Лекция №5 по дисциплине 2202 «Взаимозаменяемость» тема «Метрология, технические измерения и средства измерений»




Скачать 455.25 Kb.
НазваниеЛекция №5 по дисциплине 2202 «Взаимозаменяемость» тема «Метрология, технические измерения и средства измерений»
страница1/4
Дата публикации04.09.2013
Размер455.25 Kb.
ТипЛекция
zadocs.ru > Математика > Лекция
  1   2   3   4
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ПРИБОРОСТРОЕНИЯ И ИНФОРМАТИКИ

Кафедра ПР-2 «Метрология, сертификация и диагностика»


УТВЕРЖДАЮ

Заведующий кафедрой ПР-2

________________В.В. Клюев

«___»____________2007г.


Для студентов курса факультета ПР

Специальностей 2005. 01, 2005. 03
Кандидат технических наук, доцент Пухальский В. А.


ЛЕКЦИЯ № 5

по дисциплине 2202 «Взаимозаменяемость»

ТЕМА «Метрология, технические измерения и средства измерений»

Обсуждена на заседании кафедры

(предметно-методической секции)

«___»_______________2007 г.

Протокол №___

МГУПИ – 2007г.
Метрология, технические измерения и

средства измерения
Метрология – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. К основным задачам метрологии относятся: установление единиц физических величин и государственных эталонов единиц физических величии; создание образцовых средств измерении; определение физических констант и физико-химических свойств ве­ществ и материалов, а также получение стандартных образцов этих свойств; разработка стандартных методов и средств испытания и контроля; разработка теории измерении и методов оценки погрешностей; надзор за приборостроением и эксплуатацией средств измерений; систематические поверки мер и измерительных приборов; ревизии состояния измерении на предприятиях и органи­зациях.
^ 4.1. Понятия об измерениях и единицах физических величин

Измерение – нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных техни­ческих средств, например измерение размеров вала микро­метром. За единицу физической величины принимают единицу измерения, определяемую установленным число­вым значением, которое принято за исходную (основную или производную) единицу (например, метр – единица длины и т. п.).

Основное уравнение измерения имеет вид Q = qU, где Q и q – измеряемая физическая величина и ее число­вое значение в принятых единицах; U – единица физи­ческой величины.

Измерения производят для установления действитель­ных размеров изделий и соответствия их требованиям чертежа, а также для проверки точности технологи­ческой системы и подналадки ее для предупреждения брака.

Вместо определения значения физической величины часто проверяют, находится ли действительное значение этой величины (например, размер детали) в установленных пределах. Процесс получения и обработки информации об объекте (параметре детали, механизма, процесса и т. д.) с целью определения его годности или необходимости введения управляющих воздействий на факторы, влия­ющие на объект, называют контролем. При контроле дета­лей проверяют только соответствие действительных значений изометрических, механических, электрических и дру­гих параметров нормирования допускаемым значениям этих параметров, например, с помощью калибров (см. гл. 6).

Для введения единообразия в единицах измерения во всем мире на XI Генеральной конференции по мерам в 1960г. была принята Международная система единиц (СИ).

В СИ установлены семь основных единиц, используя которые, можно измерять все механические, электрические, магнитные, акустические и световые параметры, а также характеристики ионизирующих излучений и параметры в области химии. Основными единицами СИ являются: метр (м) – для измерения длины; килограмм (кг) – для измерения массы; секунда (с) – для измерения времени; ампер (А) – для измерения силы электрического тока; кельвин (К) – для измерения температуры; моль (моль) – для измерения количества вещества и кандела (кд) – для измерения силы света.

Кроме семи основных единиц, СИ устанавливает произ­водные единицы, образованные с помощью простейших уравнений связи между физическими величинами. Так, единицу скорости образуют с помощью уравнения, опре­деляющего скорость прямолинейно и равномерно движу­щейся точки: и = S/t, где u – скорость; Sдлина прой­денного пути: t – время движения точки. Подстановка вместо S и t их единиц СИ дает [u] = [S]/[t] = 1 м/с. Поэтому за единицу скорости СИ принят метр в секунду (м/с), равный скорости прямjлинейно и равномерно дви­жущейся точки, при которой она за время 1 с проходит путь длиной в 1 м.

