метрология. метрология 23.02.01 2020 2. самарский государственный университет путей сообщения (Самкжт структурное подразделение Самгупс)
 Скачать 5.45 Mb.
|
|
Таблица 2  Таблица 3  Также установлены внесистемные единицы, не входящие в принятую систему, не допускаемые к применению без ограничения срока наравне с единицами СИ: масса ( тонна, атомная единица массы), время (минута , час, секунда), длина (астрономическая единица, световой год, парсек) и др.Еще ряд внесистемных единиц (миля карат и др.) временно допущены к применению. На практике одна единица ФВ оказывается неудобной для применения больших и малых размеров данной величины. Поэтому применяются несколько единиц, находящихся на кратных и дольных соотношениях между собой ( в пределах от 10 24 иотта (И) до10 -24 иокто (и)). Кратная величина – единица физической величины, в целое число раз большой системной и внесистемной единицы. Дольная единица- единица физической величины, в целое число раз меньший системной и внесистемной единицы. Кратные и дольные единицы физической величины образуются благодаря соответствующим приставкам к основным единицам. Для обеспечения единства измерений необходима тождественность единиц, в которых проградуированы все средства измерений. Тождественность обеспечивается путем точного воспроизведения и хранения установленных единиц физических величин хранения установленных единиц физических величин и передачи их размеров применяемым средствам измерений (СИ). Воспроизведение, хранения и передача размеров единиц физических величин осуществляется с помощью эталонов и рабочих эталонов. Высшим звеном в цепи передачи размеров единиц физических величин являются исходные эталоны. Эталон единицы физической величины – это средство измерений (или комплекс средств измерений), предназначенное для воспроизведения или хранения единицы и передачи ее размера нижестоящим по поверочной схеме средствами измерений, утвержденное в качества эталона в установленном порядке. Основное назначение исходных эталонов - передача размеров единиц физических величин подчиненным эталонам и СИ. Основные единицы физических величин СИ воспроизводятся с помощью государственных первичных эталонов. Государственные эталоны хранятся в метрологических институтах Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии (Ростехрегулирование). По его разрешению допускается их хранение и применение в органах ведомственных метрологических служб. Передача размеров единиц от исходного эталона единицы физической величины к вторичному эталону (эталону-копии) и к рабочим средствам измерения осуществляется с помощью рабочих эталонов. Вторичные эталоны делят на эталоны свидетели, эталоны копии, эталоны сравнения. Рабочий эталон- это эталон предназначенный для передачи размера единицы рабочим средствам измерений. Термин «рабочий эталон» заменил собой термин «образцовое средство измерений», (ОСИ), как сделано в целях упорядочения терминологии и приближении ее к международной. При необходимости рабочие эталоны подразделяются на разряды (1,2, 3 …n- й) как это принято для ОСИ. Передачу размера единицы осуществляют через цепочку подчиненных по разрядам рабочих эталонов. От последнего рабочего эталона в этой цепочке размер единицы передают рабочему средству измерений. Занятие№7 Тема 2.4 Средства измерений и эталоны.      Занятие№8 Тема 2.5 Метрологические показатели средств измерений
Деление шкалы прибора - промежуток между двумя соседними отметками шкалы. Длина (интервал) деления шкалы -расстояние между осями двух соседних отметок шкалы. Цена деления шкалы — разность значений величин, соответствующих двум соседним отметкам шкалы; например, 0,002 мм при длине (интервале) деления шкалы прибора, равной 1 мм. Диапазон показаний(измерений по шкале) - область значений шкалы, ограниченная ее начальным и конечным значениями; например, диапазон показаний оптиметра ±0,1 мм. Диапазон измерений — область значений измеряемой величины, в пределах которой нормированы допустимые погрешности средства измерений, например, диапазон измерения длин на проекционном вертикальном оптиметре ИКВ-3 0-200 мм. Предел измерений — наибольшее или наименьшее значения диапазона измерений. Измерительная сила — сила воздействия измерительного наконечника на измеряемую деталь в зоне контакта. Предел допустимой погрешности средства измерения —наибольшая (без учета знака) погрешность средства измерений, при которой оно может быть признано годным и допущено к применению; например, пределы