Меню

Как производить измерения штангенциркулем чтобы уменьшить случайную погрешность



Метрология

Погрешность измерений штангенинструментами

Погрешности линейных измерений

Как и при измерениях любыми инструментами, штангенинструментом можно измерить линейные размеры детали с некоторой предельной степенью точности, которая зависит не только от качества и точности изготовления измерительного средства, но и от некоторых других факторов.

Погрешностью средств измерений называется отклонение его показания (выходного сигнала) от воздействующей на его вход измеряемой величины (входного сигнала) .

Погрешности, возникающие в процессе измерений, можно разделить на систематические и случайные.
Кроме этого, в процессе измерения могут появиться грубые (очень большие) погрешности, а также могут быть допущены промахи.

К систематическим погрешностям относят составляющую погрешности измерений, которая остается постоянной или закономерно изменяется при повторных измерениях одной и той же величины.
Как правило, систематические погрешности могут быть в большинстве случаев изучены и учтены до начала измерений, а результат измерения может быть уточнен за счет внесения поправок, если их числовые значения определены, или за счет использования таких способов измерений, которые дают возможность исключить влияние систематических погрешностей без их определения.

К случайным погрешностям измерения относят составляющие погрешности измерений, которые изменяются случайным образом при повторных измерениях одной и той же величины.
Эти погрешности, в отличие от систематических, нельзя предвидеть заранее, поскольку их появление носит случайный характер.

Основными причинами грубых погрешностей и промахов могут являться ошибки экспериментатора, резкое и неожиданное изменение условий измерения, неисправность прибора и т. п.

Суммарная погрешность измерения с помощью штангенинструментов состоит из следующих составляющих:

  • погрешность Δ 1 ,возникающая от ошибок нанесения штрихов шкалы на штанге и на нониусе. Это систематическая погрешность, но она не известна и не может быть учтена и компенсирована, поэтому ее учитываю как случайную;
  • погрешность Δ 2 , возникающая из-за нарушения принципа Аббе. Это случайная погрешность первого порядка, зависящая от длины губок, зазоров в направляющей ползуна и усилия прижима губки к измеряемой детали;

Эрнст Аббе (1840-1905) — немецкий физик-оптик. Является автором теории микроскопа, конструктор многих оптических приборов. Руководитель оптических заводов К. Цейса в Йене.

Принцип Аббе (компараторный принцип, принцип последовательного расположения) заключается в следующем: линия измерения должна являться продолжением линии рабочих (снимающих размер) элементов измерительного прибора, т. е. необходимо, чтобы ось шкалы прибора располагалась на одной прямой с контролируемым размером проверяемой детали.

В случае расположения измерителя и измеряемого предмета не на одной прямой при измерении возникает ошибка первого порядка, величина которой будет тем больше, чем больше при одних и тех же условиях было расстояние между предметом и измерителем.
При уменьшении этого расстояния уменьшается и возможная ошибка, которая сделается равной нулю, когда измеряемый предмет и измеритель, с которыми производится сравнение, будут расположены на одной прямой.
Это положение было впервые высказано Э. Аббе в 1890 г. на съезде в Бремене. Оно легло в основу устройства ряда измерительных приборов, сконструированных фирмой К. Цейса в Йене и получило название принцип Аббе.

Если этот принцип не выдерживается, то перекос и не параллельность направляющих измерительного прибора вызывают значительные погрешности измерения.
При соблюдении принципа Аббе погрешностями, вызываемыми перекосами, можно пренебречь, так как они являются ошибками второго порядка малости.

  • погрешность Δ 3 , возникающая из-за ошибок отсчета по штриховой шкале и нониусу. Это случайная погрешность;
  • погрешность Δ 4 , возникающая из-за неодинакового усилия прижима губки к измеряемой детали. Это случайная погрешность, возникающая из-за деформации контролируемой поверхности измерительными губками;
  • погрешность Δ 5 ,возникающая из-за отклонений температуры изделия и штангенинструмента от нормальной температуры. В процессе измерения штангенинструмент, а иногда и контролируемую деталь держат в руках. Поэтому температура измеряемой детали и штангенинструмента переменная, что вызывает случайную погрешность;
  • погрешность Δ 6 , возникающая от перекосов губок штангенинструмента относительно измеряемой детали.

Суммарная погрешность определяется суммой квадратов всех перечисленных погрешностей:

Δ Σ = ±2σ = √( ∆ 1 2 + ∆ 2 2 + ∆ 3 2 + ∆ 4 2 + ∆ 5 2 + ∆ 6 2 ) .

