Меню

Для чего нужны технические измерения



Что такое технические и метрологические измерения?

Технические измерения обычно используются в ходе контроля при изготовлении изделий, технологических процессов. Например, измерение давления пара в котле при помощи манометра. Обычно они выполняются с помощью рабочих средств измерений. Погрешность результата технических измерений оп­ределяется характеристиками используемых рабочих средств (изме­рения, выполняемые в процессе производства на предприятиях, испы­тательных станциях, в измерительных лабораториях и т. д.).

Метрологические измерения предназначаются для воспроизведения единиц физических величин или для передачи их размера рабочим средствам измерений. В ходе их выполнения используются эталоны или образцовые средства измерений.

По условиям, определяющим точность результата, они подразделяются на измерения максимально достижимой точности (эталонные, фи­зических констант и сред, например абсолютного значения ускоре­ния свободного падения) и контрольно-поверочные измерения. Во втором случае погрешность не должна превышать некоторое заданное значение (измерения, выпол­няемые лабораториями государственных и ведомственных метроло­гических служб).

Источник

Основы технических измерений

Измерения физических величин, проводимые опытным путем с помощью определенных методов и средств, называются техническими измерениями. .

Техническое измерение может быть:

— прямое, при котором числовое значение определяемой величины находят непосредственно из опытных данных (например, измерение температуры термометром, размера-линейкой и др.);

— косвенное, при котором числовое значение определяемой величины находят на основании известной зависимости между этой величиной и величиной, подвергаемой прямому измерению;

— абсолютное, основанное на прямых измерениях одной или нескольких основных величин;

— относительное, основанное на измерении величины, относящейся к одноименной величине, принимаемой за единицу.

В машиностроении к техническим измерениям относят лишь линейные и угловые, т. е. измерения геометрических параметров деталей, сборочных единиц и изделий; отклонения расположения и формы, волнистость и шероховатость поверхностей.

Научной основой технических измерений является метрология (ГОСТ 16263—70), в которой рассматриваются общая теория измерений, единицы физических величин и их системы, методы и средства измерений, методы определения точности измерений, основы обеспечения единства измерений и единообразия средств измерений, эталоны и образцовые средства. Все единицы физических величин определены Международной системой единиц (СИ), которая принята в СССР и других странах и содержит шесть основных и 58 производных единиц (ГОСТ 8.057—80).

Для воспроизведения и хранения единиц величин применяют эталоны, утвержденные в качестве исходных для страны. Так, для метра введен световой эталон, а именно 1650763,73 длин волн в вакууме излучения, соответствующего переходу между уровнями атома криптона-86.

Передача единиц величин от эталона к рабочим средствам измерений осуществляется по ступенькам образцовых мер и измерительных приборов: государственные эталоны — рабочие эталоны (ГОСТ 8.372— 80), образцовые средства измерений — рабочие средства измерений (ГОСТ 8.382—80). Точность образцовых мер и измерительных приборов понижается от ступеньки к ступеньке в 2—4 раза.

В соответствии с поверочной схемой средства измерений периодически подвергаются поверке, которая заключается в определении метрологическим отделом погрешностей средств измерений и установлении их пригодности к применению. Цель метрологической службы заключается в обеспечении единства измерений. Комплекс стандартов, регламентирующий пределы допускаемых погрешностей, методику проведения работ по оценке и обеспечению точности измерений, называется Государственной системой обеспечения единства измерений

Важную роль в технических измерениях играют технические средства измерений. Средства измерений общего назначения можно подразделить на три основные группы: меры; калибры; универсальные измерительные приборы и инструменты.

Меры предназначены для передачи размера единицы длины, проверки и градуировки средств измерений, для точных измерений и гочной разметки. К ним относятся плоскопараллельные концевые меры длины (плитки) и угловые меры.

Калибры представляют собой тела и устройства, предназначенные для контроля (нахождения) в заданных границах размеров, взаимного расположения поверхностей и формы деталей. К ним относятся гладкие предельные калибры (скобы и пробки), резьбовые калибры (резьбовые кольца, скобы и пробки) и др.

Универсальные измерительные приборы и инструменты, показывающие доступную для непосредственного визуального наблюдения измерительную информацию, подразделяют на механические, оптические, пневматические и электрические

Совокупность средств измерений (мер, приборов, преобразователей) и вспомогательных устройств, соединенных между собой каналами связи, называется измерительной системой. Она предназначена для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для автоматической обработки, передачи или использования в автоматических системах управления. Универсальные измерительные приборы и инструменты предназначены для определения действительных размеров.

Механические приборы и инструменты в зависимости от устройства измерительной цепи имеют следующие разновидности:

— простейшие инструменты — лекальные, синусные и измерительные линейки, поверочные плиты (для контроля плоскости), поверочные угольники 90°, образцы шероховатости поверхности;

— штангенинструменты и нониусные угломеры — штангенциркуль (измерение наружных и внутренних размеров), штангенглубиномер (измерение пазов и высот выступов) и др.;

— пружинные приборы — микрокатор ИГП, микатор ИПМ, мини-катор ИРП, предназначенные для относительных измерений размеров, отклонений расположения формы поверхностей;

— микрометрические приборы—микрометр, микрометрический нутромер, применяемые в основном для измерения толщины листов и труб;

— зубчатые приборы — часовые индикаторы ИЧ и ИТ, предназначенные для относительных измерений наружных размеров, отклонений формы и расположения поверхностей;

— рычажно-зубчатые приборы — рычажная скоба СР (пассаметр), индикаторы ИРБ, ГИРБ2 и ИРТ, а также индикаторный нутромер, предназначенный для измерения отверстий;

рычажно-зубчатые микрометрические инструменты — рычажный микрометр MP (для измерения наружных размеров и параметров зубчатых колес).

Каждый универсальный инструмент и прибор характеризуется назначением, принципом действия, особенностями конструкции и метрологическими показателями.

Основной постулат метрологии. Порядок проведения измерений

Измерение (сравнение неизвестного с известным) происходит под влиянием множества случайных и неслучайных, аддитивных (прибавляемых) и мультипликативных (умножаемых) факторов, точный учёт которых невозможен, а результат совместного воздействия непредсказуем.

Основной постулат метрологии — отсчёт – является постоянным, но случайным числом.

Существуют следующие виды поверок:

— Первичная поверка — проводится для средств измерений утвержденных типов при выпуске их из производства, после ремонта, при ввозе из-за границы. При утверждении типа средств измерений единичного производства на каждое из них оформляется сертификат об утверждении типа; первичную поверку данные средства измерений не проходят.

— Периодическая поверка проводится для средств измерений, находящихся в эксплуатации, через определённые межповерочные интервалы. Необходимость поверки обусловлена возможностью утраты измерительным средством метрологических показателей из-за временных и других воздействий.

Периодичность поверки зависит от временной нестабильности метрологических характеристик (метрологической надёжности), интенсивности эксплуатации и важности результатов, получаемых с помощью средств измерений.

