Теоретический курс 1 Основные нормируемые метрологические характеристики
 Скачать 23.64 Kb.
|
|
Теоретический курс 1) Основные нормируемые метрологические характеристики Метрологические свойства средств измерения – это свойства, влияющие на результаты измерения и его погрешность. Метрологические характеристики средств измерений – показатели метрологических свойств, являющегося их количественными характеристиками. Нормируемые метрологические характеристики (НМХ) — характеристики средств измерений, предназначенные для обеспечения единства измерения с требуемой точностью и устанавливаемые нормативными и/или техническими документами. НМХ являются наиболее рациональной совокупностью метрологических характеристик. Классификация важнейших НМХ осуществляется по нескольким признакам (табл. 1). Отметка шкалы – штрих или иное условное обозначение на шкале средства измерений. Например, отметкой шкалы на линейке и циферблатных весах служит штрих. Отметка шкалы может отсутствовать на цифровых, печатающих и иных средствах измерений. Таблица 1. Классификация нормируемых метрологических характеристик
Цена деления – разность значений величины, соответствующей двум соседним отметкам шкалы. Например, цена деления линейки может быть 1 мм, 1 см, 5 см и т.д., а циферблатных весов – 5 или 10 г. Диапазон показаний (ДП) – область значения шкалы, ограниченная начальным и конечным ее значениями. Например, школьная линейка может иметь диапазон показаний от 0 до 30,3 или 50,3 см; циферблатные весы В НУ – от 0 до 1 кг. Диапазон показаний эталона метра (экземпляр № 28), переданного ГКМВ в 1889 г. России, составлял 1,02 м, а диапазон измерений – 1 м. Диапазон измерений (ДИ) – область значения измеряемой величины, для которой нормированы допускаемые погрешности. Например, диапазон измерений на циферблатных весах составляет от 5 г до 5 или 10 кг. Диапазон измерений не всегда совпадает с диапазоном показаний, а может быть больше или меньше последнего. 0б этом свидетельствуют диапазоны показаний и измерений циферблатных весов (ДИ > ДП), эталона метра – экземпляра № 28 (ДИ < ДП). Не следует проводить измерения объектов, размер которых превышает ДИ, так как при этом возникают грубые погрешности. Чувствительность – отношение измерения сигнала на выходе измерительного прибора к вызывающему его изменению измеряемой величины. Порог чувствительности – минимальное значение измеряемой величины, которое вызывает изменение сигнала на выходе измерительного прибора. Например, порог чувствительности циферблатных весов может составлять 5 или 10 г, при этом стрелка весов отклонится, если на платформу поместить объект с указанной массой. Точность – качество измерений, отражающее близость их результатов к истинному значению измеряемой величины. Точность определяется степенью близости к нулю погрешностей, поэтому обычно говорят о высокой, средней или низкой точности. При этом точность сравнивается с погрешностью, полученной при измерениях. Значение точности иногда определяют величиной, обратной модулю относительной погрешности Е= 1/5, где 5 – относительная погрешность. Точность характеризуется классом точности. Класс точности – обобщенная характеристика средства измерения, определяемая пределами допускаемой основной и дополнительной погрешностей. Класс точности устанавливается на основании правил, регламентированных ГОСТ 8.401—80 «Классы точности средств измерения. Общие требования». Класс точности не устанавливается, если отдельно нормируются систематические или случайные составляющие погрешности либо преобладающими являются динамические погрешности. Если средство измерения предназначено для измерения нескольких величин, класс точности определяется для каждой из них. Если пределы допускаемой основной погрешности выражены в абсолютной форме, класс точности обозначается прописными буквами римского алфавита. Классам точности, которым соответствуют меньшие пределы допускаемых погрешностей, присваиваются буквы, находящиеся ближе к началу алфавита. Если пределы допускаемой основной погрешности принято выражать в относительном виде, класс точности обозначается соответствующими цифрами без процентов. Так, если на приборе указан класс точности 0,005, это означает основную относительную погрешность 0,005 %. Классы точности присваиваются средствам измерения по результатам приемочных испытаний при их разработке. Классы точности указываются на средствах измерений и в технической документации. Обозначение класса точности не наносится на малогабаритные высокоточные меры (например, эталонные разновесы) или на средства измерений, для которых класс точности не устанавливается. 2) Что изучает стандартизация Стандартизация – деятельность по установлению правил и характеристик в целях их добровольного многократного использования, направленная на достижение упорядоченности в сферах производства и обращения продукции и повышение конкурентоспособности продукции, работ или услуг. Работы по стандартизации в России осуществляются на основе принятых Федеральных законов: «О техническом регулировании» от 27 декабря 2002 г., № 184-ФЗ, и «О стандартизации в Российской Федерации» от 29 июня 2015 г., № 162-ФЗ. Кроме стандартов нормативными документами являются также правила по стандартизации, рекомендации по стандартизации и технические условия. Государственные стандарты разрабатывают на продукцию, работы и услуги, потребности в которых носят межотраслевой характер. Стандарты этой категории принимает Госстандарт Российской Федерации, а если они относятся к области строительства, архитектуры, промышленности строительных материалов – Госстрой Российской Федерации. В государственных стандартах содержатся обязательные для выполнения требования к объекту стандартизации и рекомендательные. К обязательным требованиям относятся: безопасность продукта, услуги или процесса, для здоровья человека, окружающей среды и