Меню

Метрология принципы выбора средств измерения



4.3. Принципы выбора средств измерений

Выбор средств измерений (СИ) определяет качество измерений. Измерения, выполняемые средствами измерений более низкого класса, чем требуемые, приводят к: росту забракованной продукции, неверным выводам по’ качеству продукции.

При выборе средств измерений приходится учитывать ряд факторов:

— измеряемую физическую величину;

— метод измерения, реализуемый в средстве измере­ний;

— диапазон и погрешность СИ;

— условия проведения измерений;

— допускаемую погрешность измерений;

— стоимость средств измерений;

— простоту их эксплуатации;

— ресурс средств измерений;

-потери из-за погрешностей измерений.

Отсутствие единого фактора, по которому можно сравнивать средства измерений, затрудняет решение задачи Поэтому выбор средств измерений зависит от решаемой измерительной задачи, при этом приходится отдавать предпочтение одним факторам и пренебрегать другими.

Основными характеристиками средств измерений являются погрешности. Они наиболее существенно влияют на качество измерений, поэтому при выборе средств измерений их рассматривают в первую очередь.

На практике применяют три основных принципа выбора средств измерений:

4.3.1. Экономический подход(наиболее оптимальный, так как учитывает практически все показатели). При этом необходимо иметь в.виду:

— повышение точности измерений позволяет точнее регулировать производственный процесс;

— более точные измерения позволяют сократить допуски на изделия;

— повышение точности измерений приводит к уменьшению необнаруженного и ложного брака.

Как правило, с ростом погрешности измерений потери растут, а затраты на измерения снижаются.

Экономически оптимальная точность измерений технологического параметра соответствует минимуму суммы потерь из-за погрешности измерений и затрат на измерения, включая затраты на метрологическое обслуживание средств измерений.

Зависимость потерь от погрешности измерений и зависимость затрат на измерения определяются на практике не точно, что вызывает неопределенность соответствующей характеристики оптимальной погрешности измерений.

Работы по оптимизации точности измерений завершаются разработкой мероприятий по приближению точности измерений к оптимальной и оценке экономического эффекта от их реализации. Мероприятия включают в ос­новном совершенствование методик измерения и приборного парка и совершенствование метрологического обслу­живания средств измерений.

4.3.2. Вероятностный подходзаключается в выборе точности средств измерений по заданному допуску на контролируемый параметр изделия и заданным значениям брака контроля I и II рода (необнаруженный и ложный брак).

Если контроль осуществляется абсолютно точными средствами измерений, все изделия, находящиеся в поле допуска, были бы признаны годными, а изделия, у которых измеряемый параметр превышает допуск, были бы признаны непригодными. Из-за существования погрешности измерений при контроле часть негодных изделий будет признана годными (брак контроля II рода), а часть годных изделий — негодными (брак контроля I рода).

На брак контроля влияют рассеивание действительных значений контролируемого параметра, установленный допуск на контролируемый параметр, закон распределения погрешностей измерений и рассеяния действительного значения контролируемого параметра.

Зависимости вероятности брака контроля от технологического рассеяния контролируемого параметра, погрешности измерений, допуска на контролируемый параметр представляются в виде графиков. С помощью этих графиков при заданных значениях вероятности брака контроля, среднеквадратичного отклонения рассеяния действительных значений контролируемого параметра и допуска на измеряемый параметр можно оценить границы погрешности измерений и необходимую точность средств измерений.

4.3.3. Директивный подходпозволяет установить соотношения между допуском на контролируемый параметр и предельно допускаемой погрешностью измерений. Однако такой подход не учитывает важности измеряемого параметра и эко­номических последствий от недостоверного контроля.

Источник

Основные принципы выбора средств измерений

Выбор средств измерений должен производиться с учётом погрешностей, допускаемых при измерении и заданных в соответствующих нормативных документах.

При выборе средств измерений объёмного или массового расхода, частоты вращения и в связи с тем, что отсутствует нормативная документация регламентирующая определение погрешности измерения этих величин в зависимости от допуска на контролируемый параметр, необходимо задавать предельно допустимую погрешность измерений данных параметров в конструкторской документации на изделие.

Выбор средств измерений по точности должен осуществляться с учётом:

– допустимых отклонений на параметры (если не оговорено иначе);

– выбранной методики выполнения измерений и достоверности контроля;

– требуемой группы исполнения, определяемой условиями их использования в процессе производства, производственного контроля и эксплуатации изделия.

Выбор и назначение средств измерений должен удовлетворять требованиям получения действительных значений измеряемых величин с оптимальной точностью при наименьших затратах времени и материальных средств.