В системе СИ для обозначения десятичных кратных (умноженных на 10 в положительной степени) и дольных (умноженных на 10 в отрицательной степени) приняты следующие приставки: экса (Э) – 1018; пета (П) – 1015; тера (Т) – 1012;

гига (Г) – 109; мега (М) – 106; кило (К) – 103; гекто (г) – 10­­2; дека (да) –101;

деци (д) – 10-1; санти (с) – 10-2; милли (м) – 10-3; микро (мк) – 10-6; нано (н) – 10-9; пико (п) – 10-12; фемто (ф) – 10-15; атто (а) – 10-18;

^ 4.2. Классификация измерительных средств и методов измерений
Средство измерения – это техническое устройство, используемое при измерениях и имеющее нормированные метрологические свойства. К средствам измерений отно­сятся, например, различные измерительные приборы и инструменты: штангенинструменты, микрометры и др.

Принцип действия средства измерения – физический принцип, положенный в основу построения данного сред­ства измерения. Часто принцип действия отражен непо­средственно в названии средства измерения, например оптиметр.

Средство измерения, предназначенное для воспроиз­ведения физической величины: заданного размера, назы­вают мерой. Различают однозначные меры, воспроизводя­щие физическую величину одного размера (например, концевые меры длины, гири, конденсаторы постоянной емкости и т. д.), и многозначные меры, воспроизводящие ряд одноименных величин различного размера (например, рулетки, разделенные на миллиметры, конденсаторы пере­менной емкости).

Эталон единицы физической величины – средство изме­рения (или комплекс средств измерений), официально утвержденное эталоном для воспроизведения единицы физических величин с наивысшей достижимой точностью и ее храпения (например, комплекс средств измерений для воспроизведении метра через длину световой волны). Примером точности эталонов может служить государствен­ный эталон времени, погрешность которого за 30 тыс. лет не превысит 1 с.

Эталонные средства измерения – это меры, измери­тельные приборы или преобразователи, утвержденные в качестве эталонных. Они служат для контроля нижестоящих по поверочной схеме измерительных средств и в то же время сами периодически под­вергаются проверке по эталонам. Их точность имеет большое значение для обеспечения един­ства и правильности из­мерений,

Измерительное сред­ство и приемы его ис­пользования в совокуп­ности образуют метод измерения. По способу получения значений измеряемых величин различают два основных метода измерений: метод непосредственной оценки и метод сравнения с мерой.

Метод непосредственной оценки – метод измерения, пои котором значение величины определяют непосред­ственно по отсчетному устройству измерительного прибора прямого действия, например измерение длины с помощью линейки, размеров деталей микрометром, угломером и т. д.



Метод сравнения с мерой – метод измерения, при котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой. Например, для измерения вы­соты L детали 1 (рис. 4.1) миниметр 2 закрепляют в стойке. Стрелку миниметра устанавливают на нуль по какому-либо образцу (набору концевых мер 3), имеющему высоту N, равную номинальной высоте L измеряемой детали. Затем приступают к измерению партии деталей. О точности размеров L судят по отклонению ±Δ стрелки миниметра относительно нулевого положения. При измерении линей­ных величин независимо от рассмотренных методов различают контактный и бесконтактный методы измерений. Примером первого является измерение размера вала штангенциркулем, а второго – измерение того же вала с помощью проекционных приборов, например микроскопа.

В зависимости от взаимосвязи показании прибора с измеряемой физической величиной измерения подраз­деляют на прямые и косвенные, абсолютные и относительные.

При прямом измерении искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных, например измерение угла угломером, диаметра ­– штангенцир­кулем.

При косвенном измерении искомое значение величины определяют на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям, например определение среднего диаметра резьбы с помощью трех проволочек на вертикальном длиномере, угла с помощью синусной линейки и т. д.

Абсолютное измерение основано на прямых измерениях величины и (или) использовании значений физических констант, например измерение размеров деталей штан­генциркулем или микрометром. Относительное измерение основано на сравнении измеряемой величины известным значением меры, например измерение отношения величины к одноименной величине, играющей роль единицы, или измерения величины по отношению к одноименной вели­чине, принимаемой за исходную. Размер в этом случае определяется алгебраическим суммированием размера установочной меры и показаний прибора. Например, высоту L детали 1 (см. рис. 4.1) находят по отклонению Δ от размера N, по которому построен миниметр:

L = N ± Δ.
^ 4.3. Метрологические показатели средств измерения
При выборе средства измерения в зависимости от за­данной точности изготовления деталей необходимо учиты­вать их метрологические показатели (рис. 4.2): цену деления шкалы, диапазоны показаний и измерений, пре­делы измерения, измерительное усилие и др. Основным элементом отсчетного устройства является шкала, по кото­рой снимается отсчет. Цена деления шкалы – разность значений величин, соответствующих двум соседним от­меткам шкалы, например 0,002 мм при длине (интервале) деления шкалы прибора, равной 1 мм (под интервалом деления шкалы понимаем расстояние между осями двух соседних отметок шкалы).

