- •«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
Примеры расчета размеров плоскопараллельных концевых мер
Таблица 14.2 - Концевые меры (при наборе из 87 мер)
Составить блок размером 59, 58 мм |
Составить блок размером 47,875 мм |
1-я мера 1,58 мм Остаток 58 мм 2-я мера 8 мм Остаток 50 мм 3-я мера 50 мм Проверка: 1,58 мм + 8 мм + 50 мм = = 59,58 мм |
1-я мера 1,005 мм Остаток 36,87 мм 2-я мера 1,37 мм Остаток 35,5 мм 3-я мера 5,5 мм Остаток 40 мм 4-я мера 40 мм Проверка: 1,005 мм + 1,37 мм + + 5,5 мм + 40 мм = 47,875 мм
|
Таблица 14.3 Концевые меры (при наборе из 42 мер)
Составить блок размером 49,48 мм |
Составить блок размером 37,875 мм |
1-я мера 1,08 мм Остаток 48,4 мм 2-я мера 1,4 мм Остаток 47 мм 3-я мера 7 мм Остаток 40 мм 4-я мера 40 мм Проверка: 1,08 мм + 1,4 мм + 7 мм + + 40 мм = 49,48 мм |
1-я мера 1,005 мм Остаток 36,87 мм 2-я мера 1,07 мм Остаток 35,8 мм 3-я мера 1,8 мм Остаток 34 мм 4-я мера 4 мм Остаток 30 мм 5-я мера 30 мм Проверка: 1,005 мм + 1,07 мм + + 4 мм + 30 мм = 37,875 мм |
Составление плоскопараллельных концевых мер в блоки
Выбранные меры освобождают от смазки (промывают авиационным бензином) и протирают чистой мягкой тканью. Наличие хорошей плоскости и высший класс шероховатости рабочих сторон концевых мер обеспечивает их притираемость – сцепление поверхностей при их относительном перемещении под небольшим давлением, что используют при составлении концевых мер в блоки.
Рисунок 14.74 - Составление концевых мер
При проверке скобы блок концевых мер требуемого размера вводят между проверяемыми плоскостями и проверяют плотность сопряжения. При наличии зазора или чрезмерно плотного соединения изменяется размер блока мер и проверка производится повторно. Действительным размером скобы будет являться тот блок, который удерживается собственной массой, но при уменьшении на 1 мкм выпадает.
При проверке инструментальной погрешности микрометра сопоставляют его показания с размерами блоков мер.
При измерении расстояния между осями валиков блок мер составляют с учетом действительных размеров и диаметров и вводят между валиками. При наличии зазора или чрезмерно плотного соединения изменяют, размер блока мер, и проверка производится повторно.
При определении линейных размеров малых зазоров используют метод световой щели, сравнивая определяемые величины с образцами просвета. Если источник освещения расположен сзади щели, невооруженным глазом можно определить величину 0,001 — 0,002 мм.
Рисунок 14.75 – Применение концевых мер
1 - лекальная
линейка, 2
- концевые меры, 3
- доведенный брус
Рисунок 14.75 – Применение концевых мер (вариант другого применения)
Механизм индикаторного типа
Индикаторами часового типа оснащают ряд измерительных приборов общего и специального назначения. Интервалы измерений: от 0 до 5 мм, от 0 до 10 мм и малогабаритные от 0 до 2 мм.
1 – корпус, 2 – пружинный волосок, 3 – зубчатое колесо, z = 100, 4 – кронштейн, 5 – пружина, 6 – кронштейн, 7 – крышка, 8 – втулка, 9 – поворотное кольцо, 10 – стрелка отсчетных сотых долей миллиметра, 11 – зубчатое колесо, z = 10, 12 – зубчатое колесо, z = 100, 13 – зубчатое колесо, z = 16, 14 – циферблат, 15 – измерительный стержень, 16 – шарик.
Рисунок 14.76 - Индикатор часового типа
Схема индикатора
Рисунок 14.77 - Схема индикатора
При перемещении измерительного стержня на 10 мм зубчатое колесо z1 =16, со стрелкой указателя оборотов, находящейся на его оси, совершает один оборот, так как 10 мм / 0,625 мм • 16 = 1. При интервале измерения от 0 до 10 мм малая шкала разделена на десять частей; при интервале от 0 до 5 мм шкала в половину окружности разделена на 5 частей, что обеспечивает малой шкале цену деления 1 мм. Зубчатое колесо z2 = 100 находится на одной оси с зубчатым колесом z1 = 16. При перемещении измерительного стержня на 1 мм это колесо совершает 1/10 оборота, т.е. перемещается на 10 зубьев, а зубчатое колесо z3 = 10, находящееся в зацеплении с колесом z2 = 100, с большой стрелкой, закрепленной на оси колеа z3 = 10, совершает один оборот. Большая шкала разделена по окружности на 100 частей, что обеспечивает цену деления 0,01 мм.
Прямой ход: 1 мм + 0,03 мм = 1,03 мм
Обратный ход: 8 мм + 0,97 мм = 8,97 мм
Рисунок 14.78 – Чтение показаний на индикаторах
Прямой ход: 2 мм + 0,69 мм = 2,69мм.
Обратный ход: 7мм + 0,31 мм = 7,31 мм.
Рисунок 14.78 – Чтение показаний на индикаторах (вариант другого применения)
Чтение показаний
Целое число миллиметров отсчитывается стрелкой указателя оборотов по малой шкале. Сотые доли миллиметров отсчитываются стрелкой по большой шкале. При подъеме измерительного стержня (прямой ход) показания читают по наружным цифрам большой шкалы (увеличение по часовой стрелке). При опускании измерительного стержня (обратный ход) показания читают по внутренним цифрам большой шкалы (увеличение против часовой стрелки).
