Суровый конспект. Конспект лекций курса Теория и расчет измерительных приборов и систем
 Скачать 0.59 Mb.
|
                                                                                                                                           Министерство Образования Республики БеларусьБелорусский Национальный Технический Университет Кафедра «Конструирование и производство приборов» Конспект лекций курса «Теория и расчет измерительных приборов и систем» Часть 1: Основы теории точности Минск 2011 Содержание
7.1 Аналитический метод определения погрешности схемы измерительных устройств……….10
11.1 Методика академика Н.Г. Бруевича…………………………………………………………...14 11.2 Методика профессора Н.А. Калашникова………………………………………………….…15
12.1 Метод дифференциальный…………………………………………………………………….16 12.2 Метод преобразованной цепи (механизма)…………………………………………………..17 12.3. Определение погрешности механизмов методом планов малых перемещений………….17 12.4 Метод фиктивной нагрузки………………………………………………………………….19 12.5 Геометрический метод……………………………………………………………………......19 12.6 Метод относительных погрешностей……………………………………………………….20 12.7 Метод плеча и линии действия……………………………………………………………....21 13. Влияние векторных первичных погрешностей на показания измерительного устройства.22 14. Погрешности механизма, вызванные неточностью направляющих…………………………23 14.1. Учет влияния зазора во вращательной паре…………………………………………………23 14.2. Учет влияния погрешностей прямолинейных направляющих…………………………….26 15. Сетка влияния конечных погрешностей………………………………………………………29 15.1 Анализ сетки влияния первичных погрешностей…………………………………………..29 16. Технологическо - эксплуатационный точностной анализ механизмов……………….…….30 16.1 Технологические составляющие первичных погрешностей механизма……………….…..30 16.2 Оценка законов распределения технологических первичных погрешностей………….….31 16.3. Относительные числовые характеристики распределения первичных погрешностей….31 16.4 Законы распределения технологических погрешностей……………………………….…..32 16.4.1 Закон Максвелла, закон эксцентриситета………………………………………………….33 16.4.2 Закон равномерной плотности или закон равной вероятности………………………….33 16.4.3. Закон арккосинуса ………………………………………………………………………….33 17. Эксплуатационные составляющие первичных погрешностей механизма…………………34 17.1. Влияние износа на точность работы механизма……………………………………………34 17.2. Деформации деталей………………………………………………………………………….35 18. Расчет точности партии однородных измерительных устройств……………………………36 18.1 Способы уменьшения ожидаемой погрешности…………………………………………….40 18.2 Последовательность расчета точности партии однородных измерительных устройств….40 19.Компенсация погрешностей механизма………………………………………………………..41 19.1. Виды конечных погрешностей механизма…………………………………………………..41 19.2. Классификация погрешностей по закономерности их изменения и по способам регулировки…………………………………………………………………………………………42 19.2.1 Погрешности постоянные (аддетивные)…………………………………………………..43 19.2.2 Прогрессивные (мультипликативные). ……………………………………………………43 19.2.3 Нелинейные…………………………………………………………………………………..43 19.2.4 Погрешности периодические……………………………………………………………….44 19.2.5 Апериодические …………………………………………………………………………….44 Литература…………………………………………………………………………………………..46 1. Предмет и задачи курса  Суммарная погрешность измерения может быть представлена в следующем виде:  где   - методическая составляющая,   - инструментальная составляющая,  - субъективная составляющая,  - погрешность, связанная с отклонением условий измерения от нормальных. δ��= (1/3…1/5)IT Погрешность измерения составляет от 1/3 до 1/5 части от допуска на контролируемый параметр. Предмет теории точности – одна из составляющих суммарной погрешности измерения, а именно инструментальная погрешность. Многообразие направлений рассмотрения точности измерительных устройств, в значительной мере определяющих погрешность измерения, можно отнести к трем стадиям: 1. Проектирование 2. Производство 3. Эксплуатация На первой стадии осуществляется обеспечение точности, при которой решаются прямая и обратная задачи теории точности. Задачи теории точности: 1).Прямая (задача синтеза) – выбор структуры устройства, определение номинального значения параметров таким образом, чтобы ожидаемая погрешность не вышла за ранее установленные пределы.   < [   - погрешность схемы (теоретическая) Прямая задача обычно математически выражается одним уравнением точности, содержащим большое число неизвестных, и решается либо методом последовательных приближений, либо путем наложения дополнительных условий. С использованием вычислительной техники задача решается методом статистических испытаний, методом Монте-Карло либо методом математического моделирования. 2).Обратная(анализа) –при известной структуре измерительного устройства, известных номинальных значениях параметров и допусков на них, необходимо определить ожидаемую погрешность измерительного прибора а ).  б).  в).  г).  д).  Эту задачу решают значительно проще, т.