— Внеочередная поверка проводится: при необходимости подтверждения пригодности средства измерений к применению; в случае применения средства измерений, в качестве комплектующего по истечении половины межповерочного интервала; в случае повреждения клейма или утери свидетельства о поверке; при вводе в эксплуатацию после длительной консервации (более одного межповерочного интервала); при отправке средств измерений потребителю после истечения половины межповерочного интервала.

— Экспертная поверка проводится при возникновении разногласий по вопросам, относящимся к метрологическим характеристикам, исправности средств измерений и пригодности их к применению.

— Инспекционная поверка выполняется в рамках государственного надзора или ведомственного контроля, для контроля качества первичных или периодических поверок и определения пригодности средств измерений к применению.

Тема 9. Государственная система обеспечения единства измерений

План

9.3.Калибровка средств измерений

Базовые стандарты

Аббревиатура СКС — структурированные кабельные системы — уже настолько распространена, что не требует пояснений для большинства пользователей персональных компьютеров. Под этим термином понимают телекоммуникационную инфраструктуру зданий или, другими словами, среду передачи любых слаботочных сигналов в пределах (комплекса) жилых, офисных и промышленных зданий.

Эта стандартизованная основа локальных компьютерных и офисных телефонных сетей завоевывает все большее признание благодаря ряду преимуществ — универсальности, удобству эксплуатации и надежности. Успех данной технологии зависит в немалой степени от организаций, развивающих, внедряющих и использующих СКС, и, в том числе, от организаций стандартизации.

Разработку общепризнанных стандартов СКС ведут в США, в Европейской и Международной организациях стандартизации.

В средине 80-х годов ряд компаний, представляющих телекоммуникационную и компьютерную индустрию США, выступили с инициативой разработки стандартов кабельной инфраструктуры зданий. В рамках Ассоциации электронной промышленности (EIA) было создано несколько рабочих групп. Проект Инженерного комитета TR-41, получил название TR-41.8. Комитет учредил несколько рабочих групп по следующим направлениям стандартизации:

TR-41.8.1 Рабочая группа кабельной проводки коммерческих и промышленных зданий;

TR-41.8.2 Рабочая группа кабельной проводки жилых зданий и малых офисов;

TR-41.8.3 Рабочая группа телекоммуникационных каналов и помещений / Администрирования;

TR-41.8.4 Рабочая группа магистралей жилых зданий и малых офисов;

TR-41.8.5 Рабочая группа определений;

TR-41.7.2 Рабочая группа по заземлению и электрическим соединениям;

TR-41.7.2 Рабочая группа по рекомендациям электромагнитной совместимости.

Технические комитеты Ассоциации электронной промышленности (EIA) и координационные комитеты Правления EIA разрабатывают стандарты совместно. Члены комитетов работают добровольно без какой-либо компенсации. Компании, которые они представляют, не обязательно являются членами Ассоциации. Таким образом, принятые документы являются результатом договоренности заинтересованных специалистов и отражают их разносторонний опыт, в данной области, имеющийся к моменту утверждения стандартов.

В 1998 году Сектор телекоммуникаций Ассоциации электронной промышленности был преобразован в Ассоциацию телекоммуникационной промышленности (TIA), подчиняющуюся Техническому совету. Став независимой организацией, Ассоциация продолжает осуществлять деятельность по стандартизации совместно с Ассоциацией электронной промышленности (EIA). Эти организации представлены в названиях стандартов как ANSI/TIA/EIA.

ANSI/TIA/EIA пересматривает большинство стандартов каждые пять лет. В результате стандарты могут быть подтверждены, дополнены или изменены. Изменения, которые предполагается внести, направляются Председателю комитета или в секретариат ANSI/TIA/EIA.

Международные организации стандартизации

Международная организация стандартизации (ISO) и Международная электротехническая комиссия (IEC) образуют орган стандартизации, признанный во всем мире. Национальные организации — члены ISO и IEC принимают участие в разработке стандартов в составе Технических комитетов. Комитеты, созданные отраслевыми организациями, взаимодействуют друг с другом в смежных областях. В совместной работе принимают участие другие международные, правительственные и неправительственные организации.

Международная организация стандартизации и Международная электротехническая комиссия учредили Объединенный технический комитет ISO/IEC JTC 1, специализирующийся в области информационных технологий. Проекты международного стандарта, одобренные Объединенным техническим комитетом, передаются в национальные организации стандартизации для голосования. Для принятия стандарта требуется не менее 75% голосов.

Европейские организации стандартизации

Европейский комитет стандартизации электротехники (CENELEC) действует регионально в тесной координации с Международной организацией стандартизации. Страны, входящие в CENELEC, принимают европейские стандарты в качестве национальных без каких-либо поправок. Европейские стандарты публикуются на трех официальных языках — английском, французском и немецком. Переводы на другие языки, сделанные членами CENELEC, и заверенные в Центральном секретариате, получают статус официальных версий.

Базовые стандарты СКС

Базовыми стандартами структурированных кабельных систем являются: ANSI/TIA/EIA-568-А. Стандарт телекоммуникационных кабельных систем коммерческих зданий. Октябрь 1995 года; ISO/IEC 11801. Информационные технологии. Структурированная кабельная система для помещений заказчиков. Июль 1995 года; EN 50173:1995. Информационные технологии. Структурированные кабельные системы. Июль 1995 года.

Стандарты призваны служить общественным интересам, устраняя недопонимание между производителями и потребителями, обеспечивая взаимозаменяемость и универсальное качество продукции наряду с ее доступностью и грамотным использованием. Стандарты телекоммуникационной инфраструктуры зданий должны обеспечить работу разнотипного оборудования любых производителей, создание кабельных системы на этапе строительства зданий и их длительную эксплуатацию.

Стандарт ANSI/TIA/EIA-568-А заменил ANSI/TIA/EIA-568, действовавший с июля 1991 года. В новую редакцию вошли дополнения, принятые в форме технических бюллетеней: EIA/TIA TSB 36, TIA/EIA TSB 40 и TIA/EIA TSB 40а. Бюллетени содержали параметры категорий 3, 4 и 5 для кабелей типа незащищенная витая пара (UTP) и разъемов. В стандарт добавлены спецификации Проекта TSB 53 защищенной кабельной системы с волновым сопротивлением 150 ом, многомодового оптоволокна 62,5/125 мкм, одномодового волокна, ОВ разъемов и ограничений для оптоволоконной среды передачи. Системы категории 1 и 2 исключены из данного стандарта.

Международный стандарт ISO/IEC 1180 был подготовлен Подкомитетом 25 ISO/IEC JTC 1 «Подключение оборудования информационных технологий». Европейский стандарт EN 50173 был принят Техническим комитетом 115 «Электротехнические аспекты телекоммуникационного оборудования». В дополнение к американскому стандарту, определяющему в качестве альтернативной среды передачи защищенные системы с волновым сопротивлением 150 ом (разработка IBM) определены параметры незащищенных четырехпарных систем с волновым сопротивлением 120 ом (разработка Alcatel). Характеристики универсальных 100-омных систем различаются незначительно.