Читайте также:  Токовые клещи параметры измерения

Основными исходными данными для выбора средств измерений являются:

– номинальное значение и разность между наибольшим и наименьшим предельными значениями (поле допуска) измеряемой величины, указанные в нормативной, конструкторской или технологической документации;

– условия выполнения измерений.

При наличии в конструкторской документации только максимального или минимального значения измеряемой величины должно быть указано значение погрешности, допускаемой при выборе средств измерений.

В случаях, когда обоснованное назначение средств измерений по точности невозможно из-за отсутствия соответствующей нормативной документации, при выборе средств измерений следует руководствоваться следующим правилом: погрешность измерения (с учётом влияющих факторов) не должна превышать 35 процентов от допуска на контролируемый параметр. Погрешность измерения Δизм. должна быть незначительной по сравнению с допуском Т контролируемого размера, т.е. Δизм.= Кизм.·Т, где Кизм. – коэффициент, равный 0,2–0,35. Значение Кизм. выбирают в зависимости от квалитета: для 2–5 квалитетов Кизм. ≤ 0,35; для квалитетов 6, 7 Кизм. ≤ 0,3; для квалитетов 8, 9 Кизм. ≤ 0,25; для квалитетов 10–16 Кизм. ≤ 0,2. Средство измерения выбирается с ценой деления (разность значений измеряемой величины между двумя соседними отметками шкалы) по следующим рекомендациям: объём измеряемых изделий (n) 50 шт. – цена делений Цд ≤ Т/13; n = 100 шт. – Цд ≤ Т/15; n = 150 шт. – Цд ≤ Т/17.

При выборе по точности измерительных систем погрешность их следует определять путем суммирования погрешностей всех входящих в систему мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей по определенному для каждой системы закону.

Выбор средств измерений производится по стандартам и техническим условиям на конкретные средства измерений для нормальных условий их применения отражённых в ГОСТ 8.050, ГОСТ 8.395, ГОСТ 15150 и технических условиях на средства измерений.

Нормальными условиями измерений принято считать условия измерений, характеризуемые совокупностью значений или областей значений влияющих величин, при которых изменением результата измерений пренебрегают вследствие малости.

Нормальные условия измерений устанавливаются в нормативных документах на средства измерений конкретного типа или по их поверке (калибровке).

Следует различать рабочие условия измерений и предельные условия измерений.

Рабочими условиями измерений принято считать условия измерений, при которых значения влияющих величин находятся в пределах рабочих областей.

Рабочей областью является область значений влияющей величины, в пределах которой нормируют дополнительную погрешность или изменение показаний средств измерений.

Предельными условиями измерений принято считать экстремальные значения измеряемой и влияющих величин, которые средство измерений может выдержать без разрушений и ухудшения его метрологических характеристик.

При выборе средств измерений с целью применения их в рабочих условиях, когда значения влияющих величин отличаются от нормальных, установленных в стандартах, технических условиях на средства измерений конкретного вида, необходимо учитывать зависимость показаний средств измерений от влияющих величин, и, на основе этого, следует вносить поправки в показания средств измерений или применять корректирующие устройства.

Поправки должны определяться по нормированным для рабочих условий метрологическим характеристикам, указанным в паспортах (формулярах) на средства измерений общепромышленного применения или в свидетельстве о метрологической аттестации на средство измерений единичного производства.

После того, как осуществлен предварительный выбор по точности средств измерений, производят окончательный выбор средств измерений (тип средств измерений) с учётом требований к рабочей области значений влияющих величин, габаритам, массе, особенностям конструкции, соединительным элементам и другое. При выборе средств измерений с целью применения их при проведении испытаний, когда условия окружающей среды определены программой испытаний, необходимо:

а) обеспечить согласованность рабочих условий эксплуатации средств измерений (измерительной системы):

1) датчиков (первичных приборов) с условиями помещения для проведения испытаний (рабочей зоны);

2) вторичных преобразователей (регистрирующих приборов) с условиями того помещения, где они установлены, то есть в месте нахождения оператора;

б) обеспечить предельно допустимую погрешность измерения выбранным средством измерений (измерительной системой) в установленных нормативной документацией границах с заданной вероятностью.

Выбор и назначение средств измерений осуществляют подразделения, разрабатывающие:

а) технологические процессы измерений продукции, её составных частей и материалов;

б) нормативную документацию на МВИ (методика выполнения измерений):

1) при лабораторных исследованиях,

2) в производстве при контроле качества,

3) при испытаниях и эксплуатации продукции, её составных частей и материалов,

Читайте также:  Как измерить мощность своего голоса

4) с целью обслуживания оборудования и средств измерений.

