РАЗДЕЛ №5 ОСНОВЫ МЕТРОЛОГИИ

Студент должен :

иметь представление:

- о государственной системе обеспечения единства измерений;

- об организации метрологического обеспечения и контроля;

знать:

- понятия: измерение, средство измерения, погрешность, поверка, эталон, образцовое средство измерения, рабочее средство измерения;

уметь:

- определять метрологические показатели средств измерений;

- выбирать средства измерений;

- осуществлять контроль размеров.

Задачи метрологии. Нормативно-правовая основа единиц. Единство измерений. Метрологическая служба. Документы объектов стандартизации в сфере метрологии. Средства измерения. Выбор средств измерения и контроля. Методы и погрешность измерения. Сертификация средств измерения.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Понятия и определения, используемые в курсе, регламентированы ГОСТ 16263-70

Измерение – информационный процесс получения опытным путем численного соотношения между данной физической величиной и некоторым ее значением, принятым за единицу измерения.

Результат измерения – именованное число, найденное путем измерения физической величины. (Результат измерения может быть принят за действительное значение измеряемой величины).

Погрешность измерения – отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины. (Погрешность измерения характеризует точность измерения).

Точность измерения – степень близости результата измерения к истинному значению измеряемой величины.

Измерительный эксперимент – научно обоснованный опыт для получения количественной информации с требуемой или возможной точностью определения результата измерений.

Средство измерений – техническое устройство, используемое в измерительном эксперименте и имеющее нормированные характеристики точности.

Метрология – учение о мерах, наука о методах и средствах обеспечения единства измерений и способах достижения требуемой точности.

Законодательная метрология – раздел метрологии, включающий комплексы взаимосвязанных и взаимообусловленных правил, требований и норм, а также другие вопросы, нуждающиеся в регламентации со стороны государства, направленные на обеспечение единства измерений и единообразия средств измерения.

Контроль – процесс установления соответствия между состоянием объекта контроля или его свойством и заданной нормой.

Мера – средство измерений, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера.

Измерительный прибор – средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем.

Измерительный преобразователь – средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и хранения, но не поддающегося непосредственному восприятию наблюдателем.

Измерительная информационная система – совокупность средств измерений (мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей и пр.) и вспомогательных устройств, соединенных между собой каналами связи и предназначенных для получения измерительной информации доступной для наблюдения, обработки и управления объектами.

1 Погрешности измерений.

Основные понятия и определения

При анализе значений, полученных при измерениях, следует разграничивать два понятия: истинные значения физических величин и их опытные проявления - результаты измерений.

Истинные значения физических величин - значения, идеальным образом отражающие свойства данного объекта, как в количественном, так и в качественном отношении. Они не зависят от средств нашего познания и являются абсолютной истиной.

Результаты измерений, - представляют собой приближенные оценки значений величин, найденные путем измерения, они зависят не только от них, но еще и от метода измерения, от технических средств, с помощью которых проводятся измерения, и от восприятия наблюдателя, осуществляющего измерения.

Разница между результатами измерения X' и истинным значением А измеряемой величины называется погрешностью измерения.

Но поскольку истинное значение А измеряемой величины неизвестно, то неизвестны и погрешности измерения, поэтому для получения хотя бы приближенных сведений о них приходится в формулу (1) вместо истинного значения подставлять так называемое действительное значение.

Действительным значением физической величины - называется ее значение, найденное экспериментально и настолько приближающееся к истинному, что для данной цели оно может быть использовано вместо него.

В качестве причин возникновения погрешностей являются: несовершенство методов измерений, технических средств, применяемых при измерениях, и органов чувств наблюдателя. В отдельную группу следует объединить причины, связанные с влиянием условий проведения измерений.

Доля, или составляющая, суммарной погрешности измерения (1), определяемая действием факторов этой группы, называется случайной погрешностью измерения. Ее основная особенность в том, что она случайно изменяется при повторных измерениях одной и той же величины.