к. она сводится к суммированию влияния отдельных составляющих погрешностей и к определению общей выходной неточности, проявляющейся при использовании рассчитываемого измерительного устройства. Исходя из подобного расчета могут быть сформулированы требования к точности измерительного устройства в целом, на основе которых выполняют контрольно приемочные испытания. В результате расчета могут быть решены вопросы о целесообразности применения метода взаимозаменяемости, о необходимости введения компенсаторов и о выборе регулируемых звеньев. 2. Основные структурные элементы измерительных устройств Преобразовательный элемент – элемент, обеспечивающий преобразование сигналов измерительной информации. Совокупность преобразовательных элементов, осуществляющих все необходимые преобразования измерительной информации, называется измерительной цепью средства измерения. Часть первого в измерительной цепи преобразовательного элемента, непосредственно воспринимающего сигнал измерительной информации, называется чувствительным элементом. Преобразовательные элементы могут составлять различные цепи измерительных устройств: 1).Разомкнутые 1.1 с последовательным соединением преобразовательных элементов   s   S . . . 1.2 с параллельным соединением преобразовательных элементов s . . . S . 2).Замкнутые, со встречно параллельным соединением преобразовательных элементов s S  3. Определение точности измерительных устройств. Показатели точности. В ряду показателей качества изделий (точность, надежность, долговечность, экономичность) для измерительных устройств показатели точности занимают первое место. В соответствии с нормативно-технической документацией предел допускаемой абсолютной погрешности может выражаться одним числом:   - условное обозначение обеих границ допускаемой абсолютной погрешностиа – числовое значение предела, в единицах измеряемой величины Предел допускаемой абсолютной погрешности может быть дан в зависимости от измеряемой величины  )Предел допускаемой приведенной погрешности показаний измерительного устройства γ выражается в процентах по отношению к нормируемому значению  : - может быть равно одному из указанных ниже значений:1). Конечному значению рабочей части шкалы (для средств измерений с равномерной и степенной шкалой, когда нулевая отметка находится в начале шкалы). 2). Сумме конечных значений рабочей части шкалы (когда нулевая отметка в середине шкалы). 3). Равно номинальному значению x (если оно установлено). 4). Равно длине шкалы (при логарифмической или гиперболической шкалах). 4.Причины возникновения погрешностей измерительных устройств При проектировании и изготовлении реально-создаваемые устройства существенно отличаются от тех прототипов, которые наилучшим образом решают поставленную задачу измерения. Эти отклонения могут вызываться применением упрощенной схемы приборов, погрешностями монтажа, влиянием действующих сил, вызывающих деформацию деталей, сопротивлением из-за трения, износом. Исходя из этого, различают следующие 5 групп погрешностей приборов: 1). Погрешности схемы приборов - объединяют погрешности, вызванные применением схемы измерительного устройства, которое лишь приближенно осуществляет заданный закон преобразования. 2). Технологические погрешности – вызваны неточностью при изготовлении или монтаже элементов измерительных устройств. Обычно все технологические погрешности механической части приборов делят на 4 группы: а). погрешности размеров; б). погрешности формы (нецилиндричность, отклонение от круглости и т.д.); в). погрешности расположения (биение, несоосность, неперпендикулярность и т.д.); г). шероховатость, волнистость; Технологические погрешности для электрических цепей относят к 2 группам: а). погрешности изготовления; б). погрешности монтажа; 3). Динамические погрешности, возникновение которых вызвано проявлением инерционных сил, действующих в приборе. К ним относят деформации, связанные с нежесткостью деталей приборов (в том числе контактные и упругие), а также проявление сил трения, воздействие таких динамических явлений как вибрации, неуравновешенности, ударно-колебательные процессы. 4). Температурные погрешности, вызванные изменением температурных условий работы прибора, вследствие которых изменяются реально действующие физические параметры и коэффициенты влияния, и из-за чего возникает дополнительная погрешность. 5). Погрешности, изменяющиеся во времени - связаны с изменением параметров прибора с течением времени (снижение упругости, износ деталей, а следовательно и изменение размеров). Многие из них объединяются в группу износ, а другие в группу старение. Проектируемое измерительное устройство должно обладать запасом точности, обеспечивать работоспособность прибора после заданного срока эксплуатации. Предусматриваемый запас точности 40-50% от предельной погрешности. В некоторых случаях предусматриваются 2 нормы точности: - на приемку нового прибора - на допускаемую погрешность к концу срока эксплуатации. 5. Принципы установления первичных погрешностей измерительных устройств. Условимся считать первичной погрешностью ту, которая имеется в данном элементе измерительных устройств. Последовательное деление измерительного устройства на элементы может быть выполнено следующим образом: 1). Узлы и блоки 2). Кинематические пары 3). Детали 4). Рабочие поверхности деталей Если рассмотреть измерительное устройство в целом, то первичными погрешностями являются погрешности на всех ступенях деления. Определим 3 принципа, которые должны удовлетворять первичной погрешности:
|