Порнографическая инженерия. конспект лекций по МСиПК. Лекция 1. Основы метрологии и обеспечение единства измерений. Основные понятия и определения метрологии
 Скачать 5.56 Mb.
|
|
Лекция №1. Основы метрологии и обеспечение единства измерений. Основные понятия и определения метрологии. Объект и предмет метрологии Метрология – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения единства измерений и методах и средствах обеспечения их требуемой точности. Предметом метрологии является измерение свойств объектов. (длины, массы, плотности и т.д.) и процессов (скорость протекания, интенсивность протекания и др.) с заданной точностью и достоверностью. Объектом метрологии является физическая величина. Основные понятия и определения метрологии. Мера – это средство измерения, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера Физическая величина – это одно из свойств физического объекта, общее в качественном отношении для многих физических объектов, но индивидуальное в количественном отношении. Физические величины делятся на измеряемые и оцениваемые. Измеряемые могут быть выражены количественно в установленных единицах измерения Оцениваемые физические величины – это величины, для которых единицы измерения не могут быть введены. Их определяют при помощи установленных шкал. Единицей физической величины называют физическую величину фиксированного размера, которой условно присвоено числовое значение, равное единице и которое применяется для количественного выражения однородных с ней физических величин. Различают основные и производные единицы физических величин. Для основных величин единицы устанавливаются произвольно, для производных единицы получают по формулам из основных. Система единиц физических величин – это совокупность основных и производных единиц физических величин, относящихся к некоторой системе величин. В международной системе единиц СИ (Система Интернациональная) принято 7 основных единиц: единица времени – секунда (с), единица длины – метр (м), массы – килограмм (кг), силы электрического тока – ампер (А), термодинамической температуры – Кельвин (К), силы света – канделла (кд) единица количества вещества – моль (моль) Эталон единицы физической величины – это средство измерения, предназначенное для хранения и воспроизведения единицы физической величины с целью ее передачи другим средствам измерений. Понятие единство измерений характеризует состояние измерений, когда их результаты выражены в узаконенных единицах, а погрешности известны и не выходят за установленные пределы с заданной вероятностью. Погрешность измерения – это отклонения результата измерения от истинного значения измеряемой величины. Классификация погрешностей измерения Погрешности классифицируются по следующим признакам: 1 – по форме числового выражения А) абсолютные Б) относительные 2 – по источникам возникновения А) инструментальные – обусловлены свойствами средств измерения: твердости, геометрических параметров и т.д) Б) методические – возникают в результате несовершенства принятого метода измерений В) субъективные – человеческий фактор 3 – по характеру проявления А) систематическая – такая погрешность в процессе измерения одной и той же физической величины остается постоянной или изменяется по определенному закону при одинаковых условиях измерения (температура, влажность, давление и т.д) Б) случайная – погрешность, которая изменяется случайным образом при повторном измерении одной и той же величины в одних и тех же условиях. Изменяется хаотично, по неизвестному закону. Лекция №2. Основы обеспечения единства измерений. Средства измерения. Измерение физических величин Измерение – нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств. Истинное значение – значение, идеально отражающее соответствующее свойство объекта, как количественном, так и в качественном отношениях. Действительное значение – значение, найденное опытным путем и настолько приближенное к истинному, что может быть использовано вместо него. Измеренное значение – получено при измерении с применением конкретных методов и средств измерений. Классификация измерений 1 – по физической сущности измеряемой величины 2 – по характеристике точности А) равноточные – ряд измерений, выполненных при одинаковых условиях Б) неравноточные – ряд измерений, выполненных разными по точности приборами, либо при разных условиях 3- по числу измерений А) однократные Б) многократные 4 – по выражению результатов измерения А) абсолютные – измеряемые в кг, м, Н и т.д. Б) относительные – измеряемые в долях или процентах 5 – по способу получения чилслового значения физической величины А) прямые – измерения, при которых искомое значение физической величины получают непосредственно Б) косвенные – искомое значение получают на основании прямых измерений других физических величин Понятие о средстве измерений Средство измерения – техническое устройство или комплекс устройств, предназначенное для измерений. Оно имеет нормированные метрологические характеристики, воспроизводящие или хранящие единицу физической величины Средство измерения должно реализовывать одну из следующих функций: - воспроизводить величину заданного размера - вырабатывать сигнал, несущий информацию о значении измеряемой величины. Такие сигналы могут либо восприниматься органами чувств, либо проходить через преобразующие приборы Метрологические характеристики средств измерений и контроля Цена деления шкалы прибора – разность величин двух соседних отметок шкалы. Она всегда указывается на шкале прибора. Начальное и конечное значение шкалы – наибольшее и наименьшее значение величины, которая может быть отсчитана по шкале данного средства измерения Диапазон показаний средства измерений – область значений шкалы, ограниченная начальным и конечным значениями шкалы. Измерительное усилие – усилие, возникающее в зоне контакта измерительного наконечника прибора с измеряемой поверхностью. Чувствительность – способность средства измерения реагировать на изменения измеряемой величины. Лекция 3. Контроль угловых величин. Параметры резьбовых соединений. Углы и конусы. Методы и средства измерений и контроля углов и конусов. Угловые размеры определяют положение плоскостей, осей, линий, центров отверстий и т.