42. Измерение напряжения, эдс, тока и количества электричества. Методы и средства.

Измерение ЭДС

Компенсаторы постоянного тока основаны на втором законе Киргофа. С их помощью можно осуществить сравнение измеряемой ЭДС с известной. Для этого при постоянном значении тока производят две компенсации: одна при включении измеряемой ЭДС, а другая – при включении известной ЭДС вместо измеряемой.

43.Выбор универсальных средств измерений

Для измерения линейных размеров до 500 мм используются следующие средства измерений:

Средства измерения наружных линейных размеров, биений и глубин

• Штангенциркули

• Микрометры гладкие (МК)

• Скобы индикаторные

• Микрометры рычажные (МР и МРИ)

• Скобы рычажные (СР)

• Индикаторы часового типа (ИЧ и ИТ)

• Индикаторы рычажно-зубчатые (ИРБ и ИРТ)

• Головки рычажно-зубчатые (2ИГ)

• Индикаторы многооборотные (2МИГ)

• Головки измерительные пружинные (микрокаторы)

• Микроскопы инструментальные

• Микроскопы измерительные универсальные

• Штангенглубиномер (ШГ)

• Глубиномеры микрометрические (ГМ

• Глубиномеры индикаторные (ГИ)

Средства измерения внутренних линейных размеров

• Линейки измерительные металлические

• Штангенциркули

• Нутромеры микрометрические (НМ)

• Нутромеры индикаторные (НИ)

• Оптиметры и длиномеры горизонтальные

• Микроскопы инструментальные

• Микроскопы измерительные универсальные

Основные составляющие погрешности

• Погрешности, зависящие от средств измерений (

• Погрешности, зависящие от установочных мер

• Погрешности, зависящие от измерительного усилия

• Погрешности, происходящие от температурных деформаций

• Специфические погрешности при измерении внутренних размеров

• Погрешности, зависящие от оператора (субъективные погрешности)

Приемочные границы

Приемочные границы, т.е. значения размеров, по которым производится приемка изделий, следует в соответствии со стандартом устанавливать с учетом влияния допускаемой погрешности измерений. В связи с этим при назначении допуска на изготовление необходимо учитывать не только эксплуатационные условия работы и возможности технологического процесса обработки в отношении точности, но и возможные погрешности измерений. Другими словами, допуск на размер следует рассматривать как допуск на сумму погрешностей технологического процесса, которые не дают возможности получить абсолютно точное значение размера, в том числе и из-за погрешности измерений.

Для учета влияния погрешностей измерений предусмотрены два возможных варианта установления приемочных границ:

а - без производственного допуска; б - производственный допуск определен

в зависимости от параметров разбраковки; в - производственный допуск по ГОСТ 8.051-81

В первом варианте приемочные границы устанавливают совпадающими с нормируемыми предельными значениями проверяемого размера (рис. 1а), т.е. возможное влияние погрешности измерения учитывается конструктором при выборе квалитета и вида посадки. Этот вариант в стандарте является основным и вполне соответствует принятой международной практике.

Во втором варианте приемочные границы устанавливают с введением производственного допуска, т.е. нормируемые предельные значения размера смещают внутрь допуска с учетом возможного влияния погрешности измерения.

Порядок выбора измерительных средств и участие технических служб.

В выборе измерительных средств должны участвовать конструкторская, технологическая и метрологическая службы в пределах выполняемых ими служебных обязанностей.

Конструкторская служба участвует в выборе измерительных средств только правильным назначением допускаемых отклонений на размер детали.

В обязанности технологической службы входит обеспечение наиболее экономичных технологических процессов.

Метрологическая служба участвует в выборе конкретных измерительных средств с учетом условий измерения. Эта служба обязана установить, в какой мере условия измерения, соответствуют реально существующим, а также учесть специфические особенности производства (применяемость измерительных средств, их наличие и т.д.). Если метролог обнаружит, что условия измерения не могут быть созданы на существующем производстве, то он обязан оценить степень влияния несовпадающих условий и определить возможные предельные погрешности при существующих условиях, а также их допустимость с точки зрения выполнения требований ГОСТ 8.051-81.

