Метрология, стандартизация и сертификация (стр. 3 )

Чувствительность прибора - свойство прибора реагировать на изменения измеряемой величины. Чувствительность прибора оценивается передаточным отношением.

Передаточное отношение прибора - i - отношение линейного шли углового перемещения стрелки (указателя) к изменению размера, вызвавшего это перемещение:

  (1)         где а - интервал деления, с - цена деления

Порог чувствительности (разрешающая способность прибора) - наименьшее изменение значения измеряемой величины, способное вызвать малейшее заметное изменение показаний прибора.

Измерительное усилие - усилие, с которым контактный орган прибора воздействует на объект в момент измерения.

  2 Классификация приборов

Средства измерения можно классифицировать по конструктивному исполнению, метрологическому и по характеру применения.

По конструктивному исполнению средства измерения подразделяются на меры, измерительные преобразователи, измерительные приборы, измерительные установки, измерительные системы.

  1 Меры физической величины - СИ, предназначенные для воспроизведения

и хранения физической величины одного или нескольких заданных размеров.

Меры однозначные – гиря 1кг., калибр, стандартные образцы, образцы марки стали, образец твердости и т. д.

многозначные - масштабная линейка,

наборы мер - набор гирь, набор калибров, набор концевых мер,

магазин электрических сопротивлений и т. д.

  2 Измерительные преобразователи - это средство измерения, которое для преобразования сигнала измерительной информации в форму, удобную для обработки, хранения или дальнейших преобразований. Функция преобразования может быть выражена формулой, графиком, таблицей (датчик, метрологический зонд).

  3 Измерительные приборы - это-средство измерения, которое позволяет получить измерительную информацию в форме удобной для восприятия пользователем.

Различают, приборы прямого действия и приборы сравнения.

  - Приборы прямого действия - отображают измеряемую величину на показывающих устройствах, имеющих соответствующую градуировку в единицах этой величины (амперметр, вольтметр, термометр).

  - Приборы сравнения - предназначены для сравнения измеряемой величины с величинами, значения которых известны. Они широко используются в научных целях, а также на практике (яркость источников излучения, давление сжатого воздуха, образцы шероховатости поверхности).

  Измерительные установки и системы - это совокупность средств измерений, объединенных по функциональному признаку со вспомогательными устройствами, для измерения одной или нескольких физических величин. Обычно такие системы автоматизированы и обеспечивают ввод информации в систему, автоматизацию самого процесса измерения, обработку и отображение результатов измерения для восприятия их пользователем (радионавигационная система для определения местоположения судов состоит из ряда измерительных комплексов, статистический контроль производственных процессов).

По метрологическому назначению все средства измерения делятся на рабочие средства измерения и эталоны.

  -  По условию применения рабочие СИ, предназначенные для проведения технических измерений, делятся на:

  - Лабораторные - используются при научных исследованиях, проектировании технических устройств, медицинских измерениях. Лабораторные СИ характеризуются высокой точностью и чувствительностью, высокой стабильностью.

  - Производственные - используются для контроля характеристик технологических процессов, контроля качества готовой продукции, контроля отпуска товара. Производственные СИ характеризуются повышенной стойкостью к ударам, вибрациям, высоким и низким температурам.

  - Полевые - используются при эксплуатации самолетов, автомобилей, речных и морских судов и др. Полевые СИ характеризуются повышенной стабильностью и в условиях резких перепадов температур, давлений, высокой влажности.

По характеру применения СИ линейных и угловых величин делятся на универсальные и специального назначения.

1 Универсальные инструменты и приборы – служат для определения значений измеряемой величины.

По конструктивным признакам они делятся на:

Штриховые инструменты, снабженные нониусом (штангенинструменты и универсальные угломеры). Микрометрические инструменты (микрометры, микрометрические нутромеры, глубиномеры).