допустимой погрешности 100-миллиметровой концевой меры длины 1-го класса равны ±0,5 мкм. Стабильность средства измерения — свойство, отражающее постоянство во времени его метрологических показателей. Погрешность измерения — разность между результатом измерения и истинным значением измеряемой величины. Точность измерений — характеристика качества измерений, отражающая близость к нулю погрешностей их результатов. При высокой точности погрешности всех видов минимальны. Точность средств измерений — качество средств измерений, характеризующее близость к нулю их погрешностей. Воспроизводимость измерений — близость результатов измерений одной и той же конкретной величины, выполняемых в различных условиях в различных местах различными методами и средствами. Чувствительность измерительного прибора — отношение изменения сигнала на выходе измерительного средства к вызвавшему его изменению измеряемой величины. Например, при перемещении измерительного наконечника измерительной пружинной головки ИГП на величину цены деления 0,5 мкм указатель перемещается на одно деление шкалы, равное 1 мм. Чувствительность этого прибора равна 1000: 0,5 = 2000. Для шкальных измерительных приборов типа пружинных головок, индикаторов часового типа чувствительность численно равна передаточному отношению механизма прибора. Поправка — величина, которая должна быть алгебраически прибавлена к показанию измерительного прибора или к номинальном значению меры, чтобы исключить систематические погрешности и получить значение измеряемой величины или значение меры, более близкое их истинным значениям. Нормируемые метрологические характеристики стандартизованы. К ним относятся систематическая составляющая погрешности измерения, случайная составляющая, динамические характеристики и др. Показатели точности и формы представления результатов измерения должны соответствовать стандартам. Например, точность измерения целесообразно представлять интервалом, в котором с установленной вероятностью находится суммарная погрешность измерения, отдельно интервалом систематической составляющей и т. д. В зависимости от пределов допустимых погрешностей средств измерений, а также других их свойств, влияющих на точность измерения, многим типам измерительных средств присваивают соответствующие классы точности. Повышение точности измерительных средств достигается, в частности, сочетанием больших передаточных отношений с простотой и технологичностью конструкции, введением в конструкцию средств, предназначенных для уменьшения погрешностей, вносимых зазорами, мертвыми ходами и износом, применением устройств, предназначенных для стабилизации измерительной силы и др. соответствии с принципом Аббе : необходимо, чтобы на одной прямой линии располагали ось шкалы прибора и контролируемый размер проверяемой детали, т. е. линия измерения должна являться продолжением линии шкалы. Если этот принцип не выдерживается, то перекос и не параллельность направляющих измерительного прибора вызывают значительные погрешности измерения. При соблюдении принципа погрешности, вызываемыми перекосами, можно пренебречь, так как они являются ошибками второго порядка малости. Для контроля точных процессов производства и повышения качества машин и других изделий необходимо не только непрерывно повышать точность, производительность и надежность средств измерения, но и правильно применять и систематически поверять средства измерения в процессе эксплуатации. Ошибочные результаты измерения из-за некачественного выполнения собственно измерений столь же часты, как и при применении неточных средств измерения. Как в том, так и в другом случае возникает необнаруженный брак, который приводит к браку на последующих этапах процесса производства или к снижению качества изделий, их точности, надежности и долговечности. Для устранения указанных недостатков в нашей стране создана Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ). Основные задачи ГСИ: установление единиц физических величин, методов и средств воспроизведения единиц, рациональной системы передачи единиц от эталонов к рабочим средствам измерений; определение номенклатуры, так как они являются ошибками второго порядка малости. Для контроля точных процессов производства и повышения качества машин и других изделий необходимо не только непрерывно повышать точность, производительность и надежность средств измерения, но и правильно применять и систематически поверять средства измерения в процессе эксплуатации. Ошибочные результаты измерения из-за некачественного выполнения собственно измерений столь же часты, как при применении неточных средств измерения. Как в том, так и в другом случае возникает необнаруженный брак, который приводит к браку на последующих этапах процесса производства или к снижению качества изделий, их точности, надежности и долговечности. Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ) Для устранения указанных недостатков в нашей стране создана Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ), Основные задачи ГСИ: установление единиц физических величин, методов и средств воспроизведения единиц, рациональной системы передачи единиц от эталонов к рабочим средствам измерений; определение номенклатуры и способов выражения метрологических показателей средств измерений. Для обеспечения единства измерений введены обязательные испытания новых типов измерительных средств и надзор за состоянием и правильным использованием измерительной техники, применяемой в народном хозяйстве. Систематическая поверка приборов – это одна из главных гарантий их точности. Важное значение имеют также соблюдение нормальных условий измерений, установленных стандартами. Особо необходимо соблюдать требования к температуре объекта измерения и рабочего пространства. Например, на ВАЗе в метрологических центрах (термоконстантных помещениях с отдельным фундаментом) механосборочных цехов в зависимости от требуемой точности измерений поддерживают температуру в пределах 20 ± 0,15 – 20 ± 0,5°С. Для обеспечения и наблюдения за единством измерений в систему Госстандарта СССР входят метрологические институты и сеть лабораторий государственного метрологического надзора; на большинстве заводов для этой цели есть отделы главного метролога и измерительные лаборатории. В систему ГСИ включены ГОСТ 8.001-71-8.098-73, а также ГОСТ 8.050-73 на нормальные условия выполнения линейных и угловых измерений. Занятие №9 Тема 2.6 Погрешности измерений и средств измерений.     Занятие №10 Практическое занятие № 1 Определение погрешностей средств измерений Цель работы: получить представление о способах определения погрешностей измерительных приборов и их технических характеристик. Краткие теоретические сведения. Погрешность средств измерения и результатов измерения. Погрешности средств измерений- отклонения метрологических свойств или параметров средств измерений от номинальных, влияющие на погрешности результатов измерений ( создающие так называемые инструментальные ошибки измерений). Погрешность результата измерения- отклонение результата измерения от действительного (истинного ) значения измеряемой величины. Инструментальные и методические погрешности Методическая погрешность обусловлена несовершенством метода измерений или упрощениями, допущенными при измерениях. Она может возникать из-за использования приближенных формул при расчете результата или неправильной методики измерений. Выбор ошибочной методики возможен из-за несоответствия (неадекватности) измеряемой физической величины и ее модели. Причиной методической погрешности может быть не учитываемое взаимное влияние объекта измерений и измерительных приборов или недостаточная точность такого учета. Инструментальная погрешность обусловлена несовершенством применяемых средств измерений. Причинами ее возникновения являются неточности, допущенные при изготовлении и регулировке приборов, изменение параметров элементов конструкции и схемы вследствие старения. Статическая и динамическая погрешности. Статическая погрешность измерений- погрешности результата измерений, свойственная условиям статического измерения, то есть при измерении постоянных величин после завершения переходных процессов в элементах приборов и преобразователей. Динамическая погрешность измерений- погрешность результата измерений, свойственная условиями динамического измерения. Динамическая погрешность появляется при измерении переменных величин и обусловлена инерционными свойствами средств измерений. Систематическая и случайная погрешности Систематическая погрешность измерения- составляющая погрешности измерения, остающаяся постоянной или закономерно изменяющая при повторных измерениях одной и той же физической величины. Систематические погрешности являются общем случае функцией измеряемой величины, влияющих величин ( температуры, влажности, напряжения питания и пр.) и времени. В функции измеряемой величины систематические погрешности входят при проверке и аттестации образцовых приборов. Случайной погрешностью называют составляющие погрешности измерений, изменяющиеся случайным образом при повторных измерениях одной и той же величины. Погрешности адекватности и градуировки Погрешность градуировки средств измерений- погрешность действительного значения величины, приписанного той или иной отметке шкалы средств измерений в результате градуировки. Погрешностью адекватности модели называют погрешность при выборе функциональной зависимости. Погрешность адекватности относиться к измерениям для проверки модели. Задание: определить погрешности амперметра и вольтметра Исходные данные: (табл.1,2)  Порядок выполнения 1.