Влияние погрешности измерения на технико-экономические показатели

Целесообразные соотношения между допускаемыми погрешностями на изготовление и измерение позволяют достичь необходимой точности изделий с наименьшими затратами труда и материальных средств. Погрешности разбраковки (параметры разбраковки), т.е. вероятности неправильного принятия деталей, неправильного забракования деталей, а также вероятные предельные значения выхода за границу допуска у деталей, неправильно принятых, характеризуют влияние погрешности измерения и экономичность принятых измерительных процессов.

Также расчет технико-экономических показателей должен учитывать показатели измерительных средств, определяющие экономический эффект от их создания или приобретения.

Производительность измерения должна соответствовать производительности технологического процесса, для которого это измерительное средство предназначено.

Стоимость оборудования и эксплуатации должна оправдываться приносимой пользой.

Точность измерения должна находиться в соответствии с допуском на изготовление.

Эти показатели по-разному влияют на экономические результаты от внедрения измерительных средств, а учет, как это часто практикуется, только двух первых из них приводит к тому, что экономический эффект оказывается отрицательным. Когда точность измерений не учитывают при технико-экономических расчетах, это, как правило, приводит к выводу об убыточности выбора более точного, но более дорогого и часто менее производительного измерительного средства.

44.Выбор методов и средств измерений при разработке методик измерений. Общие положения, этапы предварительного выбора, определения характеристик погрешностей прямых и косвенных измерений, окончательного выбора.

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Выбор методов и средств измерений осуществляется на основании вида объектов измерений и их свойства, вида измеряемой величины, диапазона ее возможных значений, наибольшей возможной частоты ее изменения. Устанавливаются измеряемая величины и ее характеристики.

1.2. Выбор методов и средств измерений по заданным исходным данным, при которых минимизируются затраты и при условии обеспечения заданных пределов допускаемых характеристик погрешности измерений в заданных условиях с учетом всех требований.

1.3. Выбор методов и средств измерений должен основываться на учете следующих факторов, характерных для задач измерений и для МВИ.

1.3.1. Измеряемая величина соответствует некоторой модели объекта измерений, принятой за адекватно отражающую свойства объекта, которые должны изучаться путем измерений.

1.3.2. Процесс характеризуется определенной функциональной зависимостью своего информативного параметра от измеряемой величины. Эта функция, в общем случае, содержит ряд параметров, не зависящих от измеряемой величины, но изменения которых могут влиять на погрешность измерений.

1.3.3. Измеряемая передается от объекта измерений средству (средствам) измерений в общем случае так, что не обеспечивается строгое равенство размеров измеряемой величины у объекта измерения и на входе средства измерений.

1.3.4. При косвенных измерениях результат измерений вычисляют по результатам прямых измерений.

1.3.5. При косвенных измерениях результат измерений вычисляется по формуле.

1.3.6. Косвенные измерения функционалов непрерывных функций могут проводиться с использованием прямых измерений функций при дискретных значениях их аргументов.

1.3.7. При косвенных измерениях на погрешность измерений может влиять корреляция погрешностей прямых измерений, по результатам которых вычисляется результат косвенных измерений.

1.3.8. Метрологические характеристики средств измерений оказывают влияние на погрешности измерений.

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ ВЫБОР МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ

2.1.Предварительный выбор методов и средств измерений осуществляется следующими этапами.

2.1.1. Если соответствие заданного вида измеряемой величины тому свойству объекта измерений, которое должно быть определено в данной задаче измерений, не представляется очевидным, рекомендуется проверить правильность вида измеряемой величины. Для этого на основе априорно известных свойств объекта измерений и задачи измерений, следует составить модель объекта измерений и выделить в ней тот параметр, который должен быть принят за измеряемую величину.

2.1.2. В состав заданных исходных данных должны входить пределы допускаемых характеристик погрешности измерений.

2.1.3. Устанавливают вид измерений, используемых в МВИ для определения значений измеряемой величины - прямые или косвенные.

2.1.4. Обзор существующих видов средств измерений, которые, предположительно, смогли бы применяться в разрабатываемой МВИ.

2.1.5. Устанавливают виды и типы используемых в МВИ средств измерений, а также других технических средств, таких, например, как вспомогательные источники энергии, средства автоматизации, средства вычислительной техники и др.

