Часть 8

8.1 Профилактика погрешностей на начальной стадии проектирования

1. Оценка погрешностей.

На начальной стадии проектирования необходимо оценить погрешности измерения. Определяют основные источники возникновения погрешностей.

2. Выделяют и рассчитывают источники доминирующих погрешностей.

Анализ погрешностей и их источников позволяет правильнее конструировать составляющие элементы приборов, обеспечивая минимизацию погрешностей.

Большинство погрешностей носит систематический характер. Их минимизация или исключение достигается за счет следующих мероприятий:

- рациональное конструирование;

- применение исправных, поверенных СИ;

- профилактика методических погрешностей;

- создание нормальных условий измерения;

- высокая квалификация оператора;

- необходимый уровень эргономичности изделия;

Компенсация погрешностей

Компенсации бывают двух типов:

- инструментальная (внутренняя) – корректирование сигналов;

- информационная (внешняя) – корректирование результата измерения.

8.2 Инструментальная компенсация

Инструментальная компенсация погрешности осуществляется следующими способами:

а) устранение влияния зазоров, например использованием принципа Аббе, т.е. линия измерения и ось шкалы совпадают, рисунок 8.1.

Рисунок 8.1 – Использование принципа Аббе

Не всегда так получается. Часто в приборах возникает следующая проблема: линия измерения и ось шкалы (ось индикатора) не совпадают, как например, у штангенциркуля, рисунок 8.2.

Рисунок 8.2 – Изображение несоблюдения принципа Аббе на примере штангенциркуля

∆ = tgα ·Н = Н· S/ℓ;

где tgα - угол перекоса каретки;

S - зазор в каретке;

ℓ - длина каретки;

б) изменение конструкции: вносим компенсатор:

1) внесение в конструкцию компенсатора (например, погрешность, вызванная разной высотой двух центров, может быть минимизирована компенсационной пластинкой, подшлифовкой которой по высоте добиваются необходимой точности, рисунок 8.3.

Рисунок 8.3 – Введение компенсатора для уменьшения влияния погрешности

2) регулировочный элемент с особым коэффициентом теплового расширения – компенсатор температурных деформаций (часы с маятником).

часы с маятником

3) изменение схемы прибора: (приборы активного контроля (ПАК))

4) корректирующий элемент (линейка), рисунок 8.4.

Рисунок 8.4 – Корректирующая линейка

КОРРЕКТИРУЮЩАЯ ЛИНЕЙКА

Появляется накопленная погрешность шага ∆Р, которую можно компенсировать линейкой.

5) Использование двойного механизма с разнонаправленными погрешностями.

∆₁+∆₂=0 (например, использование двойного плоскопружинного параллелограмма).

плоскопружинный параллелограмм

6) Иногда погрешность можно компенсировать конструктивно, рисунок 8.5, 8.6.

Рисунок 8.5 – Схема измерения радиального биения

НЕПРЯМОЛИНЕЙНОСТЬ НАПРАВЛЯЮЩЕЙ

Источником погрешности, вызывающим перекос кронштейна и соответствующее ему перемещение индикатора по вертикали, является непрямолинейность направляющей.

( допуск прямолинейности направляющей и длина каретки)

( перекос кронштейна и его длина – расстояние между линией измерения и серединой каретки).

Для того чтобы уменьшить погрешность, изменим конструкцию таким образом, чтобы длина «каретки» возросла, рисунок 8.6.

Рисунок 8.6 – Конструктивно измененная схема измерения радиального биения

Длина каретки l_к увеличилась, а l_кр стало близким к нулю (середина «каретки» теперь совпадает с линией измерения), следовательно, погрешность уменьшилась.

В некоторых случаях можно изменить конфигурацию кронштейна, чтобы уменьшить погрешность от перекоса, рисунок 8.7.

Рисунок 8.7 – Изменение конфигурации кронштейна