Базовые международные и европейские стандарты совпадают практически буквально. Однако ISO/IEC и CENELEC разрабатывают собственные стандарты в смежных областях. В Европе, например, существует Директива ЭМС, определены собственные параметры экранированных и оптоволоконных кабелей. Международная организация стандартизации ведет разработку стандартов проектирования, монтажа, администрирования, измерений и внедрения приложений. Названия взаимосвязанных действующих и разрабатываемых стандартов приводятся в приложениях к каждому документу. В обобщенном виде их можно найти на странице Перечень стандартов СКС сайта компании EcoLAN.

Россия принимает участие в работе Международной организации стандартизации (ISO), но не входит в CENELEC. Поэтому в данном обзоре за основу взяты положения и терминология международных стандартов. В США действует ряд стандартов, которые только разрабатываются в упомянутых организациях и широко применяются при создании СКС во всех странах. Организации ISO / CENELEC используют разработки ANSI/TIA/EIA как ступени для движения вперед. При этом они исправляют недостатки американских стандартов. В обзоре приведены отличия американских стандартов и отмечены исправленные недостатки.

Метрологическая служба

По закону РФ “Об обеспечении единства измерений” Государственная метрологическая служба находится в ведении Госстандарта России и включает:

Читайте также:  Как найти погрешность измерения размера

— государственные научные метрологические центры;

— органы Государственной метрологической службы на территории республик в составе Российской Федерации, автономной области, автономных округов, краев, областей, городов Москвы и Санкт — Петербурга.

Госстандарт России осуществляет управление деятельностью по обеспечению единства измерений в Российской Федерации. На него возложены следующие функции:

— межрегиональная и межотраслевая координация деятельности по обеспечению единства измерений в Российской Федерации;

— представление Правительству Российской Федерации предложений по единицам величин, допускаемым к применению;

— установление правил создания, утверждения, хранения и применения эталонов единиц величин;

— определение общих метрологических требований к средствам, методам и результатам измерений;

— осуществление государственного метрологического контроля и надзора;

— осуществление контроля за соблюдением условий международных договоров Российской Федерации о признании результатов испытаний и поверки средств измерений;

— руководство деятельностью Государственной метрологической службы и иных государственных служб обеспечения единства измерений;

— участие в деятельности международных организаций по вопросам обеспечения единства измерений.

Госстандарт России руководит службой времени и частоты и определения параметров вращения Земли (ГСВЧ), Государственной службой стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов (ГССО) и Государственной службой стандартных справочных данных о физических константах и свойствах веществ и материалов (ГСССД) и координацию их деятельности.

В состав Государственной метрологической службы входят государственные научные метрологические центры, Всероссийский научно-исследовательский институт метрологической службы (ВНИИМС), научно-исследовательские институты и около 100 центров стандартизации и метрологии.

Научные центры являются держателями государственных эталонов, а также проводят исследования по теории измерений, принципам и методам высокоточных измерений, разработке научно-методических основ совершенствования российской системы измерений. Наиболее крупные среди научных центров:

НПО ВНИИ метрологии имени Д.И. Менделеева (ВНИИМ, Санкт-Петербург), который специализируется на величинах длины и массы, а также механических, теплофизических, электрических, магнитных величинах, ионизирующих излучениях, давлении, физико-химическом составе и свойствах веществ.

НПО ВНИИ физико-технических и радиотехнических измерений (ВНИИФТРИ, Московская область) занимается эталонами радиотехнических и магнитных величин, времени и частоты, акустических и гидроакустических величин, а также низких температур, твердости и др.

НПО ВНИИ оптико-физических измерений (ВНИИОФИ, Москва) — это центр по оптическим и оптико-физическим величинам, акустико-оптической спектрорадиометрии, измерениям в медицине, а также единицам измерения параметров лазеров.

Сибирский государственный научно-исслсдовательский институт метрологии (СНИИМ, Новосибирск) занимается радиотехническими, электрическими и магнитными величинами.

Уральский научно-исследовательский институт метрологии (УНИИМ, Екатеринбург) руководит исследованиями по стандартным образцам состава и свойств веществ и материалов.

ВНИИМС специализируется на геометрических и электрических величинах, давлении, параметрах электромагнитной совместимости.

Центрами эталонов являются также: ВНИИ расходометрии (Казань), специализация которого — расход и объем веществ; НПО «Эталон» (Иркутск), область деятельности которого — региональные эталоны времени и частоты, а также электрических величин; НПО Дальстандарт (г. Хабаровск), специализирующееся на региональных эталонах времени и частоты, а также теплофизических величинах.

Государственные научные метрологические центры несут ответственность за создание, совершенствование, хранение и применение государственных эталонов единиц величин, а также за разработку нормативных документов по обеспечению единства измерений.

Органы государственной метрологической службы осуществляют государственный метрологический контроль и надзор на территориях субъектов РФ.

Государственная служба времени и частоты и определения параметров вращения Земли осуществляет межрегиональную и межотраслевую координацию работ по обеспечению единства измерений времени, частоты и определения параметров вращения Земли.

Государственная служба стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов осуществляет межрегиональную и межотраслевую координацию работ по разработке и внедрению стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов в отраслях народного хозяйства в целях обеспечения единства измерений на основе их применения.

Государственная служба стандартных справочных данных о физических константах и свойствах веществ и материалов осуществляет межрегиональную и межотраслевую координацию работ по разработке и внедрению стандартных справочных данных о физических константах и свойствах веществ и материалов в науке и технике в целях обеспечения единства измерений на основе их применения.

Метрологические службы государственных органов управления РФ и юридических лиц (предприятия, организации, учреждения) создаются в необходимых случаях в установленном порядке для выполнения работ по обеспечению единства и требуемой точности измерений и для осуществления метрологического контроля и надзора.

Создание метрологических служб или иных организационных структур по обеспечению единства измерений является обязательным при выполнении работ в сферах: здравоохранение, ветеринария, охрана окружающей среды, обеспечение безопасности труда; торговые операции и взаимные расчеты между покупателем и продавцом, в том числе на операции с применением игровых автоматов и устройств; государственные учетные операции; обеспечение обороны государства; геодезические и гидрометеорологические работы; банковские, налоговые, таможенные и почтовые операции; производство продукции, поставляемой по контрактам для государственных нужд в соответствии с законодательством Российской Федерации; испытания и контроль качества продукции в целях определения соответствия обязательным требованиям государственных стандартов Российской Федерации; обязательная сертификация продукции и услуг; измерения, проводимые по поручению органов суда, прокуратуры, арбитражного суда, государственных органов управления Российской Федерации; регистрация национальных и международных спортивных рекордов.

Метрологические органы предприятий, являясь важнейшим звеном метрологической службы, призваны обеспечить необходимую и достаточно достоверную измерительную информацию при проектировании, испытании и контроле качества выпускаемой продукции. В связи с этим основными задачами метрологической службы являются следующие:

1. Обеспечение надлежащего состояния мер и измерительных приборов, применяемых на предприятии.

2. Систематическое изучение эксплуатационных качеств измерительной аппаратуры, установление надежности ее работы и оптимальных сроков периодической поверки.

3. Проведение надзора за состоянием и правильным применением измерительной и испытательной техники, за соблюдением установленных методов измерения и испытаний во всех подразделениях предприятия.