На данном этапе предварительный выбор типов средств измерений основывают на комплексе нормированных для них метрологических характеристик, других технических характеристик, рабочих условий применения типов средств измерений. На данном этапе производится ориентировочный расчет погрешностей средств измерений в реальных для данных МВИ условиях применения.

2.1.6. Составляют схему соединений средств измерений с объектом измерений, между собой (если их несколько), с другими техническими средствами.

2.1.7. Если предполагается, что для удовлетворения требований к погрешности МВИ необходимо будет при измерениях уменьшать влияние случайных составляющих погрешности измерений, предварительно устанавливают число измерений (наблюдений) и соответствующий алгоритм обработки их отдельных результатов.

2.1.8. Если предполагается, что для удовлетворения требований к погрешности МВИ необходимо будет при измерениях уменьшать систематические составляющие погрешности измерений, выбирают методику исключения (уменьшения) систематических составляющих погрешности.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ПОГРЕШНОСТИ ПРЯМЫХ ИЗМЕРЕНИЙ

4.1. При расчете характеристик погрешности прямых измерений рекомендуется эту погрешность разделить на три группы составляющих: методическая, инструментальная, личная.

4.2. Выявляют и определяют характеристики следующих возможных основных методических погрешностей прямых измерений.

4.2.1. Погрешность, обусловленная различием между принятой моделью объекта измерений и той (неизвестной) моделью, которая адекватно отражала бы свойства объекта измерений, изучаемые путем измерений, и (или) различием между параметром (функционалом) модели, принятым за измеряемую величину, и параметром (функционалом), «более адекватно» отражающим изучаемое свойство объекта измерений

4.2.2. Погрешность, обусловленная возможными отклонениями от номинальных значений параметров функции зависимости информативного параметра вторичного процесса от измеряемой величины.

4.2.3. Погрешность передачи величин, подвергаемых прямым измерениям, от объекта измерений средствам измерений.

4.3. К инструментальным погрешностям прямых измерений отнесены погрешности, зависящие от свойств средств измерений: погрешности средств измерений; составляющие погрешности измерений, обусловленные взаимодействием средств измерений с объектом измерений; составляющая погрешности измерений обусловленная конечной пространственной разрешающей способностью средств измерений.

4.3.1. Погрешность средств измерений, как правило, разделяют на следующие составляющие: основную погрешность; дополнительные погрешности; динамическую погрешность. Характеристики дополнительных и динамической погрешностей средств измерений определяют путем расчета по нормированным метрологическим характеристикам средств измерений выбранных типов и по исходным данным.

4.3.2. Характеристики составляющей погрешности прямых измерений, обусловленной взаимодействием средства измерений с объектом измерений, определяют путем расчета по соответствующей нормированной метрологической характеристике средств измерений данного типа и характеристике выходной цепи объекта измерений.

4.3.3. При прямых измерениях величин, являющихся функцией пространственных координат, характеристики составляющей погрешности измерений, обусловленной конечной пространственной разрешающей способностью средств измерений, определяют путем расчета по характеристике разрешающей способности, нормированной для средств измерений выбранного типа, и по ориентировочному виду измеряемой функции пространственных координат, который (при необходимости учета данной составляющей погрешности измерений) должен быть приведен в составе исходных данных для выбора методов и средств измерений.

4.4. К личной погрешности измерений относят составляющую погрешности прямых измерений, обусловленную погрешностью отсчета оператором показаний по шкалам измерительных приборов, по диаграммам регистрирующих приборов и т.п. Характеристики личной погрешности определяют на основе нормированной номинальной цены деления шкалы измерительного прибора (или диаграммной бумага регистрирующего прибора) выбранного типа с учетом способности «среднего» оператора к интерполяции в пределах деления шкалы.

4.5. Расчет характеристик погрешности прямых измерений проводят в следующей последовательности.

4.5.1. Определяют по отдельности характеристики трех методических погрешностей прямых измерений.

4.5.2. Определяют по отдельности характеристики трех составляющих погрешности средств измерений и двух других инструментальных погрешностей прямых измерений.

4.5.3. Определяют характеристики личной погрешности измерений.

4.5.4.Определяют характеристики погрешности прямых измерений в заданных условиях путем суммирования характеристик всех ее составляющих.