У электронного штангенциркуля дополнительно возникает погрешность Δ 7 из-за ошибок инкрементного емкостного преобразователя, но зато отсутствует погрешность штриховых шкал Δ 1 и отсчета по ним Δ 3 .
Таким образом, погрешность электронного штангенциркуля может быть определена по формуле:

Читайте также:  Какие есть измерения культуры

Δ Σ = ±2σ = √( ∆ 2 2 + ∆ 4 2 + ∆ 5 2 + ∆ 6 2 + ∆ 7 2 ) .

Из этих формул видно, что основные и наиболее значимые составляющие погрешности механического и электронного штангенинструмента – погрешности, обусловленные нарушением принципа Аббе (перекосами инструмента при измерениях) и отклонением температуры. Поэтому наличие инкрементного преобразователя и цифрового отсчета не повышает точность электронного штангенинструмента, несмотря на меньшую дискретность отсчета (0,01 мм) и более удобное считывание показаний.

Фирмы-изготовители часто приводят эмпирические формулы для расчета погрешности измерения собственных инструментов.
Так, фирма «Tesa» (Швейцария) приводит следующие формулы для ориентировочного расчета предельно допустимой погрешности измерения штангенциркулем:
— с нониусом или циферблатом с ценой деления нониуса 0,1 или 0,05 мм: Δ lim = (20 + ℓ/10 мм) мкм;
— для штангенциркулей с ценой деления нониуса 0,02 мм: Δ lim = (22 + ℓ/50 мм) мкм.

Однако во всех случаях практически предельно допустимая погрешность измерения штангенинструментов будет более 50 мкм.

Штангенциркули, штангенглубиномеры и штангенрейсмасы так же, как и другие средства измере-ния, подлежат обязательной поверке и калибровке. Поверку и калибровку штангенинструментов проводят в соответствии с ГОСТ 8.113-85.

Поверку погрешностей показаний штангенинструментов производят с помощью концевых мер длины в нескольких точках диапазона измерений.
При поверке губки штангенинструмента должны быть перпендикулярны широким нерабочим плоскостям мер.
Поверка показаний производится при свободной и закрепленной рамке для двух положений блока мер на ближнем и дальнем расстоянии от штанги.
Губки штангенинструмента должны прижиматься к мерам с усилием, обеспечивающим нормальное скольжение по рабочим поверхностям мер.

Источник

Измерение штангенциркулем.

Из нашей статьи вы узнаете как правильно мерить штангенциркулем. Мы приведём различные примеры, а картинки помогут быстрее освоить материал. Объяснять будем на доступном, понятном для вас языке.
Штангенциркуль состоит из двух частей. На первой, основной части штангенциркуля видна измерительная шкала, как на обычной линейке. На второй, подвижной части, находится малая шкала — десять делений.

Каждое деление на малой шкале 0.1 мм. Чтобы вам было понятнее мы решили использовать в своих примерах специальные мерительные плитки. Данные плитки имеют погрешность всего несколько микрон, поэтому указанный на них размер очень точный.
1. Применим плитку 8.5 мм.
Слабо прижимаем губками плитку. Смотрим, с каким делением верхней шкалы штангенциркуля совпало первое (оно же нулевое) деление нижней шкалы. Первое деление (оно же нулевое) нижней шкалы штангенциркуля остановилось между восемью и девятью миллиметрами. Следовательно, наш размер больше восьми, но меньше девяти миллиметров.

Далее смотрим, какое деление нижней шкалы лучше совпало с любым делением на верхней шкале. У нас лучше всего совпадает четвёртое и пятое деление с верхними делениями.

Так как каждое деление на нижней шкале штангенциркуля 0.1 мм, четвёртое совпавшее деление равно 0.4, пятое 0.5 мм. Теперь нам известно что наш размер либо 8.4, либо 8.5 мм. Если-бы размер плитки был неизвестен, мы приняли среднее значение: 8.45 мм.
0.05 мм — допустимая погрешность такого штангенциркуля.
2. Пример с плиткой 1.3 мм.

В данном примере первое деление (оно же нулевое) нижней шкалы штангенциркуля находится в положении больше одного, но меньше двух миллиметров. Целое число нам теперь известно — 1 мм.

Далее смотрим какое деление нижней шкалы штангенциркуля лучше совпало с любым делением на верхней шкале. У нас лучше совпадают второе (0.2) и третье (0.3) деление.

Возьмём среднее значение — 0.25. Получаем размер 1.25 мм. Результат близок к идеалу.
3. Пример с плиткой 40 миллиметров.
В данном примере первое деление (оно же нулевое) нижней шкалы штангенциркуля находится ровно на сороковом делении верхней шкалы. Так-же оно лучше всего совпадает, поэтому наш размер ровно сорок миллиметров.