д. Угловые размеры бывают зависимые и независимые. Независимые углы не связаны с другими параметрами изделия; зависимые углы определяются основными параметрами изделий, к которым они относятся. В качестве единицы измерения плоских углов Международной системой единиц (СИ) принят радиан - угол между двумя радиусами круга, вырезающими на его окружности дугу, длина которой равна радиусу данного круга. Измерение углов в радианах на практике связано с значительными трудностями, так как ни один из современных угломерных приборов не имеет градуировки в радианах. По этой причине в машиностроении для угловых измерений в основном применяются внесистемные единицы: градус, минута и секунда. Эти единицы связаны между собой следующими соотношениями: 1 рад = 57°17׳45״= 206 265″ 1° = π/180 рад = 1,745329 × 10-2 рад; 1‘ = π /10800 рад = 2,908882 × 10-1 рад; 1” = π/648000 рад = 4,848137 × 10-6 рад. Существуют следующие методы измерений и контроля углов и конусов: - метод сравнения с жесткими контрольными инструментами — угловыми мерами, угольниками, конусными калибрами и шаблонами; рис - абсолютный гониометрический метод, основанный на использовании приборов с угломерной шкалой (нониусные, индикаторные и оптические угломеры); рис - косвенный тригонометрический метод, основанный на определении линейных размеров, связанных с измеряемым углом тригонометрической функцией (синусные линейки, конусомеры). Угловые меры и угольники. Меры угловые призматические (рис 1) предназначены для передачи единицы плоского угла от эталонов к изделию. Они чаще всего применяются при лекальных работах, а также для поверки и калибровки средств измерений и контроля. Угловые меры могут быть однозначными и многозначными, они представляют собой геометрическую фигуру в виде прямой призмы с доведенными поверхностями, являющимися сторонами рабочего угла.  Рис 1 – угловые меры  Рис 2 - угольники Угольники В соответствии с ГОСТ 3749 — 77 угольники различаются: по конструктивным признакам — шесть типов (рис. 2), по точности— три класса (0, 1, 2). Лекальные угольники (типы УЛ, УЛП, УЛШ, УЛЦ) изготавливают закаленными классов 0 и 1 и применяют для лекальных и инструментальны работ (рис. 2, а, б). Слесарные угольники типов УП и УШ (рис. 2 в, г) применяют для нормальных работ в машиностроении и приборостроении. Угломерные приборы. Эти приборы основаны на прямом измерении углов с помощью угломерной шкалы. Наиболее известными средствами измерений из этого ряда являются утломеры с нониусом, оптические делительные головки, оптические утломеры, уровни, гониометры и др. Угломеры с нониусом (ГОСТ 5378 — 88) предназначены для измерения угловых размеров и разметки деталей (рис 3). Угломеры выпускаются двух типов. Угломеры типа УН предназначены для измерения наружных углов от 0 до 180°, внутренних углов от 40 до 180° и имеют величину отсчета по нониусу 2 и 5'. Угломер состоит из следующих основных деталей: полудиска (сектора) 1, неподвижной линейки 6, подвижной линейки 5, зажимного винта угольника 3, нониуса 10, стопорного винта 9, устройств для микрометрической подачи 7 и 8, добавочного угольника 4, винта зажима добавочного угольника 3. Для измерения углов от нуля до 90° на неподвижную линейку 6 устанавливают добавочный угольник 4. Измерение углов от 90 до 180° производится без добавочного угольника 4. Порядок отсчета на угловом нониусе угломера аналогичен отсчету на линейном нониусе штангенциркуля (рис. 2.53, в). Угломеры типа УМ предназначены для измерения наружных углов от 0 до 180° и имеют величину отсчета по нониусу 2 и 5' (рис. 2.53, г) и 15' (рис. 2.53, д). Предел допускаемой погрешности угломера равен величине отсчета по нониусу.   Рис 3 – угломер нониусный  Рис 4 – электронный угломер.  Рис 5 – индикаторный угломер Косвенный тригонометрический метод основан не на измерении собственно углов, а величин, связанных с ними. Угол определяется расчетным путем по результатам измерения линейных размеров (катетов, гипотенузы), связанных с измеряемым углом тригонометрической функцией (синусом или тангенсом). После определения этих размеров значения углов находят с помощью расчетов. При этом для линейных измерений могут применяться любые универсальные средства, а также вспомогательные средства, разработанные специально для обеспечения измерений углов конусов и призматических деталей. Косвенные измерения углов чаще всего основаны на использовании синусных или тангенсных схем, а объектом измерения является угол специально выстроенного прямоугольного треугольника. Две стороны этого треугольника воспроизводятся и/или измеряются средствами линейных измерений. Например, можно измерить два катета на микроскопе или проекторе. |