Проведена поверка вольтметра с  (амперметра с  ) в точках шкалы ( ) и получены соответствующие показания образцового вольтметра ( амперметра).2.Абсолютная погрешность прибора ∆- это разность между показанием прибора X и истинным значением  измеряемой величины: .3.Относительная погрешность прибора- это отношение абсолютной погрешности к истинному значению измеряемой величины, выраженное в процентах: δ =(  )*100, %4. Отношение абсолютной погрешности к нормирующему значению  , выраженное в процентах, называется приведенной погрешностью:𝛾= =(  )*100, %Для приборов с нулевой отметкой на краю шкалы нормирующее значение равно конечному значению диапазона измерений.5. Основная наибольшая допустимая приведенная погрешность характеризует цифру класса точности прибора:  = =(  )*100, %,Где  - наибольшая допустимая абсолютная погрешность; - цифра класса точности средства измерения; должен удовлетворять условию >= .Существуют следующие классы точности прибора : 0,5;1,0;1,5;2,5;4,0. Содержание отчета Цель работы. Задание Результаты вычислений. Вывод Контрольные вопросы Дайте определение понятия «погрешность». Назовите виды погрешностей. Назовите погрешность, характеризующую класс точности прибора. Дайте определение понятия «поверка». Перечислите погрешность по характеру изменения результатов измерения. Занятие №11 Тема 2.7 Критерии качества и классы точности средств измерений. Критерии качества измерений Качество измерений характеризуется точностью, достоверностью, правильностью, сходимостью, воспроизводимостью и погрешностью измерений. Точность – это качество измерений, отражающее близость их результатов к истинному значению измеряемой величины. Высокая точность измерений соответствует малым погрешностям как систематическим, так и случайным. Точность количественно оценивают обратной величиной модуля относительной погрешности. Напремер, если погрешность измерений равна 0,05%, то точность будет равна 1/0,0005 = 2000. Достоверность измерений характеризует степень доверия к результатам измерений. Достоверность оценки погрешностей определяют на основе законов теории вероятностей и математической статистики. Это дает возможность для каждого конкретного случая выбирать средства и методы измерений, обеспечивающие получение результата, погрешности которого не превышают заданных границ. Правильность измерений – качество измерений, отражающее близость к нулю систематических погрешностей в результатах измерений. Сходимость – качество измерений, отражающее близость друг к другу результатов измерений, выполняемых в одинаковых условиях. Сходимость измерений отражает влияние случайных погрешностей. Воспроизводимость – это такое качество измерений, которое отражает близость друг к другу результатов измерений, выполняемых в различных условиях (в различное время, в различных местах, разными методами и средствами). Погрешность измерения – отклонение результата измерения от истинного (действительного) значения измеряемой величины. Погрешность измерений представляет собой сумму ряда составляющих, каждая из которых имеет свою причину. Можно выделить слудующие группы причин возникновения погрешностей: неверная настройка средства измерений или смещение уровня настройки во время эксплуатации; неверная установка объекта измерения на измерительную позицию; ошибки в процессе получения, преобразования и выдачи информации в измерительной цепи средства измерений; внешние воздействия на средство и объект измерений (изменение температуры и давления, влияние электрического и магнитного полей, вибрация и т.п.); свойства измеряемого объекта; квалификация и состояние оператора. Анализируя причины возникновения погрешностей, необходимо в первую очередь выявить те из них, которые оказывают существенное влияние на результат измерения. Анализ должен проводится в определенной последовательности. |