- •«Оренбургский государственный университет»
- •«Методы и средства измерений, испытаний и контроля»
- •Содержание
- •Предисловие к третьему изданию
- •Введение
- •1 Предмет, задачи и содержание дисциплины
- •Метрологические истины
- •2 Классификация измерений (Виды измерений)
- •3 Области измерений
- •4 Величина, физические измерения
- •5 Методы измерений
- •6 Подготовка к измерениям
- •7 Погрешности измерений
- •8 Учет систематической погрешности и способы их уменьшения
- •9 Обработка результатов наблюдений и оценка погрешности
- •9.1 Прямые измерения с многократными наблюдениями
- •9.2 Прямые измерения с однократными наблюдениями
- •9.3 Косвенные измерения
- •9.3.1 Косвенные измерения при линейной зависимости
- •9.3.2 Косвенные измерения при нелинейной зависимости
- •9.4 Формы представления и интерпретация результатов измерений
- •9.5 Правила округления и записи результатов наблюдений и измерений
- •10 Средства измерений и их классификация по гси
- •10.1 Погрешности измерительных устройств
- •11 Нормирование метрологических характеристик
- •11.1 Структурные схемы и метрологические характеристики измерительных систем
- •11.2 Надежность средств измерений
- •11.2.1 Основные понятия и показатели теории надёжности /36/.
- •12 Метрологическое обеспечение измерений
- •12.1 Метрологические испытания средств измерений методом сравнения их погрешностей с эталонами при соотношении 1/3 показателей метрологической точности /32/.
- •12.1.2 Для чего существует метрологическая аттестация и поверка средств измерений, виды поверок и способы их выполнения /32/.
- •12.1.3 Достоверность поверки /32/.
- •12.1.4 Определение объема поверочных работ /32/.
- •12.1.5 Поверка по сокращенной программе. Методы поверки многопредельных и многоцелевых средств измерений /32/.
- •12.1.6 Способы определения числа поверяемых отметок в диапазоне измерений в аналоговых и цифровых измерительных приборах /32/.
- •12.1.7 Назначение и корректировка межповерочных интервалов /32/.
- •13 Применение вычислительной техники в средствах измерений /12/
- •14 Применение средств измерений /8, 11, 14, 16/
- •14.1 Измерение геометрических величин
- •14.1.1 Линейно-угловые измерения
- •14.1.1.1 Штангенинструменты
- •Штангенциркуль с двумя нониусами с пределами измерений 0—200 мм и 0—320 мм и величиной отсчета по нониусу 0,1 мм
- •Проверка на ощущение измерительного усилия при измерении большого внутреннего диаметра
- •14.1.1.2 Микрометрические измерительные средства
- •Соединение барабана с микровинтом
- •Положение измерительных поверхностей относительно измеряемых
- •Микрометр с циферблатом
- •14.1.1.3 Плоскопараллельные концевые меры длины
- •Примеры расчета размеров плоскопараллельных концевых мер
- •Составление плоскопараллельных концевых мер в блоки
- •14.1.2 Измерения линейно-угловых величин оптическими приборами
- •В) Закрепление кронштейна г) Установка стола
- •Настройка горизонтального оптиметра
- •С) Закрепление пиноли
- •Чтение показателей
- •Измерительная машина изм
- •Пример:
- •Установка машины в нулевое положение
- •А) Грубая установка пинольной бабки на нуль
- •Б) Грубая установка измерительной бабки на нуль
- •К) Стопорение пинольной трубки
- •Чтение показаний
- •Ж) Микроподача продольного хода стола
- •Измерение угла профиля и шага резьбы
- •Цена наименьшего деления штриховой окулярной головки 1’
- •Проекционный метод
- •Измерение методом осевого сечения
- •Выбор средств измерений
- •14.2 Средства измерения давления. Общие сведения
- •14.2.1 Жидкостные средства измерений давления с гидростатическим уравновешиванием
- •14.2.2 Чувствительные элементы деформационных средств измерений давления
- •14.2.3 Деформационные приборы для измерения давления
- •14.2.3.1 Измерительные приборы с одновитковой трубчатой пружиной
- •14.2.3.2 Измерительные приборы с многовитковой трубчатой пружиной
- •14.2.3.3 Измерительные приборы с сильфонным чувствительным элементом
- •14.2.3.4 Деформационные измерительные преобразователи давления, основанные на методе прямого преобразования
- •14.2.3.5 Емкостные измерительные преобразователи давления
- •14.2.3.6 Деформационные измерительные преобразователи основанные на методе уравновешивающего преобразования
- •Измерения тепловых величин
- •14.3.1 Общие сведения
- •14.3.2 Температурные шкалы
- •14.3.3 Классификация средств измерений температуры