имущества, а также производственная безопасность и санитарные нормы; техническая и информационная совместимость и взаимозаменяемость изделий; единство методов контроля и единство маркировки. Особо актуальны требования безопасности, поскольку безопасность товара – основной аспект сертификации соответствия. Цели и задачи стандартизации К требованиям безопасности в стандартах относят: электробезопасность, пожаробезопасность, взрывобезопасность, радиационную безопасность, предельно допустимые концентрации химических и загрязняющих веществ, безопасность при обслуживании машин и оборудования; требования к защитным средствам и мероприятиям по обеспечению безопасности (ограждения, ограничители хода машин, блокирующие устройства, аварийная сигнализация и др.) Отраслевые стандарты разрабатывают применительно к продукции определенной отрасли. Требования отраслевых стандартов не должны противоречить обязательным требованиям государственных стандартов, а также правилам и нормам безопасности, установленным для отрасли. Принимают такие стандарты государственные органы управления (например, министерства), которые несут ответственность за соответствие требований отраслевых стандартов обязательным требованиям ГОСТ Р. Объектами отраслевой стандартизации служат: продукция, процессы и услуги, характерные для отрасли; правила, касающиеся организации работ по отраслевой стандартизации; типовые конструкции и изделия отраслевого применения (техническое устройство, инструмент и пр.) правила метрологического обеспечения в отрасли. Стандарты предприятий разрабатывает и принимает само предприятие. Объектами стандартизации в этом случае служат составляющие организации и управления производством. Стандартизация на предприятии может затрагивать и продукцию, производимую этим предприятием. Федеральный закон «О стандартизации» рекомендует использовать стандартизацию на предприятии для освоения им государственных, международных и региональных стандартов, а также для регламентирования требований к сырью, полуфабрикатам и прочим составляющим, закупаемым у других организаций. Стандарты общественных объединений (научно-технических обществ, инженерных обществ и др.) – нормативные документы, разрабатываемые на принципиально новые виды продукции, процессы или услуги, передовые методы испытаний, а также на нетрадиционные технологии и принципы управления производством. Для субъектов хозяйственной деятельности стандарты общественных объединений служат важным источником информации о первых достижениях и на добровольной основе могут быть использованы при разработке стандартов предприятий. 3) Представьте модель измерения и опишите ее работу Пусть объект измерения – вал. В соответствии с конечной задачей, решаемой путем измерений, и с априорной информацией о свойствах объекта в качестве физической модели вала принимается прямой круговой цилиндр. Параметр модели – измеряемая величина – диаметр окружности цилиндра в любом его поперечном сечении; его значение выражается числом Цилиндрическую поверхность ролика можно представить нормативной моделью в виде пространства между двумя идеальными цилиндрическими поверхностями, в которое должна вписаться реальная поверхность. Цилиндры могут быть концентрическими либо расположенными друг относительно друга иным образом, а пространство между ними называют полем допуска диаметра. Истолкование предельных размеров вала по Тейлору, принятое в международных и национальных стандартах, дает достаточно сложную модель: прилегающий к поверхности реального вала геометрически правильный цилиндр не должен превышать заданного (наибольшего предельного) размера, а толщина реальной поверхности вала в любом сечении не должна быть меньше второго заданного (наименьшего предельного) размера. Следовательно, нормативная модель наружной цилиндрической поверхности (рис. 2) включает в себя один цилиндр наибольшего предельного размера dmax и бесконечное множество цилиндров меньших размеров, фрагменты которых произвольным образом располагаются внутри большего цилиндра. Условие годности реальной цилиндрической поверхности: dimin ≥dmin и dimax ≤ dmax , где dimin и dimax – наименьший и наибольший действительные размеры, полученные при измерении реальной поверхности; dmin и dmax – наименьший и наибольший предельные размеры поверхности. Как видно из приведенного примера, нормативная модель отличается от идеальной наличием полей допусков, которые добавляются к номинальным параметрам (часто в виде предельных отклонений). В результате образуется конвенциональная координированная система предельных контуров. В частности поле допуска диаметра может «плавать» по нормали к оси цилиндра (расположение отрезков Т= dmax – dmin). Составляющими частями нормативной модели данного объекта являются: значения параметров (L, d и др.) с допусками Т (формальная составляющая); поля допусков параметров (содержательное оформление нормированных допусками параметров в координатную систему, которая определяет область существования годных объектов контроля). Практический курс 1) Опишите порядок измерения и полученный результат Замер с помощью микрометра выполняется посредством перемещения винта в неподвижной гайке. По углу оборота винта и определяется перемещение и рассчитывается линейный размер. Количество полных оборотов указано на стебле, доли – по круговой шкале на барабане (нониус). Полный оборот круговой шкалы составляет 0,5 мм. Т.е. 30,5 мм + 0,38 мм. Итого: 30,88 мм. 2) Омметром измерено 10 отсчетов постоянного резистора R. Омметр, класс точности 1,0, имеет максимальное значение шкалы, равное A=150 Ом. Результаты измерений представлены в таблице 2. Обработать результаты измерений, обеспечив 98% надежности оценки сопротивления. Таблица 2.
Вычисляем инструментальную погрешность:  Вычисляем среднее значение:  Вычисляем среднеквадратичное отклонение:   Откуда по таблицам   Полная погрешность:    |