4. Активное участие в вопросах выбора и назначения средств измерений, активная политика в области автоматизации измерений и разработки, испытаний и внедрения новой прогрессивной измерительной техники, связанной с дальнейшим подъемом технического уровня предприятия и повышения качества выпускаемой продукции.

Основные задачи, права и обязанности таких служб независимо от форм собственности определены в правилах по метрологии ПР 50-732-93 “Типовое положение о метрологической службе государственных органов управления и юридических лиц”.

В состав метрологических служб предприятий и организаций могут входить самостоятельные калибровочные лаборатории, а также структурные подразделения по ремонту средств измерений.

Источник

Что такое технические и метрологические измерения?

Технические измерения обычно используются в ходе контроля при изготовлении изделий, технологических процессов. Например, измерение давления пара в котле при помощи манометра. Обычно они выполняются с помощью рабочих средств измерений. Погрешность результата технических измерений оп­ределяется характеристиками используемых рабочих средств (изме­рения, выполняемые в процессе производства на предприятиях, испы­тательных станциях, в измерительных лабораториях и т. д.).

Метрологические измерения предназначаются для воспроизведения единиц физических величин или для передачи их размера рабочим средствам измерений. В ходе их выполнения используются эталоны или образцовые средства измерений.

По условиям, определяющим точность результата, они подразделяются на измерения максимально достижимой точности (эталонные, фи­зических констант и сред, например абсолютного значения ускоре­ния свободного падения) и контрольно-поверочные измерения. Во втором случае погрешность не должна превышать некоторое заданное значение (измерения, выпол­няемые лабораториями государственных и ведомственных метроло­гических служб).

Источник

25. Технические измерения. Допуски, посадки и технические измерения.

25. Технические измерения. Допуски, посадки и технические измерения. 25. Технические измерения. Допуски, посадки и технические измерения.

Основные понятия и определения. Отправляя готовые детали в сборочный цех или ремонтные мастерские, нужно быть абсолютно уверенным, что в обрабатывающих цехах все параметры деталей выполнены с требуемой точностью, т.е. необходимо измерить действительные размеры деталей. А для этого нужны надежные средства измерения и контроля.
Метрология — это наука о средствах и методах измерений и контроля. Она охватывает все области технических измерений и контроля различных процессов производства. Как и любая наука, метрология имеет свою терминологию. Основные термины и определе-ния метрологии регламентирует ГОСТ 16263—70.

В технике существуют два основных термина — измерение и контроль. Четкой гра-ницы между ними нет: и тот и другой характеризует качество проверяемой детали. Однако принято под измерением понимать процесс сопоставления какой-либо величины (длины, угла и т.п.) с такой же величиной, условно принятой за единицу. Результатом измерения яв-ляется число, выражающее отношение измеряемой величины к величине, принятой за единицу. Под контролем принято понимать процесс сопоставления какой-либо величины с предписанными пределами. При контроле устанавливают не действительный размер детали, а только его положение по отношению к предельным размерам. Результатом контроля явля-ется вывод о годности или негодности детали.

Измерительные инструменты и техника измерений. Для определения размеров де-талей и правильности их обработки применяют измерительные и проверочные инструменты. В зависимости от степени точности измерительные инструменты делят на простые и точные. Простые измерительные инструменты обеспечивают точность измерения до 0,5 мм. К ним относятся измерительные линейки, метры, рулетки, кронциркули, нутромеры. Точные измерительные инструменты позволяют производить измерения с точностью от 0,1 до 0,001 мм. К ним относятся штангенциркули, микрометры, угломеры, предельные калибры, индикаторы, уровни, щупы, а также различные оптико-механические, электромеханические, пневматические и другие приборы.

При точных измерениях необходимо предварительно сверить показания инструмента, находящегося в обращении, с показаниями контрольного инструмента (эталона) и устранить неточности; если конструкция инструмента не позволяет сделать это, то следует учесть отклонения, допущенные им при измерении. Контрольные инструменты периодически прове-ряют в лаборатории. Точные измерения выполняют при температуре окружающей среды 20 С. Нельзя производить измерения сразу после обработки детали, так как деталь нагрета и результаты измерения будут неточными. Более точные результаты можно получить, выводя среднее значение из показателей первоначального и повторных измерений по окончании каждой операции, а также после окончания изготовления детали в целом.

Точность измерения зависит от опыта и умения пользоваться инструментом. Если нет специальных указаний о правилах пользования инструментом, то при измерении необходимо следить за тем, чтобы измерительный инструмент находился в плоскости, перпендикулярной одной из осей детали, без какого-либо перекоса или наклона.
По назначению и конструкции все измерительные и проверочные инструменты под-разделяются на семь групп: штриховые нераздвижные, переносные, раздвижные, угломер-ные, одномерные, индикаторные и плоскостные проверочные.
Штриховые нераздвижные инструменты применяют для измерения линейных размеров. К этой группе, относятся измерительные линейки, складные метры, рулетки. Расстояние между отдельными штрихами (делениями) у линеек и метров 1 или 0,5 мм, у рулеток — 1 или 10 мм.

Переносные инструменты служат для переноса размеров с масштабной (измерительной) линейки на изделие или наоборот. Их применяют, когда измерение линейкой не-возможно из-за сложной формы детали или наличия на ее кромках фасок и закруглений. К таким инструментам относятся: кронциркули, разметочные циркули и нутромеры. Кронциркуль служит для измерения наружных криволинейных поверхностей (например, наружного диаметра трубы), разметочный циркуль — для измерения и разметки плоских поверхностей или разметки деталей, нутромер — для измерения внутренних поверхностей (например, внутреннего диаметра трубы, отверстия, паза и т.д.). При пользовании этими инструментами размер определяют по линейке.

Штриховые раздвижные инструменты служат для измерения наружных и внут-ренних поверхностей, глубин и высот. К ним относятся: штангенциркули, микрометры, штихмассы и другие измерительные инструменты, позволяющие производить измерения с высокой точностью благодаря подвижности измерительных частей.
Штангенциркуль (рис. 50) состоит из штанги 6 с губками 1 и 2, по которой передвигается рамка 5 с губками 3 и 9 и глубиномером 7. Рамка на штанге закрепляется винтом 4. Штанга представляет собой масштабную линейку с ценой деления 1 мм. На рамке расположена вспомогательная шкала 8, служащая для отсчета долей миллиметра и называемая нониусом. Размеры отсчитывают по основной шкале в целых миллиметрах и по нониусу — в долях миллиметра. Точность отсчета по нониусу может быть 0,1; 0,05 и 0,02 мм в зависимости от масштаба.

Шкала нониуса получена при делении 9 мм на 10 частей. Следовательно, размер каждого деления нониуса 0,9 мм, т.е. на 0,1 мм меньше размера деления основной шкалы. Если передвигать нониус вправо от исходного положения, то при совпадении его штриха 1 со штрихом 1 основной шкалы нулевое деление нониуса переместится от нулевого деления основной шкалы на 0,1 мм; между губками 1 и 9 образуется зазор такой же величины. При дальнейшем движении нониуса вправо его штрихи 2, 3, 4 и все дальнейшие до 10-го после-довательно совпадут со штрихами 2, 3. 4 и т.д. основной шкалы и расстояние между нулевы-ми штрихами будет соответственно 0,2; 0,3; 0,4 мм и далее до 1 мм. На столько же увеличит-ся расстояние между губками штанги и рамки.