При создании измерительной аппаратуры и организации процесса измерения в целом интенсивность проявления большинства факторов данной группы удается свести к общему уровню, так что все они влияют более или менее одинаково на формирование случайной погрешности. Однако некоторые из них, например внезапное падение напряжения в сети электропитания, могут проявиться неожиданно сильно, в результате чего погрешность примет размеры, явно выходящие за границы, обусловленные ходом эксперимента в целом. Такие погрешности в составе случайной погрешности называются грубыми. К ним тесно примыкают промахи - погрешности, зависящие от наблюдателя и связанные с неправильным обращением со средствами измерений, неверным отсчетом показаний или ошибками при записи результатов.

Таким образом, мы имеем два типа погрешностей измерения:

• систематические погрешности, остающиеся постоянными или закономерно изменяющиеся при повторных измерениях.
• случайные (в том числе грубые погрешности и промахи), изменяющиеся случайным образом при повторных измерениях одной и той же величины.

Качество продукции – совокупность свойств продукции, обуславливающих её пригодность удовлетворять определённые потребности в соответствии с её назначением (ГОСТ 15467-79). Из этого определения следует, что не все свойства изделия входят в понятие качества, а только те, которые определяются потребностью общества в соответствии с назначением этого изделия.

Систематическая оценка качества продукции необходима для проведения мер по его повышению, для аттестации качества или снятия продукции с производства. Относительную характеристику качества продукции, основанную на сравнении значений показателей качества оцениваемой продукции с базовыми значениями соответствующих показателей, называют уровнем качества продукции (ГОСТ 15467-79).За базовые показатели принимают показатели качества эталонного образца или нескольких образцов лучших отечественных или зарубежных изделий. Изделия, выбранные как эталонные, должны иметь наивысший уровень качества из числа всей совокупности аналогичных изделий в нашей стране и за рубежом. Необходимо обеспечивать соответствие качества серийно изготовляемой продукции качеству эталонного образца. Для оценки уровня качества продукции в машиностроении применяют дифференциальный и комплексный методы.

Дифференциальный метод оценки уровня качества заключается в раздельном сопоставлении единичных показателей качества рассматриваемого изделия с аналогичными базовыми показателями. Для этого определяют относительные показатели качества по формулам:

q = P_i/P_is,

q_i = P_is/P_i,

где Р_i - единичный показатель рассматриваемого изделия; Р_is- единичный базовый показатель.

Первую формулу применяют для показателей, увеличение которых свидетельствует об улучшении качества изделия (производительности, ресурса, точности); вторую формулу – для показателей, уменьшение которых указывает на улучшение качества (себестоимость, материалоёмкость, расход горючего). Если вычисленные по формулам относительные показатели больше или равны единице, это означает, что уровень качества рассматриваемого изделия превышает или соответствует уровню качества эталона. Если часть показателей меньше единицы, применяют комплексный метод оценки уровня качества продукции.

Плоскопараллельные концевые меры длины (плитки) применяются для проверки, градуировки измерительных приборов и инструментов, для точных измерений и др. они являются основным средством обеспечения единства мер в машиностроении.

Щупы предназначены для определения величины зазора между двумя поверхностями контактным методом.

Калибрами называют бесшкальные измерительные инструменты, предназначенные для контроля размеров, формы и расположения поверхностей деталей.

Валы определяют калибрами-скобами, а отверстия – калибрами-пробками.

Калибры определяют не числовое значение, а годность детали. Деталь считается годной, если проходная сторона калибра проходит, а непроходная сторона не проходит по контролируемой поверхности детали.

К штангенинтрументам относят штангенциркули для измерения наружных и внутренних размеров; штенгенглубиномеры для измерения размеров глубин (отверстий, пазов); штангенреймусы для измерения размеров по высоте деталей и для разметки и штангензубомеры для измерения толщины зуба.

К микроскопическим инструментам относятся микрометры, микрометрические нутрометры, глубиномеры.

Индикаторы имеют широкое применение в машиностроении. Они применяются для относительных измерений, определений овальности, конусообразности, радиального и торцевого биения, неплоскостности и т.д.

К приборам индикаторного типа относятся индикаторные нутромеры, индикаторные скобы, индикаторные глубинометры.

К приборам с рычажно-зубчатой передачей относятся рычажные скобы, рычажные микрометры, рычажно-зубчатые измерительные головки и др.

К оптическим приборам относятся оптикаторы и оптиметры.

Используя литературу, нужно разобраться в устройстве, назначении и методах измерения названных инструментов и приборов.

Литература: О-2, стр. 102-132, 185-187.