ применение калибров существенно снизилось.

Универсальные инструменты и приборы служат для определения значений измеряемой величины.
Они различаются по конструктивным признакам, по целевому назначению, по степени механизации, пределам измерения, цене деления аналогового или цифрового отсчета и прочим показателям.

Классификация средств измерения

Универсальные измерительные инструменты и приборы классифицируются по конструктивным признакам на:

  • механические инструменты, снабженные штриховой шкалой и нониусом — штангенинструменты и (штангенциркули, штангенглубиномеры, штангенрейсмасы и др.) и универсальные угломеры;
  • электронные штангенинструменты с цифровым отсчетом (штангенциркули, штангенглубиномеры, штангенрейсмасы) ;
  • микрометрические инструменты, основанные на применении микропар (микрометры, микрометрические нутромеры, глубиномеры и др.) ;
  • электронные микрометрические инструменты с цифровым отсчетом (микрометры, нутромеры, глубиномеры и др.) ;
  • механические индикаторы со шкалой и стрелкой;
  • электронные индикаторы с цифровым отсчетом;
  • оптические приборы (длиномеры, интерферометры, проекторы, микроскопы, лазерные приборы и др.) ;
  • индуктивные приборы;
  • широкодиапазонные приборы (емкостные, индуктивные и фотоэлектрические) ;
  • пневмоиндуктивные приборы;
  • высотомеры;
  • координатно-измерительные машины (КИМ) .

Кроме того, существуют специальные приборы — контрольные приспособления, контрольные автоматы и приборы активного контроля, предназначенные для контроля одной или нескольких однотипных деталей после их обработки на станке или в процессе обработки.

По числу одновременно проверяемых размеров приборы разделяются на одномерные и многомерные.
По установившейся на производстве терминологии простейшие измерительные средства — калибры, линейки, штангенинструмент, микрометры, уровни — именуются измерительным инструментом.

Источник

Дифференциальный метод измерений

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969—1978 .

Смотреть что такое «Дифференциальный метод измерений» в других словарях:

дифференциальный метод измерений — дифференциальный метод Метод измерений, при котором измеряемая величина сравнивается с однородной величиной, имеющей известное значение, незначительно отличающееся от значения измеряемой величины, и при котором измеряется разность между этими… … Справочник технического переводчика

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ МЕТОД ИЗМЕРЕНИЙ — (разностный метод), метод измерений, в к ром определяют разность между измеряемой и известной физ. величинами. Известную величину чаще всего воспроизводят при помощи меры. Если разность между измеряемой и известной величинами мала, то погрешность … Физическая энциклопедия

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ МЕТОД ИЗМЕРЕНИЙ — разностный метод, один из вариантов метода сравнения с мерой. Дифференциальный метод измерения превращается в нулевой метод измерения, если разность между измеряемой величиной и мерой доводят до нуля … Большой Энциклопедический словарь

дифференциальный метод измерений — разностный метод, один из вариантов метода сравнения с мерой. Дифференциальный метод измерений превращается в нулевой метод измерений, если разность между измеряемой величиной и мерой доводят до нуля. * * * ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ МЕТОД ИЗМЕРЕНИЙ… … Энциклопедический словарь

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ МЕТОД ИЗМЕРЕНИЙ — разностный метод, один из вариантов метода сравнения с мерой. Д. м. и. превращается в пулевой метод измерений, если разность между измеряемой величиной и мерой доводят до нуля … Естествознание. Энциклопедический словарь

РАЗНОСТНЫЙ МЕТОД ИЗМЕРЕНИЙ — (см. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ МЕТОД ИЗМЕРЕНИЙ). Физический энциклопедический словарь. М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983 … Физическая энциклопедия

ДРОБНЫХ ШАГОВ МЕТОД — метод построения экономичных (в смысле числа операций) устойчивых разностных схем для решения дифференциальных уравнений математич. физики. При увеличении размерности задачи число операций для получения численного решения растет как вследствие… … Математическая энциклопедия

СРАВНЕНИЯ С МЕРОЙ — метод измерения, общее название методов измерений, в которых измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой (см. МЕРЫ), при этом погрешность результата измерений обусловлена в основном незначительной погрешностью меры. К таким… … Энциклопедический словарь

Измерение — У этого термина существуют и другие значения, см. Измерение (значения). Измерение совокупность операций для определения отношения одной (измеряемой) величины к другой однородной величине, принятой за единицу, хранящуюся в техническом… … Википедия

Измерение (физика) — Измерение совокупность операций для определения отношения одной (измеряемой) величины к другой однородной величине, принятой за единицу, хранящуюся в техническом средстве (средстве измерений). Получившееся значение называется числовым значением… … Википедия

Читайте также:  Измерение кпд электрического нагревателя

Источник

Дифференциальный метод

Дифференциальный метод представляет собой метод сравнения с мерой, в котором измеряемая величина сравнивается с однородной величиной, имеющей известное значение, незначительно отличающееся от значения измеряемой величины, при котором измеряется разность между этими двумя величинами. На рис. 4.2. показана функциональная схема дифференциального метода.

