2.2. Технические измерения и метрология.

Научной основой технических измерений является метрология.

Единство измерений поддерживают путем передачи единиц величин от элемента рабочим средствам измерений, осуществляемых по ступенькам образцовых мер, как показано на схеме.

Рис. 4.1. Принципиальная поверочная схема.

Единообразие средств измерений – их состояние, характеризующееся тем, что они

проградуированы в узаконенных единицах, а их метрологические свойства соответствуют нормам.

Средства измерений, их единообразие и основные метрологические показатели.

Средства линейно-угловых измерений общего назначения можно подразделить на три основные группы: меры; калибры; универсальные измерительные приборы и системы.

Мера – средство измерений, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера. К ним относятся плоскопараллельные меры длины (плитки) и угловые меры.

Калибры – тела и устройства, предназначенные для контроля нахождения в заданных границах размеров, взаимного расположения поверхностей и формы деталей. Это гладкие предельные калибры (скобы и пробки), резьбовые калибры (резьбовые кольца и скобы, резьбовые пробки и т.д.).

Измерительный прибор – устройство, вырабатывающее сигнал измерительной деформации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем.

Измерительная система – совокупность средств измерений и вспомогательных устройств, соединенных между собой каналами связи. Это удобно для автоматизированной обработки.

Универсальные измерительные приборы предназначены для определения действительных размеров.

Любой универсальный прибор характеризуется назначением, принципом действия, т.е. физическим принципом и метрологическими характеристиками.

К основным метрологическим характеристикам средств линейно-угловых измерений относятся следующие:

• номинальное значение однозначной меры у_н;

• цена деления равномерной шкалы прибора Пределы шкалы х_нш и x_хш измерительного прибора, характеризующие диапазон измерений по шкале

Чувствительность прибора – отношение изменения сигнала на выходе прибора к вызывающему его изменению измеряемой величины; при линейных измерениях, как правило, эти две величины выражаются в одинаковых величинах, а поэтому чувствительность прибора соответствует передаточному отношению

Измерительное усилие G – сила воздействия измерительного наконечника на измеряемый объект; вероятностбь безотказной равботы прибора P₀(t) – вероятность того, что через t часов (или циклов работы) прибор будет иметь метрологические характеристики, соответствующие нормативным.

Главным метрологическим (эксплуатационным) показателем прибора, как и любого средства измерений, является его точность, количественно характеризуемая погрешностью . Рассеивание погрешности измерения зависит от цепи деления функциональных шкал измерительных приборов.

2.3. Классификация методов и средств измерений.

Метод измерения – совокупность приемов использования принципов и средств измерений.

К видам измерений можно отнести измерения:

1. прямые (искомое значение величины определяют непосредственно из опытных данных, по устройству отображения измерительной информации применяемого средства измерений);

2. косвенные ( измерения, при которых искомое значение величины находят на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям);

3. совокупные (одновременные измерения одноименных величин, среди которых есть известные);

4. совместные (одновременные измерения неодноименных величин для нахождения зависимости между ними);

5. абсолютные (прямые измерения основных величин с использованием физических констант);

6. относительные (измерения в некоторых относительных, по отношению к одноименной величине, единицах, в том числе и неименованных);

7. однократных и многократных (в зависимости от поставленной задачи возможно применение однократных и многократных измерений, причем многократные измерения проводят или для подстраховки от грубых погрешностей или для математической обработки результатов);

8. метрологические (измерения выполняют с максимально достижимой точностью, добиваясь минимальной погрешности измерения);

9. технические (измерения проводят с заранее установленной точностью, иными словами, погрешность измерения не должна превышать заранее заданного значения).

Различают два основных метода измерений: метод непосредственной оценки и метод сравнения с мерой.

Суть метода непосредственной оценки состоит в сравнении измеряемой величины с мерой, принятой за единицу.

При измерительном контроле линейных и угловых величин применяют главным образом прямые измерения, реже встречаются относительные и косвенные.

При измерительном контроле в промышленности используют в основном методы непосредственной оценки и сравнения с мерой, причем последний доминирует при точных измерениях сравнительно больших размеров.

Для грубых измерений используют штангенинструменты, работающие по методу совпадения. Дифференциальным методом пользуются при проверке и аттестации образцовых мер длины.

Применяемые в машиностроении средства измерительного контроля линейно- угловых размеров можно функционально подразделить на три группы: меры, воспроизводящие заданные размеры длин и углов; калибры, воспроизводимые границы предписанных размеров; универсальные средства измерений действительных размеров.

. Штриховые и концевые меры.

Для воспроизводства длины в промышленности широко используют штриховые и концевые меры. Штриховые меры выполняют в виде линеек, рулеток и шкал с отсчетными элементами. Плоскопараллельные концевые меры длины представляют собой наборы параллепипедов (пластин, брусков) из стали длиной до 1000 мм или твердого сплава длиной дл 100 мм с двумя плоскими взаимно параллельными измерительными поверхностями. Длина концевой меры – длина перпендикуляра между противоположными измерительными поверхностями. Отклонение от плоскопараллельности составляет 0,16 – 0,35мкм.

По этим мерам производят настройки приборов на нулевую отметку, градуировку (нанесения отметок) и тарировку (определение цены деления), поверки приборов, а также точную настройку станков на размер.

Наборы образцовых концевых мер на заводах служат средством хранения единицы длины.

По точности изготовления концевых мер их наборы подразделяют на следующие классы точности: 00; 01; 0, 1, 2, 3 –из стали; 00; 0; 1; 2; 3; - из твердого сплава. Для мер, находящихся в эксплуатации, установлены дополнительные 4 и 5 классыПо точности угловые меры подразделяют по классам 00, 0, 1 и 2 с допустимыми отклонениями ±2», ±3», ±10», ±30».

Рис. Плоскопараллельные и угловые меры.