Для выполнения измерений в процессе производства продукции назначаются рабочие средства измерений.

При выборе средства измерений предпочтение следует отдавать стандартизованным средствам измерений.

В машиностроении в массовом производстве основными средствами измерения яв­ляются высокопроизводительные механизированные и автомати­зированные средства измерения и контроля.

В серийном производстве основными средствами измерения и контроля служат предельные калибры, шаблоны, специальные контрольные приспособления и при необходимости универсаль­ные средства измерения.

В мелкосерийном и индивидуальном производстве основными являются универсальные средства измерения.

По метрологическим характеристикам выбираемыми парамет­рами средств измерений являются предельная погрешность измерения (её часто называют пределом допускаемой погрешнос­ти) ±Δlim, а также цена деления шкалы измерительного сред­ства. В соответствии с требованиями ГОСТ 8.051 установле­ны соотношения между заданными допусками (Т)на измеряе­мые (контролируемые) размеры, определенного номинального размера и квалитета, и допускаемыми погрешностями измере­ния (δ), определяющими действительный размер измеряемой величины (табл. 2.7).

Допускаемая погрешность измерения (δ) включает в себя слу­чайные и неучтенные систематические погрешности измерения. Случайная погрешность измерения, принимаемая с доверитель­ной вероятностью 0,954 и составляющая ±2S, где S – среднее квадратическое отклонение погрешности измерения, не должна пре­вышать 0,6 от допускаемой погрешности измерения.

Цена деления шкалы выбирается с учетом заданной точности измерения. Например, если размер задан с точностью до 0,01 мм, то прибор выбирается с ценой деления шкалы 0,01 мм. Приня­тие более грубой шкалы вносит дополнительные субъективные погрешности, а более точной – удорожает средство измере­ния. При контроле технологических процессов используют сред­ства измерения с ценой деления не более 1/6 допуска на изго­товление.

Главным фактором при выборе средства измерения является допускаемая погрешность измерения δ.

Допускаемая погрешность измерения должна быть небольшой по сравнению с допуском контролируемого параметра изделия Ти не превышать значений, указанных в табл. 2.7.

При выборе измерительного средства необходимо, чтобы пре­дельная погрешность измерения (±Δlim), являющаяся нормирован­ным метрологическим показателем данного измерительного сред­ства, не превышала допускаемой погрешности измерения δ, т.е.

Чем ближе значение предельной погрешности измерительного средства к значению допускаемой погрешности измерения, тем менее трудоемким и более дешевым будет измерение.

Предельные погрешности наиболее распространенных универ­сальных средств измерения приведены в табл. 2.8.

Сравнение предельной погрешности средств измерения (±Δlim) с допускаемой погрешностью средств измерения (δ) проводится без учета знака Δlim.

Значения размеров, полученных при измерении с погрешно­стью, не превышающей допускаемую погрешность измерения, при­нимаются за действительные.

Абсолютной погрешностью средства измерения называется раз­ность показаний измерительного средства Х иистинного (действи­тельного) Хд значения измеряемой величины:

Значение Хд определяют образцовым измерительным средством или воспроизводят мерой.

Относительной погрешностью средства измерения называется от­ношение абсолютной погрешности к действительному значению измеряемой величины, %:

Приведенной погрешностью называется отношение абсолютной погрешности к параметру нормирования ХN (диапазон измерений, верхний предел измерений и т.д.).

Типовыми видами погрешностей, входящих в основные погреш­ности средств измерений, являются аддитивные, мультипликатив­ные, погрешности линейности и гистерезиса.

Аддитивными погрешностями (получаемыми путем сложения различного вида погрешностей), или погрешностями нуля, называ­ют постоянные погрешности при всех значениях измеряемой ве­личины.