Здесь мера имеет постоянное значение Х, разность измеряемой величины Х и меры Х, т.е. e = Х – Х, не равна ну­лю и измеряется измерительным прибором. Результат измерения на­ходится как

То обстоятельство, что здесь измерительный прибор измеряет не всю величину Х, а только её часть e позволяет уменьшить влияние на результат измерения погрешности измерительного прибора, причем влияние погрешности измерительного прибора тем меньше, чем меньше разность e.

Действительно, при измерении напряжения U = 97 В вольтметром непосредственной оценки с пределом измерения 100 В и допущенной относительной погрешности измерения этого напряжения 1 % мы получаем абсолютную погрешность измерения D1= 97 × 0,01 = 0,97 » 1 В. Если же мы будем измерять это напряжение дифференциальным методом с использованием образцового источника напряжения U = 100 В, то разность напряжений U – U = (97–100) В = – 3 В мы можем измерить вольтметром с пределом измерения всего 3 В. Пусть относительная погрешность измерения этого напряжения будет также равна 1 %. Это даёт абсолютную погрешность измерения напряжения 3 В, равную D2 = 3 × 0,01 = 0,03 В. Если эту погрешность привести к измеряемому напряжению U, мы получим относительную погрешность измерения напряжения, равную D2/U = 0,03/97 » 0,0003 (0,03 %), т.е. приблизительно в 30 раз меньше, чем при измерении напряжения U методом непосредственной оценки. Это увеличение точности измерения произошло потому, что в первом случае прибором была измерена почти вся величина с относительной погрешностью в 1 %, а во втором случае измеряется не вся величина, а только её 1/30 часть.

В этих расчетах не учитывалась погрешность меры, кото­рая полностью входит в результат измерения. Следовательно, при малых разностных величинах e точность измерения дифферен­циальным методом приближается к точности измерения нулевым ме­тодом и определяется лишь погрешностью меры. Кроме того, диф­ференциальный метод не требует меры переменной величины.

В приведенном примере измерения напряжения дифферен­циальным методом использовалось непосредственное сравнение.

Метод совпадений

Метод совпадений (или метод ²нониуса²) представляет собой метод сравнения с мерой, в котором разность между измеряемой величи­ной и величиной, воспроизводимой мерой, измеряют, используя совпадение отметок шкал или периодических сигналов.

Этот метод применяется в тех случаях, когда измеряемая величина меньше цены деления заданной меры. При этом применяются две меры с разными ценами деления, которые отлича­ются на размер оцениваемого разряда отсчетов.

Пусть имеем одну калиброванную меру с ценой деления Dxk1 и изме­ряемую величину Dx, которая меньше цены деления. В этом случае исполь­зуют вторую меру с ценой деления Dxk2. Таким образом, если чувствитель­ность необходимо увеличить в п раз, то соотношение между ними будет иметь вид

Измеряемую величину Dx устанавливают между нулевыми отметками мер и находят число Nx, равное номеру совпавших делений мер (рис. 4.3.).

В этом случае справедливо соотношение Nx× Dxk1 = Dx + Nx× Dxk2, откуда Dx = Nx× (Dxk1–Dxk2) = Nx× (Dxk1 – 0,9 × Dxk1) = Nx × 0,1 × Dxk1.

Примером измерения методом совпадения может служить измерение длины детали с помощью штангенциркуля с нониусом. Другим примером может служить измерение частоты вращения детали с помощью мигающей лампы стробоскопа: наблюдая положение метки на вращающейся детали в моменты вспышек лампы, по частоте вспышек и смещению метки, определяют частоту вращения детали.

4.5. Метод замещения

Метод замещения есть метод сравнения с ме­рой, в котором измеряемую величину замещают мерой с известным значением величи­ны.

Функциональная схема метода замещения изображена на рис. 4.4.

В нем используется измерительный прибор непосредственной оцен­ки.

Техника измерения состоит в следующем. Сначала на вход из­мерительного прибора подают измеряемую величину Х и отмечают показания прибора (отсчет) Y1. После этого вместо измеряемой величины на тот же самый вход прибора (это очень существенно) подают величину Х, воспроизводимую мерой. В этом случае показание прибора становится равным Y2. Изменяя величину, воспроизводимую мерой, добиваются равенства показаний, т.е. Y1 = Y2. При этом можно утверждать, что Х = Х независимо от погрешности измерительного прибора. Действительно, в первом случае получаем Y1 = X + D1, где D1 – погрешность измерительного прибора при получении счета Y1.

При воздействии на прибор меры

Здесь D2 – погрешность измерительного прибора при получении счета Y2.

Поскольку мы добиваемся одинаковых показаний (Y1 = Y2), а интервал времени между двумя измерениями невелик, то на одной и той же отметке шкалы прибора погрешность одинакова, т.е. D1 = D2. Следовательно, из равенства Y1 = Y2 или X + D1 = X + D2 вытекает, что Х = Х0.

Исключение погрешности измерительного прибора из результата измерений является новым достоинством метода замещения.