Начальное и конечное значения шкалы – соответственно наименьшее и наибольшее зна­чения измеряемой величины, указанные на шкале, харак­теризующие возможности шкалы измерительного средства и определяющие диапазон показаний.



Диапазон показаний – область значений шкалы, огра­ниченная конечным и начальным значениями шкалы. Диапазон измерений, состоящий из диапазонов показаний и перемещения измерительной головки по стойке при­бора, – это область значении измеряемой величины, для которой нормированы допускаемые погрешности средства измерений. Придел измерении – наибольшее пли наи­меньшее значение диапазона измерений.

Одной из основных характеристик контактных средств измерения линейных и угловых величин контактным мето­дом является измерительное усилие, которое возникает в зоне контакта чувствительного элемента средства изме­рений с деталью пли другим исследуемым объектом.

При анализе измерений сравнивают истинные значения физических величин с результатами измерений. Отклоне­ние Δ результата измерения X от истинного значении Q измеряемой величины называют погрешностью измерения:
Δ = XQ
Под точностью измерений понимают качество измере­ний, отражающее близость их результатов к истинному значению измеряемой величины (высокая точность изме­рений соответствует малым погрешностям).

Погрешности измерений обычно классифицируют по причине их возникновения и по виду погрешностей.

В зависимости от причин возникновения выделяют сле­дующие погрешности измерений.

Погрешность метода – это составляющая погрешности измерения, являющаяся следствием несовершенства ме­тода измерений. Суммарная погрешность метода измерения определяется совокупностью погрешностей отдельных его составляющих (погрешности показаний прибора и блока концевых мер, погрешности, вызванной изменением тем­пературных условий и т. п.).

Погрешность отсчета – это составляющая погреш­ности измерения, являющаяся следствием недостаточно точного отсчета показаний средства измерений и завися­щая от индивидуальных способностей наблюдателя.

Инструментальная погрешность – составляющая погрешности измерения, зависящая от погрешностей применяемых средством измерений. Различают основную и дополнительную погрешность средства измерений. За основ­ную погрешность принимают погрешность средства изме­рений, используемого в нормальных условиях. Дополни­тельная погрешность складывайся из дополнительных погрешностей измерительного преобразователя и меры, вызванных отклонением от нормальных условий. Напри­мер, если при настройке прибора для измерения методом сравнения с мерой и температура меры отличается от нормальной, то это приведет к погрешности настройки при­бора на нуль и соответственно к погрешности измерений. Погрешности средств измерений нормируют установлением предела допускаемой - погрешности.

Предел допускаемой погрешности средства измерения наибольшая (без учета знака) погрешность средства измерения, при которой оно может быть признано годным и допущено к применению.

Все перечисленные погрешности измерения подразде­ляют по виду на систематические, случайные и грубые

Под систематическими понимают погрешности, по­стоянные или закономерно изменяющиеся при повторных измерениях одной и той же величины. Выявленные си­стематические погрешности могут быть исключены из результатов измерения путем введения соответствующих поправок. Примером таких погрешностей являются по­грешности показания прибора при неправильной градуировке шкалы; погрешности мер, по которым производят установку на нуль прибора.

Случайные погрешности – составляющие погрешности измерения, изменяющиеся случайным образом при повторных измерениях одной и той же величины. Случай­ными являются погрешности, возникающие вследствие нестабильности показаний измерительного прибора, колебания температурного режима в процессе измерения и т. д. Случайные погрешности нельзя установить заранее, по можно учесть в результате математической обработки данных многократных измерений.

К грубым погрешностям относятся случайные погреш­ности, значительно превосходящие погрешности, ожида­емые при данных условиях измерения. Причинами, вы­зывающими грубые погрешности, являются, например, неправильный отсчет по шкале прибора, неправильная установка измерительной детали в процессе измерения и т. д.
^ 4.4. Выбор средств измерения
Применение средств измерения и контроля приводит к уменьшению табличного допуска Т на изготовление детали (рис. 4.3, а). При использовании измерительного средства допуск Т оставался бы постоянным, если бы это средство было идеально точно выполнено и настроено на границы поля допуска Е1 и Е2. В действительности при выбранных методе и средстве измерения всегда возникает метрологическая погрешность измерения ±Δмет. Чтобы ни одна из бракованных деталей не была признана ошибочно годной, необходимо уменьшить допуск Т до значения технологического допуска (рис. 4.3, б):
Тг = Т– 4 Δмет.