Для отсчета размера по штангенциркулю надо взять количество целых миллиметров по основной шкале до нулевого деления нониуса, а количество десятых долей миллиметра — по нониусу, определив, какой штрих нониуса совпадает со штрихом основной шкалы.

У штангенциркуля с точностью отсчета по нониусу 0,05 мм шкала нониуса длиной 19 мм разделена на 20 равных частей. Следовательно, каждое деление нониуса на 0,05 мм меньше деления на штанге. Штангенциркули с точностью отсчета 0,02 мм имеют цену деле-ния на штанге 0,5 мм, а шкала нониуса длиной 12 мм разделена на 25 частей, т.е. имеет цену деления, равную 12 25 = 0,48 мм, или на 0,5 — 0,48 = 0,02 мм меньше цены деления на штан-ге.

Читайте также:  Процент жира как измерить штангенциркулем

Микрометр (рис. 51) применяют для измерения наружных поверхностей с точностью до 0,01 мм. Он состоит из скобы 1 с пяткой 2 и стеблем 7, микрометрического пинта 6, на котором закреплен барабан 4, трещотки 5 и стопорного устройства 3.
На стебле по обе стороны от продольной риски нанесены штрихи. Расстояние между нижним и соседним верхним штрихами 0,5 мм. Микрометрический винт выполнен с шагом 0,5 мм, а нижняя конусная поверхность барабана разделена на 50 равных частей. Следова-тельно, поворот барабана на одно деление соответствует осевому перемещению винта на 0,5 : 50 = 0,01 мм.

При измерении микрометром проверяемую деталь помещают между пяткой 2 и тор-цом винта 6. Вращением трещотки деталь зажимают так, чтобы не было перекоса. Показания отсчитывают сначала по шкале стебля от нулевого штриха до кромки барабана. Эти показания будут кратными 0,5. Десятые и сотые доли миллиметра отсчитывают по делениям на шкале барабана, совпадающим с продольной риской на стебле. Измеренный размер опреде-ляют суммой полученных величин.

На рисунке крайней кромкой барабана открыто на стебле 7 мм, а продольная риска стебля совпадает с 35-м делением шкалы барабана, что соответствует 0,35 мм. Следовательно, размер детали равен 7 + 0,35 = 7,35 мм.
Перед тем как пользоваться микрометром, проверяют правильность его показаний. Для этого торцы пятки и микрометрического винта совмещают с помощью трещотки. При таком положении кромка барабана должна находиться на нулевом штрихе стебля, а нулевое деление барабана совпадать с продольной риской на стебле. Если этого нет, микрометр регу-лируют установкой на нуль с помощью стопорного устройства и зажимной гайки, находя-щейся на барабане.

Микрометры выпускаются для разных пределов измерений с интервалами: 0—25, 25—50, 50—75 мм и т.д. до 1600 мм.
Микрометрический штихмас (рис. 52) служит для измерения внутренних размеров детали с точностью до 0,01 мм. Его применяют для определения овальности труб, обечаек, от-верстий размером 35 мм и более. Способ отсчета по штихмасу такой же, как по микрометру. Для замеров больших диаметров к микрометрической головке штихмаса прилагается набор сменных калиброванных удлинителей, с помощью которых можно составить любой размер.

При измерении штихмас вводят в отверстие и упирают один его конец в какую-либо точку, затем, качая штихмас относительно этой точки и одновременно поворачивая барабан головки, находят наибольший диаметр отверстия.
Угломерные инструменты применяют для проверки и измерения углов. К ним относят: угольники, угловые шаблоны и плитки, угломеры. Угольниками проверяют прямые углы, а угловыми шаблонами и плитками — все другие углы.
На рис. 53 показан универсальный угломер, которым измеряют углы от 0 до 180° с точностью до 2°. Угломер состоит из линейки 3, с закрепленным на ней полудиском 4. Вто-рая линейка 1 вращается на оси вместе с нониусом 6. На линейке 1 с помощью хомутика за-креплен угольник 2, который служит для измерения углов до 90°, при измерении больших углов угольник снимают и к полученному показанию прибавляют 90 С.

Чтобы измерить угол детали, подвижную линейку 1 устанавливают на, нужный угол по нулевому штриху нониуса 6. Затем вращением головки микрометрического винта 5 окон-чательно устанавливают нониус. При отсчете показаний сначала замечают, какой штрих шкалы полудиска прошел нулевой штрих нониуса; этот штрих покажет величину угла в це-лых градусах. Далее смотрят, какой штрих нониуса совпадает со штрихом полудиска; число-вое значение и штриха нониуса покажет количество минут в измеряемом угле.

Одномерные инструменты служат для контроля или измерения какой-либо одной величины. К ним относятся: калибры, шаблоны, щупы, резьбомеры.

Калибры изготовляют в виде пробок — для контроля размеров отверстия (рис. 54, а) и в виде скоб — для контроля наружных размеров (рис. 54, б) . Размеры сторон калибров: проходной (Пр) и непроходной (Не) соответствуют наибольшему и наименьшему предельным размерам, т.е. показывают, укладывается ли в заданный допуск действительный размер проверяемой детали.

Шаблоны применяют для проверки контуров или размеров деталей преимущественно неправильной формы. Несовпадение контуров проверяемой детали с контурами шаблона определяется “на просвет”. На рис. 54, в представлен набор шаблонов для проверки фасок и сварного шва при соединении труб сваркой. Каждая пластинка шаблона предназначена для определения диаметра и толщины стенки трубы. Концом пластинки проверяют фаски и зазор между торцами стыкуемых труб, а выемки на ее сторонах служат для контроля размеров усиления сварного шва.
Щупы (рис. 54, г) используют для измерения небольших зазоров между поверхностя-ми собранных деталей. Щуп состоит из набора стальных пластинок, каждая из которых калибрована на определенную толщину в пределах 0,03—1 мм. Зазоры можно проверять как одной, так и несколькими сложенными вместе пластинками.

Резьбомеры применяют для проверки величины шага, числа ниток и правильности резьбы. Резьбомер, как и щуп, состоит из набора пластинок, на которых нанесены профили резьбы и указаны размеры.
Индикаторные инструменты служат для измерения небольших отклонений в раз-мерах и форме деталей, проверки правильности и взаимного расположения в конструкциях и механизмах, а также для проверки удлинения шпилек при затяжке фланцевых соединений.

Наибольшее распространение получили индикаторы часового типа с циферблатом (рис. 55) . Механизм индикатора, заключенный в корпус, состоит из набора шестерен. Шес-терни подобраны так, что в результате перемещения измерительного стержня 4 на 0,01 мм стрелка 1 передвигается по циферблату 3 на 0,01 мм, а при перемещении стержня на 1 мм стрелка 1 совершает полный оборот, а стрелка 2 передвигается на одно деление.