- •14.3.4 Манометрические термометры
- •14.3.5 Жидкостные манометрические термометры
- •14.3.6 Конденсационные манометрические термометры
- •14.4 Термоэлектрические термометры
- •14.4.1 Термоэлектрический преобразователь
- •14.4.2 Включение измерительного прибора в цепь термоэлектрического преобразователя
- •14.4.3 Поправка на температуру свободных концов термоэлектрического преобразователя
- •14.4.4 Нормальный термоэлектрод
- •14.4.5 Удлиняющие термоэлектродные провода и термостатирование свободных концов тэп
- •14.4.6 Способы соединения тэп
- •14.4.7 Требования к материалам термоэлектродов и устройство тэп
- •14.5 Средства измерений сигналов термоэлектрических термометров
- •14.5.1 Магнитоэлектрический милливольтметр
- •14.5.2 Потенциометры
- •14.5.3 Автоматические потенциометры
- •14.5.4 Нормирующие преобразователи термоЭдс
- •14.6 Термопреобразователи сопротивления
- •14.6.1 Средства измерений, работающие в комплекте термопреобразователями сопротивления
- •14.6.1.1 Уравновешенные мосты
- •14.6.1.2 Неуравновешенные мосты
- •14.6.1.3 Нормирующие преобразователи
- •15 Электрические измерения /8, 10,11,14/
- •15.1 Измерение электрических величин аналоговыми и цифровыми преобразователями и измерительными приборами
- •15.2 Цифровые измерительные приборы.
- •16 Измерительные преобразователи неэлектрических величин
- •16.1 Параметрические измерительные преобразователи неэлектрических величин
- •16.1.1 Реостатные преобразователи
- •16.1.2 Тензочувствительные преобразователи (тензорезисторы)
- •16.1.4 Индуктивные преобразователи
- •16.1.5 Емкостные преобразователи
- •16.2 Генераторные преобразователи неэлектрических величин
- •16.2.1 Измерение температуры
- •16.2.2 Измерение перемещений
- •16.2.3 Измерение давлений, сил и крутящих моментов
- •16.2.4 Измерение скоростей и ускорений
- •Измерение расхода
- •17 Методы испытаний и контроля и их метрологическое обеспечение
- •17.1 Средства испытаний
- •17.1.1 Ареометры. Классификация ареометров /32/
- •Основные технические характеристики ареометров
- •Принцип действия ареометра. Особенности шкалы.
- •Капиллярная постоянная.
- •Основы конструирования ареометра
- •Пользование рабочими ареометрами
- •17.1.2 Ротаметры. Общие сведения о ротаметрах /31/
- •Конструкции ротаметров
- •17.2.3 Пикнометры /31/
- •17.1.4 Спиртомеры /31/
- •17.2.5 Аналитические весы /31/
- •17.2.6 Основные требования к газоанализаторам и тахометрам /31/
- •17.2.7 Торговые весы /31/
- •17.2.8 Одночашечные лабораторные весы /31/
- •17.2.9 Газоанализаторы /31/
- •17.2.10 Стеклянные жидкостные термометры /31/
- •18 Методы и средства контроля
- •18.1 Калибры и шаблоны
- •18.2 Вибростенды /33,34,35/
- •Приложение а
- •Приложение б
- •Приложение в
- •Приложение г
12.1.2 Для чего существует метрологическая аттестация и поверка средств измерений, виды поверок и способы их выполнения /32/.
Отличительной особенностью средств измерений от других технических средств и машин является то, что они обладают метрологическими свойствами и содержат в себе информацию о единице измеряемой величины. Средства измерений приобретают метрологические свойства в процессе их изготовления и градуировки, т.е. в процессе испытания типа от проектирования до регистрации в государственном Реестре. В процессе эксплуатации эти свойства изменяются, и в случаях длительной эксплуатации по времени любого СИ может наступить метрологический отказ. Для обеспечения единообразия средств измерений с целью предотвращения и выявления метрологических отказов проводят их поверку после изготовления и ремонта, а также при необходимости в процессе эксплуатации. Регламентируются следующие виды поверки: первичная, периодическая, внеочередная, инспекционная и экспертная. Первичная поверка сопровождает выпуск средств измерений в обращение из производства или ремонта. В отдельных обоснованных случаях допускается выборочная первичная поверка средств измерений.
Периодическая поверка проводится при эксплуатации и хранении средств измерений через определенные межповерочные интервалы (МПИ) времени, которые устанавливают, исходя из обеспечения исправности средств измерений на период между поверками, МПИ устанавливается также методом «испытания типа» определённого СИ вслед за установлением его метрологических характеристик точности, погрешности и условий эксплуатации.
