курсовая. Курсовой. Курсовая работа по дисциплине Методы и средства измерений и контроля
 Скачать 1.05 Mb.
|
1.3 Метрологические характеристики средств измерения и контроляМетрологическая характеристика средства измерений — это характеристика одного из свойств средства измерений, влияющая на результат измерений и его погрешность. Стандарт ГОСТ 8.009—84 «ГСИ. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений» устанавливает комплекс нормируемых метрологических характеристик средств измерений. Цена деления шкалы — это разность значения величин, соответствующих двум соседним отметкам шкалы средства измерений. Например, если перемещение указателя шкалы из положения I в положение II (рис. 1.6, а) соответствует изменению величины в 0,001 мм, то цена деления этой шкалы равна 0,001 мм. Чаще всего используют кратные и дольные значения от 1 до 2, а именно 0,01; 0,02; 0,1; 0,2; 1; 2; 10 мкм и т.д. В угломерных средствах измерений применяют круговые шкалы с ценой деления 1о , а дополнительное отсчетное устройство позволяет отсчитывать доли этих делений в минутах и секундах. Цена деления шкалы всегда указывается на шкале средства измерений.  Рисунок 1.6 – Основные метрологические характеристики средств измерений: а – цена деления шкалы; б – длина деления шкалы; в – диапазон показаний и диапазон измерений; I, II – положения указателя шкалы; с – цена деления Длина (интервал) деления шкалы — это расстояние между осями (или центрами) двух соседних отметок шкалы (рис. 1.6, б), измеренное вдоль воображаемой линии, проходящей через середины самых коротких отметок шкалы. На практике, исходя из разрешающей силы глаз оператора (остроты зрения), учитывая ширину отметок шкалы и указателя, минимальная длина деления шкалы принимается равной 1 мм, а максимальная — 2,5 мм. Наиболее распространенная длина равна 1 мм. У пневматических приборов с водяным манометром длина деления шкалы составляет около 5 мм. Начальное и конечное значения шкалы — соответственно наименьшее и наибольшее значения измеряемой величины (рис. 1.6, в), которые могут быть отсчитаны по шкале средства измерений. Диапазон показаний — область значений шкалы прибора, ограниченная начальным и конечным значениями шкалы (рис. 1.6, в). Эту характеристику часто называют пределами измерения по шкале. Например, для индикаторов часового типа диапазон может составлять 2,5 или 10 мм, а для гладких микрометров — 25 мм, для оптиметра — ±0,1 мм. Диапазон измерений, который часто называют пределом измерений средства измерений, — это область значений величины, в пределах которой нормированы допустимые пределы погрешности средства измерений. Например, для гладких микрометров этот параметр составляет 0...25 мм; 25...50 мм; 50...75 мм и т.д., а для большого инструментального микроскопа (тип БМИ) по оси X — 0... 150 мм и по оси У— 0...75 мм. Одной из основных характеристик средств измерений линейных и угловых величин контактным методом является измерительное усилие,которое возникает в зоне контакта измерительного наконечника средства измерений с измеряемой поверхностью в направлении линии измерения. Оно необходимо для того, чтобы обеспечить устойчивое замыкание измерительной цепи. В зависимости от допуска контролируемого изделия (2... 10 мкм) рекомендуемое измерительное усилие находится в пределах 2,5...3,9 Н, а при допуске свыше 10 мкм составляет 9,8 Н. Важным показателем измерительного усилия является его перепад— разность измерительных усилий при двух положениях указателя в пределах диапазона показаний. Стандарт ограничивает эту величину в зависимости от типа средства измерений. Например, для микрометра с ценой деления 0,01 мм колебание измерительного усилия допускается в пределах 2 Н, для индикаторов часового типа с той же ценой деления — 0,8 Н, а для измерительных пружинных головок — 0,2...2 Н. Свойство средства измерений, заключающееся в его способности реагировать на изменения измеряемой величины, называется чувствительностью. Она оценивается отношением изменения выходного сигнала этого средства к вызывающему его изменению измеряемой величины. Порог чувствительности средства измерений — характеристика средства измерений в виде наименьшего значения изменения ФВ, начиная с которого может осуществляться ее измерение данным средством. Эта характеристика важна при оценке малых перемещений. Кроме рассмотренных ранее характеристик средств измерений