Читайте также:  Как измерить ширину спиц

Таким образом, методом замещения можно осуществить точное измерение, имея прибор с большой погрешностью. Очевидно, что точность измерения методом замещения определяется погрешностью меры. Но при более строгом подходе к методу замещения следует учитывать два обстоятельства.

Во-первых, здесь сравнение разновременное, а за время между двумя измерениями погрешность измерительного прибора может несколько измениться, так что равенство D1 = D2 несколько нарушится. Теперь становится ясно, почему измеряемая величина и мера должны подаваться на один и тот же вход прибора. Это, прежде всего, связано с тем, что погрешность измерительного прибора на разных входах даже при одинаковых показаниях может быть разной!

Во-вторых, метод замещения сводится к получению одинаковых показаний прибора. Само равенство показаний может быть ус­тановлено с конечной точностью. А это также ведет к погрешности измерения. Точность установления равенства показаний будет больше в приборе, обладающем большей чувствительностью.

Следовательно, при измерении методом замещения можно использовать пусть не точный, но зато чувствительный и быстродействующий прибор. Тогда остаточная погрешность, обусловленная измерительным прибором, будет невелика.

Метод замещения является самым точным из всех известных методов и обычно используется для проведения наиболее точных (прецизионных) измерений.

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Дифференциальный метод — измерение

Дифференциальный метод измерений заключается в том, что на измерительный прибор воздействует разница измеряемой величины и величины, размер которой воспроизводится мерой. [1]

Дифференциальный метод измерения предполагает сравнение измеряемой величины с некоторой образцовой величиной и измерение разности между этими величинами. [2]

Дифференциальный метод измерения относится к числу методов, выполняемых при помощи комплексных и элементарных средств измерений. Разность АХ измеряется комплексным средством измерения. [3]

Дифференциальный метод измерения , в котором непосредственно оценивается измерительными приборами разность между известными значениями величины или разность между двумя неизвестными значениями ее, если по условиям эксперимента интерес представляет сама разность. Примерами таких измерений могут служить измерения перепада температур в двух сечениях потока жидкости или газа при помощи дифференциальной термопары, измерение перепада давления дифференциальным манометром. [4]

Дифференциальный метод измерения реализован в ряде цифровых вольтметров, выпускаемых серийно. [5]

Дифференциальный метод измерения обеспечивает большую точность и может служить для контроля химических процессов, протекающих в рабочей ячейке. [7]

Дифференциальный метод измерений состоит в том, что измеряемая величина сравнивается с известной величиной и полученная разность отсчитывается измерительным прибором. Примером измерения дифференциальным методом может служить измерение частоты ге-теродинированием, когда измеряемая частота сравнивается с образцовой известной частотой, а полученная разностная частота отсчитывается по шкале электронного частотомера или генератора звуковой частоты. [8]

Дифференциальный метод измерения кинетики адсорбции был разработан нами в 1953 г. до опубликования статьи Кармана [1, 2], где описывается методика измерений кинетики адсорбции одного вещества, основанная на аналитичном принципе. [9]

Применение дифференциального метода измерений устраняет погрешность плотномера за счет колебаний уровня контролируемой среды. Повышенная точность измерения достигается путем расширения шкалы прибора за счет подавления балластного перепада давления. [10]

При дифференциальном методе измерений раствором сравнения является один из растворов эталонного ряда, оптическая плотность которого достаточно высока и в то же время близка к оптической плотности исследуемого раствора. Светопоглощение раствора сравнения условно принимается равным нулю. [11]

При дифференциальном методе измерения ( рис. 4) за контролируемым изделием симметрично оси, вдоль которой распространяется излучение, размещают выносной блок с двумя детекторами. По соответствующей схеме сравниваются качества двух объемов контролируемого изделия. При идентичных параметрах каналов измерения в двухканальном дефектоскопе с использованием вычитающей схемы детерминированные погрешности взаимно уничтожаются. [13]

При дифференциальном методе измерений разность между измеряемым и компенсирующим напряжениями уменьшается до некоторого значения, которое измеряется показывающим прибором. Очевидно, что для этой цели необходим прибор с потенциальным входом — милли — или микровольтметр. Причем входное сопротивление его должно быть достаточно велико, чтобы он не шунтировал высокоомные цепи потенциометра. Магнитоэлектрические гальванометры в этом случае малопригодны, так как их чувствительность к напряжению зависит от сопротивления внешней цепи, что вызывает необходимость индивидуальной градуировки. Чаще всего применяются микровольтметры с фотогальванометрическими или полупроводниковыми усилителями ( гл. В последнем случае результат измерения получается как сумма отсчетов по измерительным декадам потенциометра и по шкале микровольтметра. В современных потенциометрах микровольтметры встраивают в корпус потенциометра, а его предел измерения выбирается таким образом, чтобы цена деления микровольтметра была в десять раз меньше значения напряжения одной ступени младшей декады потенциометра. В этом случае отсчет по шкале микровольтметра является как бы продолжением отсчета по измерительным декадам. [14]

При дифференциальном методе измерения на измерительный прибор ( не обязательно прибор сравнения) подается непосредственно разность измеряемой величины и величины, воспроизводимой мерой. [15]

Источник