Предельные погрешности наиболее распространённых универсальных

Измерительные средства Предельные погрешности измерения Δlim, мкм
для интервалов размеров, мм
Свыше 10 Свыше 10 до 50 Свыше 50 до 80 Свыше 80 до 120 Свыше 120 до 180 Свыше 180 до 260 Свыше 260 до 360 Свыше 360 до 500
Оптиметры, измерительные машины (при измерении наружных размеров) 0,7 1,0 1,3 1,6 1,8 2,5 3,5 4,5
То же (при измерении внутренних размеров) 0,9 1,1 1,3 1,4 1,6
Микроскоп универсальный 1,5 2,0 2,5 2,5 3,0 3,5
Миниметр с ценой деления: 1 мкм 2 мкм 5 мкм 1,0 1,4 2,2 1,5 1,8 2,5 2,0 2,5 3,0 2,5 3,0 3,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,0 6,0 6,5 6,0 8,0 8,5 8,5
Рабочая скоба с ценой деления: 2 мкм 10 мкм 3,0 7,0 3,5 7,0 4,0 7,0 4,5 7,5 – 8,0 – – – – – –
Микрометр рычажный 3,0 4,0
Микрометр 7,0 8,0 9,0 10,0 12,0 15,0 20,0 25,0
Индикатор 15,0 15,0 15,0 15,0 15,0 16,0 16,0 16,0
Штангенциркуль с ценой деления: 0,02 мм 0,05 мм 0,10 мм 40,0 80,0 150,0 40,0 80,0 150,0 45,0 90,0 160,0 45,0 100,0 170,0 45,0 100,0 190,0 50,0 100,0 200,0 60,0 100,0 210,0 70,0 100,0 230,0
Читайте также:  Перевод единиц измерения информации задания с ответами 7 класс

Если аддитивная погрешность является систематической, то она устраняется корректированием нулевого значения выход­ного сигнала. Аддитивная погрешность вызывается трением в опо­рах, контактными сопротивлениями, дрейфом нуля, случайными и периодическими колебаниями в выходном сигнале.

Мультипликативной погрешностью (получаемой путем умноже­ния различного вида погрешностей), или погрешностью чувстви­тельности средства измерения, называют погрешность, которая линейно изменяется с изменением измеряемой величины.

Наиболее существенной и трудноустранимой погрешностью яв­ляется погрешность гистерезиса, или погрешность обратного хода. Причиной этой погрешности является люфт и сухое трение в эле­ментах, трение в пружинах, упругие эффекты в чувствительных элементах.

Погрешность гистерезиса принято оценивать вариацией пока­заний измерительного прибора

где Хпр и Хоб – показания прибора при прямом и обратном ходе.

Классы точности – это обобщенная характеристика средств измерений.

сторически сложилось так, что на классы точности разделены все средства измерения, кроме угломерных приборов и приборов для измерения длин.

Обозначение классов точности всех видов измерительных средств, кроме названных, производятся в паспортных данных в зависимости от способов задания пределов допускаемой основной погрешности.

Наиболее широко используют три типовые варианта обозначе­ний классов точности:

– – класс точности указан в кружке в виде относительной погрешности δ – 1,5 %;

– 1,5 – класс точности указан без кружка в виде приведенной
погрешности λ = 1,5 %;

– класс точности прибора указан двумя числами, например 0,02/0,01, в виде двух приведенных погрешностей – конечного и начального деления шкалы.

Пример 7. Для контроля вала Ø45h7(–0.025) выбрать средство из­мерения.

По табл. 2.7 для диапазона номинальных размеров свыше 30 до 50 мм, квалитета 7 и Td = 0,025 мм устанавливаем δ = 7,0 мкм.

По табл. 2.8 выбираем для интервала размеров свыше 10 до 50 мм микрометр рычажный с параметром Δlim = 4 мкм, посколь­ку необходимое условие Δlim

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры.

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все.

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычис­лить, когда этот.

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

Источник

Выбор средств измерений

При выборе средств измерений в первую очередь должно учитываться допустимое значение погрешности для данного измерения, установленное в соответствующих нормативных документах.

В случае, если допустимая погрешность не предусмотрена в соответствующих нормативных документах, предельно допустимая погрешность измерения должна быть регламентирована в технической документации на изделие.

При выборе средств измерения должны также учитываться:

  1. допустимые отклонения;
  2. методы проведения измерений и способы контроля.

Главным критерием выбора средств измерений является соответствие средств измерения требованиям достоверности измерений, получения настоящих (действительных) значений измеряемых величин с заданной точностью при минимальных временных и материальных затратах.

Для оптимального выбора средств измерений необходимо обладать следующими исходными данными:

  1. номинальным значением измеряемой величины;
  2. величиной разности между максимальным и минимальным значением измеряемой величины, регламентируемой в нормативной документации;
  3. сведениями об условиях проведения измерений.

Если необходимо выбрать измерительную систему,

руководствуясь критерием точности, то ее погрешность должна вычисляться как сумма погрешностей всех элементов системы (мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей), в соответствии с установленным для каждой системы законом.

Предварительный выбор средств измерений производится в соответствии с критерием точности, а при окончательном выборе средств измерений должны учитываться следующие требования:

  1. к рабочей области значений величин, оказывающих влияние на процесс измерения;
  2. к габаритам средства измерений;
  3. к массе средства измерений;
  4. к конструкции средства измерений.

При выборе средств измерений необходимо учитывать предпочтительность стандартизированных средств измерений.

Источник