Так-же существуют более точные штангенциркули, у которых каждое деление на нижней шкале равно 0.05 мм.

Читайте также:  Периодическая метрологическая поверка средств измерений

Мерить им точно так-же, только внимательней смотрим какое деление лучше совпадает.
Отверстия, пазы измеряются точно так-же, только пользуемся раздвижными губками.
1. Определяем целое число.
2. Находим лучшее совпавшее деление верхней и нижней шкалы.
3. Получаем число.
Самым удобным, самым точным является электронный штангенциркуль.

Он показывает размер с точностью до сотых долей миллиметра.

Источник

Как правильно пользоваться штангенциркулем

Штангенциркуль – высокоточный инструмент, используемый для измерения наружных и внутренних линейных размеров, глубин отверстий и пазов, разметки. Свое название этот универсальный прибор получил от линейки-штанги, которая служит основой его конструкции.

Определение показаний по нониусу

Для определения показаний штангенциркуля необходимо сложить значения его основной и вспомогательной шкалы.

  1. Количество целых миллиметров отсчитывается по шкале штанги слева направо. Указателем служит нулевой штрих нониуса.
  2. Для отсчета долей миллиметра необходимо найти тот штрих нониуса, который наиболее точно совпадает с одним из штрихов основной шкалы. После этого нужно умножить порядковый номер найденного штриха нониуса (не считая нулевого) на цену деления его шкалы.

Результат измерения равен сумме двух величин: числа целых миллиметров и долей мм. Если нулевой штрих нониуса точно совпал с одним из штрихов основной шкалы, полученный размер выражается целым числом.

На рисунке выше представлены показания штангенциркуля ШЦ-1. В первом случае они составляют: 3 + 0,3 = 3,3 мм, а во втором — 36 + 0,8 = 36,8 мм.

Нониус с ценой деления 0,05 мм

Шкала прибора с ценой деления 0,05 мм представлена ниже. Для примера приведены два различных показания. Первое составляет 6 мм + 0,45 мм = 6,45 мм, второе — 1 мм + 0,65 мм = 1,65 мм.

Аналогично первому примеру необходимо найти штрихи нониуса и штанги, которые точно совпадают друг с другом. На рисунке они выделены зеленым и черным цветом соответственно.

Устройство механического штангенциркуля

Устройство двустороннего штангенциркуля с глубиномером представлено на рисунке. Пределы измерений этого инструмента составляют 0—150 мм. С его помощью можно измерять как наружные, так и внутренние размеры, глубину отверстий с точностью до 0,05 мм.

Основные элементы

  1. Штанга.
  2. Рамка.
  3. Губки для наружных измерений.
  4. Губки для внутренних измерений.
  5. Линейка глубиномера.
  6. Стопорный винт для фиксации рамки.
  7. Шкала нониуса. Служит для отсчета долей миллиметров.
  8. Шкала штанги.

Губки для внутренних измерений 4 имеют ножевидную форму. Благодаря этому размер отверстия определяется по шкале без дополнительных вычислений. Если губки штангенциркуля ступенчатые, как в устройстве ШЦ-2, то при измерении пазов и отверстий к полученным показаниям необходимо прибавлять их суммарную толщину.

Величина отсчета по нониусу у различных моделей инструмента может отличаться. Так, например, у ШЦ-1 она составляет 0,1 мм, у ШЦ-II 0,05 или 0,1 мм, а точность приборов с величиной отсчета по нониусу 0,02 мм приближается к точности микрометров. Конструктивные отличия в устройстве штангенциркулей могут быть выражены в форме подвижной рамки, пределах измерений, например: 0–125 мм, 0–500 мм, 500–1600 мм, 800–2000 мм и т.д. Точность измерений зависит от различных факторов: величины отсчета по нониусу, навыков работы, исправного состояния инструмента.

Порядок проведения измерений, проверка исправности

Перед работой проверяют техническое состояние штангенциркуля и при необходимости настраивают его. Если прибор имеет перекошенные губки, пользоваться им нельзя. Не допускаются также забоины, коррозия и царапины на рабочих поверхностях. Необходимо, чтобы торцы штанги и линейки-глубиномера при совмещенных губках совпадали. Шкала инструмента должна быть чистой, хорошо читаемой.