При пользовании индикатором его наконечник подводят к измеряемой поверхности и устанавливают стрелку 1 на нулевое деление. Затем ослабляют винт для одного—двух полных оборотов стрелки 1. Это делают для того, чтобы во время измерения индикатор мог показать как отрицательные. так и положительные отклонения от размера, по которому он установлен на нуль.

Индикатор на подставке перемещают по поверхности изделия или изделие — по тор-цу измерительного стержня. Для определения удлинения шпилек при затяжке фланцевых соединений индикатор закрепляют в специальной зажимной втулке с плоской торцевой, по-верхностью, которая соприкасается с измеряемым торцом затягиваемой шпильки. Отклоне-ние в форме или размерах вызовет перемещение стержня, а стрелка 1 покажет величину это-го отклонения.
Плоскостные проверочные инструменты служат для проверки чистоты поверхности, а также прямолинейности положения изделия по отношению к заданной отметке. К этим инструментам относятся: проверочные угольники, линейки, шабровочные плиты, уровня.

Проверочные угольники, линейки и шабровочные плиты используют для проверки плоскостности деталей методом световой щели, или пятен на краску. При проверке этим ме-тодом плиту покрывают слоем краски (лазури, голландской сажи, туши и др.). Краску расти-рают таким образом, чтобы не ощущалось никаких комочков, и укладывают в мешочек из холста. При натирании плиты краска выступит через поры мешочка и закрасит поверхности плиты тонким слоем. Затем деталь кладут на плиту (или плиту на деталь) и свободно пере-мещают по ней в разных направлениях. При этом все участки, выступающие на поверхности детали, окрашиваются. Количество равномерно расположенных пятен краски на поверхности характеризует чистоту ее обработки. Чем больше равномерно расположенных отпечатков краски, тем выше чистота обработки поверхности. Этим методом проверяют чистоту обработки поверхности детали после тонкого опиливания, шабрения, притирки. Количество пятен краски на 1 см2 проверяемой поверхности и их площадь задаются техническими условиями.

Уровни (ватерпасы) применяют для проверки горизонтального и вертикального по-ложения поверхностей. Уровнями пользуются при разметке трассы трубопровода, выверке его положения, проверке уклонов и т.д.
Для контроля небольших отклонений поверхности от горизонтального или верти-кального положения используют слесарный (валовой) уровень (рис. 56). Основной его ча-стью является продольная ампула 2 — стеклянная трубка, наполненная жидкостью (водой, спиртом, эфиром с таким расчетом, чтобы внутри остался пузырек воздуха.

Пузырек воздуха всегда стремится занять наивысшее положение. Отклонение его от центрального нулевого положения определяется по делениям шкалы, которая нанесена на стеклянной трубке. Цена одного деления шкалы может быть от 0,6 до 0,1 мм на 1 м. Так, например, отклонение пу-зырька на одно деление, цена которого 0,6 мм, покажет, что разница в высоте двух точек, находящихся на расстоянии 1 м одна от другой, составляет 0,6 мм.

Правильность установки уровня в вертикальном положении определяют по пузырьку воздуха в поперечной ампуле 1, который должен занимать среднее положение.

Контрольные вопросы
1. Какие поверхности называются сопрягаемыми и несопрягаемыми?
2. Что такое номинальный и предельный размеры?
3. На какие виды подразделяются посадки?
4. Что понимается под отклонением формы?
5. Почему поверхности деталей после обработки получаются шероховатыми?
6. Какие измерительные инструменты относятся к простым и какие к точным?
7. Каким инструментом — штангенциркулем или микрометром — и почему можно более точно измерить деталь?
8. Каким инструментом проверяют чистоту поверхности?

Источник

Электронная библиотека

Измерения, исходя из применяемых средств измерения и цели измерения, подразделяются на технические и метрологические.

Технические это измерения с помощью рабочих средств измерения. Они применяются в науке и технике с целью контроля параметров изделий, технологических процессов, для диагностики заболеваний, контроля загрязненности окружающей среды и др.

Метрологические измерения при помощи эталонов и образцовых средств измерений с целью воспроизведения единиц физических величин для передачи их размера рабочим средствам измерения.

Основным объектом измерения в метрологии являются физические величины. Физическая величина применяется для описания материальных систем, объектов (явлений, процессов и т.п.), изучаемых в любых науках. Существуют основные и производные величины. В качестве основных выбирают величины, которые характеризуют фундаментальные свойства материального мира. Например, механика базируется на трех основных величинах, теплотехника — на четырех.

Измеряемые величины имеют качественную и количественную характеристики.

Формализованным отражением качественного различия изме­ряемых величин является их размерность. В соответствии с ИСО 31/0 размерность обозначается символом dim. Размерность основных физических величин — длины, массы и времени обозначается соответствующими заглавными буквами:

dim 1 = L; dim m = M; dim t = T.

Размерность производной физической величины выражается через размерность основных физических величин с помощью степенного одночлена:

где L, M, T — размерности соответствующих основных физических величин;

α,β,γ — показатели размерности (показатели степени, в которую возведены размерности основных физических величин).

Показатель размерности может быть различным. Если все показатели размерности равны нулю, то величина называется безразмерной.

Количественной характеристикой измеряемой величины служит ее размер. Получение информации о размере физической или нефизической величины является содержанием любого измерения. Простейший способ получения информации, который позволяет составить некоторое представление о размере измеряемой величины, заключается в сравнении его с другим по принципу «что больше (меньше)?» или «что лучше (хуже)?» При этом число сравниваемых между собой размеров может быть достаточно большим. Расположенные в порядке возрастания или убывания размеры измеряемых величин образуют шкалы порядка. Они бывают:

а) шкалы реперные;

б) шкалы интервалов;

в) шкалы отношений.

Операция расстановки размеров в порядке их возрастания или убывания с целью получения измерительной информации по шкале порядка называется ранжированием. Для облегчения измерений по шкале порядка некоторые точки на ней можно зафиксировать в качестве опорных (реперных). Точкам шкалы могут быть присвоены цифры, часто называемые баллами. Знания учащихся, например, оценивают по четырехбалльной реперной шкале, имеющей следующий вид: неудовлетворительно, удовлетворительно, хорошо, отлично. По реперным шкалам измеряются твердость минералов, чувствительность пленок и др. Недостатком реперных шкал является неопределенность интервалов между реперными точками.

Более совершенна в этом отношении шкала интервалов. Примером ее может служить шкала измерения времени, которая разбита на крупные интервалы (годы), равные периоду обращения Земли вокруг Солнца; на более мелкие (сутки), равные периоду обращения Земли вокруг своей оси. По шкале интервалов можно судить не только о том, что один размер больше другого, но и о том, на сколько больше. Однако по шкале интервалов нельзя оценить, во сколько раз один размер больше другого. Это обусловлено тем, что на шкале интервалов известен только масштаб, а начало отсчета может быть выбрано произвольно.

Наиболее совершенной является шкала отношений. Примером ее может служить температурная шкала Кельвина. В ней за начало отсчета принят абсолютный нуль температуры, при котором прекращается тепловое движение молекул; более низкой температуры быть не может. Второй реперной точкой служит температура таяния льда. По шкале Цельсия интервал между этими реперами равен 273,16 °С. По шкале отношений можно определить не только, на сколько один размер больше или меньше другого, но и во сколько раз больше или меньше.