Последнее обстоятельство объяс­няется тем, что средство измерения может быть настроено на предель­ные значения погрешности Δмет, т. е. па границы поля допуска Е1 и Е2. Чтобы не сужать производ­ственный допуск и не увеличивать стоимости изделия, необходимо либо уменьшить метрологическую погрешность Δмет, либо сместить настройку (установить приемочные границы) вне поля допуска (рис. 4.3, г), расширяя его до гарантированного значения Тг.

Основным экономически и технически оправданным вариантом расположения предельной погрешности, измерения относительно предельного размера изделия является симметричное расположение (рис. 4.3, б). Однако при этом некоторые бракованные изделия могут быть ошибочно признаны годными. Чтобы ни одно бракованное изделие не попало к потребителю, приемоч­ные границы смещают внутри поля допуска изделия на величину с (см. рис. 4.3, г). Если точность технологического процесса известна, смещение с подлежит расчету, если точность технологического процесса неизвестна, с = Δ мет / 2.

При выборе средства измерения детали необходимо учитывать следующие факторы:

- величину допуска на изготовление измеряемого раз­мера;

- номинальный размер;

- допускаемую погрешность измерения этого размера; общий контур детали;

- способ производства при изготовлении данной детали; предельную (полную) погрешность измерения.

Для оценки пригодности выбираемого средства изме­рения сопоставляют величину допускаемой погрешности измерения контролируемого размера, определенную по табл. 7, с предельной величиной погрешности измерения этим средством, установленной по табл. 8 и 9

Если предельная погрешность измерения выбранным средством не превышает допускаемой погрешности изме­рения при оценке годности измеряемого размера, то дан­ное средство можно применить для измерения.
  1   2   3   4

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Лекция №5 по дисциплине 2202 «Взаимозаменяемость» тема «Метрология, технические измерения и средства измерений» iconПланы семинарских занятий по дисциплине «международные системы измерения и учета в экономике»
Тема занятия: 1, 2, Метрология как наука, понятие метрологии. История развития и этапы формирования систем измерения. Международная...

Лекция №5 по дисциплине 2202 «Взаимозаменяемость» тема «Метрология, технические измерения и средства измерений» iconВопросы по курсу метрология, стандартизация, сертификация
Объекты метрологии; цель, средства и основные задачи метрологии. Понятие о единстве измерений

Лекция №5 по дисциплине 2202 «Взаимозаменяемость» тема «Метрология, технические измерения и средства измерений» icon1. Приборы и аппаратура оценки и измерения прочностных характеристик строительных конструкций
Технические средства неразрушающего инструментального контроля зданий и сооружений

Лекция №5 по дисциплине 2202 «Взаимозаменяемость» тема «Метрология, технические измерения и средства измерений» iconДе 01 «Физические единицы, методы и средства их измерений» Всего...
Естественное нулевое значение и установленную по согласованию единицу измерений имеет шкала …

Лекция №5 по дисциплине 2202 «Взаимозаменяемость» тема «Метрология, технические измерения и средства измерений» iconКурсовая работа по дисциплине: «Метрология, стандартизация и сертификация»
Объектом исследований являются технические регламенты, созданные для регулирования качества строительства

Лекция №5 по дисциплине 2202 «Взаимозаменяемость» тема «Метрология, технические измерения и средства измерений» iconРеферат по дисциплине «технические измерения и приборы»
«Дискретные и аналоговые измерительные преобразователи скорости. Тахогенераторы»

Лекция №5 по дисциплине 2202 «Взаимозаменяемость» тема «Метрология, технические измерения и средства измерений» iconМетодические указания по выполнению контрольных работ по дисциплине...
Методические указания по выполнению контрольных работ по дисциплине «Технические и аудиовизуальные средства обучения». Екатеринбург,...

Лекция №5 по дисциплине 2202 «Взаимозаменяемость» тема «Метрология, технические измерения и средства измерений» iconОбработка результатов измерений с многократными наблюдениями
Цель работы: изучение методики обработки результатов прямых измерений с многократными наблюдениями; приобретение навыков измерения...

Лекция №5 по дисциплине 2202 «Взаимозаменяемость» тема «Метрология, технические измерения и средства измерений» icon"Погрешность измерения физической величины средством измерений, возникающую...
Средство измерения не подлежит поверке. Какой способ применим для контроля его метрологических характеристик? 6

Лекция №5 по дисциплине 2202 «Взаимозаменяемость» тема «Метрология, технические измерения и средства измерений» iconМетоды и средства измерения температур учебное пособие
Методы и средства измерения температур: Учеб пособ. / А. Г. Салов, А. А. Гаврилова; П. А. Голованов

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
zadocs.ru
Главная страница

Разработка сайта — Веб студия Адаманов