1.3        Рычажно-механические, которые подразделяются на:

       1.3.1        Собственно рычажные приборы (миниметры и др.);

       1.3.2        Зубчатые приборы (индикаторы часового типа);

       1.3.3        Приборы с пружинной передачей (микрокаторы).

1.4        Рычажно-оптические (оптиметры).

1.5        Оптические (длинномеры, интерферометры, проекторы).

1.6        Пневматические приборы с манометром и ротаметром.

1.7        Электрифицированные приборы (индуктивные, емкостные, фотоэлектрические).

2        СИ специального назначения подразделяются на следующие, группы:

2.1        Средства измерения плоскости и горизонтальности (проверочные линейки, плиты, уровни).

2.2        Средства измерения шероховатости поверхности.

2.3        Средства измерения цилиндрической резьбы (микрометрические резьбомеры, резьбовые штихмасы).

2.4        СИ зубчатых колес (тангенциальный зубомер, нормалемер, биениемер).

2.5        СИ деталей шлицевых соединений.

2.6        СИ режущих инструментов.

К универсальным средствам измерения относятся также калибры. Они предназначены для проверки, (а не для измерения) отклонений от заданных размеров и формы изделия.

Лекция  3

  Погрешности измерения

  Вопросы лекции:

  1 Погрешности измерения

  2 Классы точности средств измерения и выбор средств измерения

  3 Влияние погрешностей измерений на результаты разбраковки

  1 Погрешности измерения

  Погрешности измерения - отклонение результатов измерения от истинного значения величины.

  Погрешность измерения является суммарной погрешностью, в которую входят:

  - погрешность средств измерения;

- погрешность настройки прибора;

- погрешность установки детали на позицию измерения;

- погрешности, обусловленные внешним воздействием температуры, вибрации и т. д.

- погрешности, связанные с измерительными усилиями;

- субъективные погрешности оператора.

По форме количественного выражения погрешности делятся на:

Абсолютная - разность между значением величины, полученным при измерении, и её действительным значением в единицах измеряемой величины:

  ∆ =Х - Хд  (1), где X - измеряемая величина,

- действительное значение величины.

Относительная - отношение абсолютной погрешности измерения е истинному значению измеряемой величины - выражается в долях или в процентах

  (2), где - относительная погрешность,

- абсолютная погрешность,  - измеряемый размер.

По характеру проявления:

Систематическая - составляющая погрешности измерения, остающаяся постоянной или изменяющаяся по определённому закону при повторных измерениях одной и той же величины. Например, погрешности нанесения делений на точных шкалах, погрешности шага микрометрического винта микрометра. Эти погрешности могут быть внесены в аттестат инструмента в виде поправок и учтены при выполнении измерений.

Постоянные погрешности обнаруживаются путем сравнения результатов измерения с другим более точным методом измерения.

Случайная - составляющая погрешности измерения, изменяющаяся случайным образом по значению и знаку при повторных измерениях одной и той же физической величины в одних и тех же условиях. Случайная погрешность уменьшается при увеличении количества измерений.

Грубые погрешности (промахи) - случайные по закономерности появления, существенно превышающие ожидаемые при данных условиях измерения и приводящие к явным искажениям измерений. (Неправильный отсчет по шкале приборов, ошибка в составлении блока мер, неправильная установка изделия). В случае однократного измерения обнаружить промах нельзя. При многократном измерении грубые погрешности выявляются и исключаются в процессе обработки результатов наблюдений.

От систематических погрешностей зависит правильность измерений (они опаснее случайных); от случайных - точность измерения (вызывают разброс измерений); от грубых - годность измерения.

Если не учитывать промахи, абсолютная погрешность измерений представляет собой сумму систематической и случайной составляющих. Значит, абсолютная погрешность, как результат измерения, является случайной погрешностью.

Распределение случайных погрешностей, как правил, подчиняются закону нормального распределения (закону Гаусса), определяемому уравнением:

  (3),  где – частота или плотность  распределения, 

= 2, 7183 – основание натурального  логарифма,

  (4), где- среднеквадратическая  погрешность,