Значение физической величины получают в результате ее измерения или вычисления в соответствии с основным уравнением измерения

где Q — значение физической величины;

Х — числовое значение измеряемой величины в принятой единице;

[Q] — выбранная для измерения единица.

Например, измеряется длина отрезка прямой в 10 см с линейки, имеющей деления в сантиметрах. Для данного случая Q = 10 см при X = 10 и [Q,] = 1 см.

Под измерением физической величины понимают совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, заключающихся в сравнении измеряемой величины с ее единицей. Измерения могут быть классифицированы:

Читайте также:  Аппараты для измерения артериально давления

а) по характеристике точности — равноточные (ряд измерений какой-либо величины, выполненных одинаковыми по точности СИ и в одних и тех условиях), неравноточные (ряд измерений какой-либо величины, выполненных несколькими различными по точности СИ и в нескольких разных условиях);

б) по числу измерений в ряду измерений — однократные, многократные;

в) по отношению к изменению измеряемой величины — статические (измерение неизменной во времени физической величины, например, измерение длины детали при нормальной температуре), динамические (измерение изменяющейся по размеру физической величины, например, измерение переменного напряжения электрического тока);

г) по выражению результата измерений — абсолютные (измерение, основанное на прямых измерениях величин и использовании значений физических констант, например, измерение силы F основано на измерении основной величины — массы m и использовании физической постоянной — ускорения свободного падения –g и относительные (измерения отношения величины к одноименной величине, исполняющей роль единицы);

д) по общим приемам получения результатов измерений — прямые (измерение, при котором искомое значение физической величины получают непосредственно, например измерение массы на весах), косвенные (измерение, при котором искомое значение величины определяют на основании результатов прямых измерений других физических величин, функционально связанных с искомой величиной, например определение твердости НВ металлов путем вдавливания стального шарика определенного диаметра D с определенной нагрузкой Р и получения при этом определенной глубины отпечатка h: НВ = Р (π D· h).

В отличие от таких технических средств, как индикаторы, предназначенных только для обнаружения физических свойств (лакмусовая бумага, осветительная электрическая лампочка), средства измерения позволяют не только обнаружить физическую величину, но и измерить ее, т.е. сопоставить неизвестный размер с известным. Если физическая величина известного размера есть в наличии, то она непосредственно используется для сравнения. Если же физической величины нет, то сравнивается реакция (отклик) прибора на воздействие измеряемой величины с проявившейся ранее реакцией на воздействие той же величины, но известного размера. Для облегчения сравнения еще на стадии изготовления прибора отклик на известное воздействие фиксируют на шкале отчетного устройства, после чего разбивают шкалу на деления в кратном и дольном отношении. Описанная процедура называется градуировкой шкалы. При измерении она позволяет по положению указателя получать результат сравнением непосредственно по шкале отношений.

Средствами измерения производятся две операции: обнаружение физической величины; сравнение неизвестного размера с известным или сравнение откликов на воздействие известного и неизвестного размеров. По конструктивному исполнению средства измерения подразделяют на меры; измерительные преобразователи; измерительные приборы; измерительные установки; измерительные системы.

Меры физической величины средство измерения, предназначенное для воспроизведения и хранения физической величины одного или нескольких заданных размеров. Различают меры однозначные (гиря 1 кг, калибр);

многозначные (масштабная линейка, конденсатор переменной емкости) и наборы мер (набор гирь, набор калибров). Набор мер, конструктивно объединенных в единое устройство, в котором имеются приспособления для их соединения в различных комбинациях, называется магазином мер. Примером такого набора может быть магазин электрических сопротивлений. Сравнение с мерой выполняют с помощью специальных технических средств — компараторов (рычажные весы, измерительный мост и т.д.).

Измерительные преобразователи – средство измерения, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или сигнал измерительной информации, удобный для обработки, хранения, дальнейших преобразований. По характеру преобразования различают аналоговые, цифро- аналоговые, аналого-цифровые преобразователи.

Измерительный прибор средство измерения, предназначенное для получения значений измеряемой физической величины в установленном диапазоне. Прибор содержит устройство для преобразования измеряемой величины и ее индикации в форме, наиболее доступной для восприятия. Во многих случаях устройство для индикации имеет шкалу со стрелкой или другим устройством, диаграмму с пером или цифроуказатель, с помощью которых может быть произведен отсчет или регистрация значений физической величины. По степени индикации значений измеряемой величины измерительные приборы подразделяют на:

Показывающий прибор допускает только отсчитывание показаний измеряемой величины (микрометр, аналоговый или цифровой вольтметр). В регистрирующем приборе предусмотрена регистрация показаний на носителе.

Измерительная установка совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей и других устройств, предназначенных для измерений одной или нескольких физических величин и расположенных в одном месте. Примером являются установка для измерения удельного сопротивления электротехнических материалов, установка для испытаний магнитных материалов. Измерительную установку, предназначенную для испытаний каких-либо изделий, иногда называют испытательным стендом.

Измерительная система совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей, ЭВМ и других технических средств, размещенных в разных точках контролируемого пространства с целью измерений одной или нескольких физических величин.

Многообразие средств измерения обуславливает необходимость применения специальных мер по обеспечению единства измерений.

Единство измерений — характеристика качества измерений, заключающаяся в том, что их результаты выражаются в узаконенных единицах, а погрешности результатов не выходят за установ­ленные пределы.

Первое требование обычно выполняется благо­даря тому, что результаты измерений выражаются в единицах Международной системы (единицах СИ), второе — за счет установления для средств измерения определенных (нормированных) метрологических характеристик.

Метрологические характеристики — это показатели, определяющие свойства средств измерения, влияющие на результаты измерений или их погрешность. Метрологические характеристики нормируют раздельно для нормальных и рабочих условий применения средств измерения. Нормальными считаются условия, при которых изменением характеристик под воздействием внешних факторов (температура, влажность и пр.) принято пренебрегать. Так, для многих типов СИ нормальными условиями применения являются: температура (293 0 ± 5) К; атмосферное давление (100±4) кПа и т.д. Рабочие условия отличаются от нормальных более широкими диапазонами изменения влияющих величин. И те и другие метрологические характеристики указываются в нормативно-технической документации.

Основные метрологические характеристики:

1) диапазон измерений;

2 )порог чувствительности;

3) различные составляющие погрешности средств измерения.

Диапазон измерений область значений величины, в пределах которых нормированы допускаемые пределы погрешности. Значения величины, ограничивающие диапазон измерений снизу или сверху, называют нижним пределом или верхним пределом измерений.

Порог чувствительности наименьшее изменение измеряемой величины, которое вызывает заметное изменение выходного сигнала. Например, если порог чувствительности весов равен 10 мг, то это означает, что заметное перемещение стрелки весов достигается при таком малом изменении массы, как 10 мг.