  • Губки штангенциркуля плотно с небольшим усилием, без зазоров и перекосов прижимают к детали.
  • Определяя величину наружного диаметра цилиндра (вала, болта и т. д.), следят за тем, чтобы плоскость рамки была перпендикулярна его оси.
  • При измерении цилиндрических отверстий губки штангенциркуля располагают в диаметрально противоположных точках, которые можно найти, ориентируясь по максимальным показаниям шкалы. При этом плоскость рамки должна проходить через ось отверстия, т.е. не допускается измерение по хорде или под углом к оси.
  • Чтобы измерить глубину отверстия, штангу устанавливают у его края перпендикулярно поверхности детали. Линейку глубиномера выдвигают до упора в дно при помощи подвижной рамки.
  • Полученный размер фиксируют стопорным винтом и определяют показания.
Читайте также:  Места измерения температуры тела человека термометром

Работая со штангенциркулем, следят за плавностью хода рамки. Она должна плотно, без покачивания сидеть на штанге, при этом передвигаться без рывков умеренным усилием, которое регулируется стопорным винтом. Необходимо, чтобы при совмещенных губках нулевой штрих нониуса совпадал с нулевым штрихом штанги. В противном случае требуется переустановка нониуса, для чего ослабляют его винты крепления к рамке, совмещают штрихи и вновь закрепляют винты.

Источник

Учимся мерить штангенциркулем.

Из нашей статьи вы узнаете как правильно мерить штангенциркулем. Мы приведём различные примеры, а картинки помогут быстрее освоить материал. Объяснять будем на доступном, понятном для вас языке.
Штангенциркуль состоит из двух частей. На первой, основной части штангенциркуля видна измерительная шкала, как на обычной линейке. На второй, подвижной части, находится малая шкала — десять делений.

Каждое деление на малой шкале 0.1 мм. Чтобы вам было понятнее мы решили использовать в своих примерах специальные мерительные плитки. Данные плитки имеют погрешность всего несколько микрон, поэтому указанный на них размер очень точный. 1. Мерим штангенциркулем плитку 8.5 мм.
Слабо прижимаем губками плитку. Смотрим, с каким делением верхней шкалы штангенциркуля совпало первое (оно же нулевое) деление нижней шкалы. Первое деление (оно же нулевое) нижней шкалы штангенциркуля остановилось между восемью и девятью миллиметрами. Следовательно, наш размер больше восьми, но меньше девяти миллиметров.

Далее смотрим, какое деление нижней шкалы лучше совпало с любым делением на верхней шкале. У нас лучше всего совпадает четвёртое и пятое деление с верхними делениями.

Так как каждое деление на нижней шкале штангенциркуля 0.1 мм, четвёртое совпавшее деление равно 0.4, пятое 0.5 мм. Теперь нам известно что наш размер либо 8.4, либо 8.5 мм. Если-бы размер плитки был неизвестен, мы приняли среднее значение: 8.45 мм.
0.05 мм — допустимая погрешность такого штангенциркуля.
2. Измерим штангенциркулем плитку 1.3 мм.

В данном примере первое деление (оно же нулевое) нижней шкалы штангенциркуля находится в положении больше одного, но меньше двух миллиметров. Целое число нам теперь известно — 1 мм.

Далее смотрим какое деление нижней шкалы штангенциркуля лучше совпало с любым делением на верхней шкале штангенциркуля. У нас лучше совпадают второе (0.2) и третье (0.3) деление.

Возьмём среднее значение — 0.25. Получаем размер 1.25 мм. Результат близок к идеалу.
3. Измерим штангенциркулем плитку сорок миллиметров.
В данном примере первое деление (оно же нулевое) нижней шкалы штангенциркуля находится ровно на сороковом делении верхней шкалы. Так-же оно лучше всего совпадает, поэтому наш размер ровно сорок миллиметров.

Так-же существуют более точные штангенциркули, у которых каждое деление на нижней шкале равно 0.05 мм.

Мерить данным штангенциркулем точно так-же, только внимательней смотрим какое деление лучше совпадает.
Отверстия, пазы измеряются точно так-же, только пользуемся раздвижными губками.
1. Определяем целое число.
2. Находим лучшее совпавшее деление верхней и нижней шкалы штангенциркуля.
3. Получаем число.
Самым удобным, самым точным является электронный штангенциркуль.

Он показывает размер с точностью до сотых долей миллиметра.

Источник

Измерения штангенциркулем

Автор: Learner , 30 Апреля 2015 в Измерения

13 сообщений в этой теме

Рекомендуемые сообщения

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Недавно просматривали 0 пользователей

Ни один зарегистрированный пользователь не просматривает эту страницу.

Популярные темы

Автор: berkut008
Создана 16 Января 2019

Автор: AtaVist
Создана 11 Августа 2017

Автор: i1D
Создана 19 часов назад

Автор: Metrolog56
Создана 22 часа назад

Автор: berkut008
Создана 16 Января 2019

Автор: AtaVist
Создана 11 Августа 2017

Источник