Внеочередную поверку производят независимо от сроков периодической поверки в следующих случаях: при необходимости удостовериться в пригодности к применению средств измерений; при повреждении поверительного клейма, пломбы или утрате документа о поверке; при вводе в эксплуатацию средств измерений, поступающих после расконсервации; при необходимости контроля результатов периодической поверки; при корректировке межповерочных интервалов; при вводе в эксплуатацию после хранения в установленные сроки или при передаче на длительное хранение.
При инспекционной поверке выявляют пригодность к применению средств измерений, находящихся в эксплуатации, а также осуществляют государственный надзор и ведомственный контроль за состоянием и применением средств измерений.
Экспертная поверка необходима при возникновении спорных вопросов о метрологических характеристиках, исправности средств измерений и пригодности их к применению.
Поверка средств измерений метрологическим органом осуществляется, как правило, посредством образцовых средств измерений. Образцовые средства измерений хранят и применяют при государственной поверке органы государственной метрологической службы, а при ведомственной поверке - подразделения ведомственной (отраслевой) метрологической службы. В обоснованных случаях допускается проведение ведомственной поверки другими подразделениями предприятий ведомства (отрасли). Средства измерений, выпускаемые специально в качестве образцовых (рабочих эталонов), т. е. изготавливаемые по стандартам или техническим условиям на образцовые средства измерений, подвергают первичной поверке. В остальных случаях средства измерений, предназначенные для применения в качестве образцовых, подлежат метрологической аттестации в государственных или ведомственных метрологических органах.
Метрологическая
аттестация — это комплекс мероприятий
по исследованию
метрологических характеристик и свойств
средства измерения с целью принятия
решения о пригодности его применения
в качестве образцового (рабочего
эталона). Обычно для метрологической
аттестации
составляют специальную программу работ,
основными этапами
которых являются: экспериментальное
определение метрологических
характеристик; анализ причин отказов;
установление межповерочного
интервала и др. Метрологическую аттестацию
средств измерений,
применяемых в качестве образцовых,
производят перед вводом
в эксплуатацию, после ремонта и при
необходимости изменения
разряда образцового средства
измерений. Результаты метрологической
аттестации оформляют соответствующими
документами
(протоколами, свидетельствами,
извещениями о непригодности средства
измерений). Особенности
применяемых видов средств измерений
определяют
методы их поверки. В практике поверочных
лабораторий известны
разнообразные методы поверки средств
измерений, которые
для унификации сводятся к следующим:
непосредственное
сличение
при помощи компаратора (т. е. при помощи
средств сравнения);
метод прямых измерений; метод косвенных
измерений; метод
независимой поверки (т. е. поверки средств
измерений относительных
величин, не требующий передачи размеров
единиц).
Средства измерений, состоящие из нескольких частей (элементов), можно поверять поэлементно или комплектно. При поэлементной поверке погрешности средства измерений определяют по погрешности составных частей. Этот вид поверки является расчетно-экспериментальным и, как правило, применяется для сложных приборов, для которых отсутствуют образцовые средства измерений, позволяющие определять погрешность во всем диапазоне измерений. Например, поэлементная поверка практикуется для различных измерительных магазинов, измерительных линий, информационных измерительных систем и т. д.
При комплектной поверке определяют погрешности средства измерений в целом для всего измерительного прибора или измерительной системы. Этот вид поверки является более информативным и достоверным. Его целесообразно применять для средств измерений, в которых влияние взаимодействия составных компонентов на метрологические характеристики трудно оценить заранее. Известны два основных способа реализации комплектной поверки. Первый связан с использованием для поверки калибраторов, формирующих образцовые сигналы, подаваемые на вход поверяемого средства измерений. Второй предусматривает применение образцовых средств измерений для формирования сигналов, подаваемых на вход поверяемого прибора или измерительной системы, и сравнения результатов измерения, полученных образцовыми и поверяемыми средствами измерения. При этом в том и другом способе необходимо подавать на вход поверяемого средства измерений специальные испытательные сигналы. Комплектная поверка позволяет оценить динамические характеристики поверяемых средств измерений и определить динамическую погрешность.
Несмотря на различие источников испытательных сигналов в разных областях измерений, методология комплектной поверки является общей, основанной на идентификации динамических систем по входным и выходным сигналам. Решать современные задачи, стоящие перед поверкой средств измерений, можно на основе выбора такого испытательного сигнала, который сочетает простоту его реализации и высокую точность задания значений информативных параметров.