Погрешность это разность между показаниями средства измерения и истинным значением измеряемой физической величины. Поскольку истинное значение физической величины неизвестно, то на практике пользуются ее действительным значением. Для рабочего средства измерения за действительное значение принимают показания образцового средства измерения, для образцового — значение физической величины, полученное с помощью эталона. Погрешность образцового прибора значительно меньше, и при сличении ею нередко пренебрегают.

Погрешности средства измерения могут быть классифицированы по следующим признакам:

а) по отношению к условиям применения — основные, дополнительные;

б) по отношению к изменяемости измеряемой величины — динамические, статические;

в) по характеру проявления — систематические, случайные;

г) по способу выражения — абсолютные, относительные, приведенные.

Основная погрешность средства измерения — погрешность, определяемая в нормальных условиях его применения. Дополнительная погрешность- составляющая погрешности, дополнительно возникающая вследствие отклонения какой-либо из влияющих величин от нормального ее значения.

Номенклатура нормируемых метрологических характеристик средств измерения определяется назначением, условиями эксплуатации и многими другими факторами. Нормы на основные метрологические характеристики приводятся в эксплуатационной документации на средства измерения. Учет всех нормируемых характеристик необходим при измерениях высокой точности и в метрологической практике. В повседневной производственной практике широко пользуются обобщенной характеристикой — классом точности.

Класс точности средства измерения обобщенная характеристика, выражаемая пределами допускаемых (основной и дополнительной) погрешностей, а также другими характеристиками, влияющими на точность. Классы точности конкретного типа средства измерения устанавливают в нормативной документации. При этом для каждого класса точности устанавливают конкретные требования к метрологическим характеристикам. У плоскопараллельных концевых мер длины такими характеристиками являются пределы допускаемых откло­нений от номинальной длины и плоскопараллельности; пределы допускаемого изменения длины в течение года. У мер электродвижущей силы (нормальных элементов) нормируют пределы допускаемой нестабильности в течение года. Класс точности обозначают числом (римской или арабской цифрой). Так, класс точности 0,001 нормальных элементов свидетельствует о том, что их нестабильность за год не превышает 0,001%. Обозначения класса точности наносят на циферблаты, щитки и корпуса средств измерения, приводят в технической документации. Класс точности позволяет судить о том, в каких пределах находится погрешность измерений этого класса, но не является непосредственным показателем точности измерений, выполняемых с помощью этих средств измерения.

При рассмотрении количественной характеристики измеряемых величин было использовано уравнение измерения, в котором отражена процедура сравнения неизвестного размера с известным. В качестве единицы измерения при измерении физических величин выступает соответствующая единица Международной системы. Теоретически отношение двух размеров должно быть вполне определенным, не случайном числом. Но практически размеры сравниваются в условиях множества случайных и неслучайных обстоятельств, точный учет которых невозможен. Поэтому при многократном измерении одной и той же величины постоянного размера результат, называемый отсчетом по шкале отношений, получается все время разным. Это положение, установленное практикой, формулируется в виде аксиомы, являющейся основным постулатом метрологии: отсчет является случайным числом.

Отсюда отсчет по шкале отношений невозможно представить одним числом, его можно лишь описать словами или математическими зависимостями, представить графически, аналитическими выражениями. Например, распределение вероятности Р (х) является исчерпывающим эмпирическим описанием отсчета у цифрового и аналогового измерительных приборов.

При подготовке и проведении высокоточных измерений в метрологической практике учитывают:

1) влияние объекта измерения;

2) субъекта (эксперта или экспериментатора);

3) способа измерения;

4) средства измерения;

5) условий измерения.

Объект измерения должен быть всесторонне изучен. В зависимости от характера объекта и цели измерения учитывают (или отвергают) необходимость корректировки измерений.

Эксперт привносит в результат измерения элемент субъективизма, который по возможности должен быть сведен к минимуму. Он зависит от квалификации эксперта, санитарно-гигиенических условий труда, его психофизического состояния, учета эргономических требований при взаимодействии оператора со средствами измерения. Санитарно-гигиенические условия включают такие факторы, как освещение, уровень шума, чистота воздуха, микроклимат. Измерительные приборы размещают в поле зрения оператора в зоне, ограниченной углами ±30° от оси в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Отсчетные устройства должны располагаться перпендикулярно линии зрения оператора. Оптимальное расстояние от шкалы до глаз оператора определяется высотой знака, подлежащего считыванию. По контрастности отметки шкал должны на порядок отличаться от фона. Наиболее благоприятным является естественное освещение, производительность труда при котором на 10% выше, чем при искусственном. Дневной свет должен быть рассеянным, без бликов. Искусственное освещение помещений должно быть люминесцентным, рассеянным. Максимальная острота зрения наступает при освещенности 600 — 1000 лк. В оптимальных условиях продолжительность ясного видения (с хорошей остротой) при непрерывной работе составляет 3 ч. В зависимости от индивидуальных особенностей операторов, связанных с их реакцией, измерительными навыками и т.п., неточность глазомерного отсчета по шкалам измерительных приборов достигнет ±0,1 деления шкалы.

Очень часто измерение одной и той же величины постоянного размера разными способами дает различные результаты, причем каждый из этих способов имеет свои недостатки и достоинства. Искусство эксперта состоит в том, чтобы соответствующими способами исключить, компенсировать или учесть факторы, искажающие результаты. Если измерение не удается выполнить так, чтобы исключить или компенсировать какой-либо фактор, влияющий на результат, то в последний в ряде случаев вносят поправку. Поправки могут быть аддитивными (от лат. additivus прибавляемый) и мультипликационными (от лат. multipico -умножаю).

Влияние средств на измеряемую величину во многих случаях проявляется как возмущающий фактор. Например, ртутный термометр, опущенный в пробирку с охлажденной жидкостью, подогревает ее и показывает не первоначальную температуру жидкости, а температуру, при которой устанавливается термодинамическое равновесие. Другим фактором является инерционность средств измерения. Некоторые средства измерения дают постоянно завышенные или постоянно заниженные показания, что может быть результатом дефекта изготовления, некоторой нелинейности преобразования. Эти особенности СИ выявляются при их аттестации — всестороннем метрологическом исследовании. По итогам аттестации устанавливается аддитивная или мультипликативная поправка в виде числа или функции.

Условия измерения как влияющий на результат фактор включают такие параметры: температура окружающей среды, влажность, атмосферное давление, напряжение в сети и многое другое.

Появление ошибок вызвано недостаточной надежностью системы, в которую входят оператор, объект измерения, средства измерения и окружающая среда. При однократном измерении ошибка может быть выявлена при сопоставлении результата с априорным представлением о нем или путем логического анализа. Измерения повторяют для устранения причины ошибки. При многократном измерении одной и той же величины ошибки проявляются в том, что результаты отдельных измерений заметно отличаются от остальных. Если отличие велико, ошибочный результат необходимо отбросить. При этом руководствуются «правилом трех сигм»: если при многократном измерении сомнительный результат отдельного измерения отличается от среднего больше чем на 3 σ (σ — среднее квадратичное отклонение значения измеряемой величины от среднего значения), то с вероятностью 0,997 он является ошибочным и его следует отбросить.

Срочно?
Закажи у профессионала, через форму заявки
8 (800) 100-77-13 с 7.00 до 22.00

Источник