на практике используются и такие понятия, как стабильность меры (свойство меры сохранять неизменным во времени свое значение), стабильность измерительного прибора(свойство прибора сохранять неизменными во времени поправки к его показаниям) и вариация показаний— разность показаний прибора в одной и той же точке диапазона измерений при плавном подходе к этой точке со стороны меньших значений измеряемой величины. Особое место в метрологических характеристиках средств измерений и контроля занимают погрешности измерений и, в частности, погрешности самих средств измерений и контроля. Инструментальные погрешности возникают вследствие недостаточно высокого качества элементов средств измерений и контроля. К этим погрешностям можно отнести погрешности изготовления и сборки средств измерений; погрешности, вызываемые трением в механизме средства измерений и недостаточной жесткостью его деталей и т.п. Инструментальная погрешность индивидуальна для каждого средства измерений. Причиной возникновения методических погрешностей служит несовершенство метода измерений, так как мы сознательно измеряем или используем на выходе средств измерений не ту величину, которая нам нужна, а другую, которая отражает нужную лишь приблизительно, но ее измерение гораздо проще реализовать. За основную погрешность принимают погрешность средства измерений, применяемого в нормальных условиях. Известно, что наряду с чувствительностью к измеряемой величине средство измерений имеет некоторую чувствительность и к неизмеряемым, но влияющим величинам, например к температуре, атмосферному давлению, вибрации, ударам и т.д. Поэтому любое средство измерений имеет основную погрешность, которая отражается в нормативно-технической документации. При эксплуатации средств измерений и контроля в производственных условиях возникают значительные отклонения от нормальных условий, вызывающие дополнительные погрешности. Эти погрешности нормируются соответствующими коэффициентами влияния изменения отдельных влияющих величин на изменение показаний. Погрешности средств измерений нормируют установлением предела допустимой погрешности. Предел допустимой погрешности средства измерений— наибольшее значение погрешности средств измерений, устанавливаемое нормативным документом для данного типа средств измерений, при котором оно еще признается годным к применению. Например, пределы допустимой погрешности концевой меры длины класса 1 длиной 100 мм составляют +50 мкм, а для амперметра класса 1,0 — ±1 % верхнего предела измерений. Кроме того, все вышеперечисленные погрешности измерений подразделяют по виду на систематические, случайные и грубые, статические и динамические составляющие погрешностей, а также абсолютные и относительные погрешности. Для обобщенной характеристики точности средств измерений, определяемой пределами допустимых погрешностей (основной и дополнительной), а также другими их свойствами, влияющими на погрешность измерений, вводится понятие класса точности средств измерений.Единые правила установления пределов допустимых погрешностей показаний по классам точности средств измерений регламентирует ГОСТ 8.401—80. Классы точности определяются стандартами и техническими условиями, содержащими технические требования к средствам измерений. Для каждого класса точности средств измерений конкретного типа устанавливаются конкретные требования к метрологическим характеристикам, в совокупности отражающие уровень точности. Единые характеристики для средств измерений всех классов точности (например, входные и выходные сопротивления) нормируются независимо от классов точности. Средства измерений нескольких ФВ или с несколькими диапазонами измерений могут иметь два класса точности и более. Например, электроизмерительному прибору, предназначенному для измерения электрического напряжения и сопротивления, могут быть присвоены два класса точности: один — как вольтметру, другой — как амперметру. Классы точности присваивают средствам измерений при разработке. В процессе эксплуатации метрологические характеристики средств измерений ухудшаются. Поэтому допускается понижение класса их точности по результатам метрологической аттестации или поверки. В связи с большим разнообразием средств измерений и их метрологических характеристик в ГОСТ 8.401—80 определены способы обозначения, причем выбор способа зависит от того, в каком виде нормирована погрешность. |