Экспериментальная оценка параметров погрешности оптиметра
1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ.
Определить экспериментальным путем систематическую погрешность оптиметра и оценить среднеквадратическое отклонение случайной составляющей.
2. ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ.
Вертикальный оптиметр с ценой деления 0,001 мм.
3. СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ.
Плоскопараллельные концевые меры длины 0-го класса точности.
4. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ.
Оптиметры (рис.4.1.) являются самыми распространенными из всех рычажно-оптических приборов, которые служат для измерения линейных размеров сравнением с мерой. Преобразователь в виде рычажно-оптического устройства малые перемещения измерительного наконечника преобразует в большие наблюдаемые перемещения шкалы.
При помощи этого прибора определяется действительный размер изделия путем измерения его отклонения от номинального размера.
Оптиметры широко применяются в измерительных лабораториях для проверки калибров, точных измерений размеров деталей и т.д.
Работа оптиметра основана на принципе автоколлимации, т.е. способности объектива превращать пучок лучей, исходящих из точки, расположенной в фокусе объектива, в параллельные лучи и затем собирать этот пучок, отраженный плоским зеркалом, в том же фокусе объектива.
Рис. 4.1. Вертикальный оптиметр.
1-внешнее зеркало; 2-окуляр; 3-измерительный стержень; 4-измерительный наконечник; 5-предметный стол; 6-арретир; 7-винт грубой настройки; 8-кольцо тонкой настройки.
Вертикальный оптиметр – прибор, измерения на котором осуществляются в соответствии с дифференциальным (относительным) методом. Он используется совместно с концевыми мерами длины.
Для измерения, например, изделия номинального размера А, необходимо:
1. Набрать блок концевых мер длины размером А (количество плиток должно быть < 4) и установить их на измерительном столике под измерительной головкой;
2. С помощью винта грубой и кольца точной настроек установить оптиметр на ноль;
3. Снять блок концевых мер и установить на столике измеряемый размер А;
4. Снять показания со шкалы прибора, которые являются отклонением от номинального размера. Цена деления шкалы 1 мкм.
Проверку правильности показаний оптиметра производят парным методом по концевым мерам длины с применением сферических измерительных наконечников.
Шкалу оптиметра поверяют в выбранном интервале шестью концевыми мерами (или блоками концевых мер) с разностью размеров равной величине «в».
Тогда принятый интервал делится на 5 подинтервалов, в каждом из которых снимаются показания со шкалы оптиметра:
1-ый А – (А + в)
2-ой (А + в) – (А + 2в)
3-ий (А + 2в) – (А + 3в)
4-ый (А + 3в) – (А + 4в)
5-ый (А + 4в) – (А + 5в)
Чувствительность измерительного прибора (оптиметра) - отношение перемещения указателя прибора относительно шкалы 
к изменению значения измеряемой величины 
, вызвавшей это перемещение.
Абсолютная чувствительность вычисляется по формуле
5. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ.
5.1. Принять размер меры «А» и «в» в соответствии с указанием преподавателя.
5.2. Установить оптиметр на нуль по концевой мере длины размером «А» мм, с помощью винта грубой настройки и кольца тонкой настройки.
5.3. Подвести под измерительный наконечник (не меняя нулевой установки ! ) меру длины размером (А + в). Арретировать 2-3 раза и снять показания оптиметра (а1). Результат занести в табл.1.
5.4. Установить оптиметр на нуль по концевой мере (А + в) мм, с помощью кольца тонкой настройки.
5.5. Подвести под измерительный наконечник (не меняя нулевой установки ! ) меру длины размером (А + 2в). После трехкратного арретирования снять второй отсчет (а2). Результат занести в таблицу 1.
5.6. Повторить аналогичные измерения для остальных размеров концевых мер длины: (А + 3в); (А + 4в); (А + 5в).
5.7. Провести аналогичные измерения со стороны больших значений.
Установить оптиметр на нуль по концевой мере длины размером
(А + 10в)мм, с помощью винта грубой и кольца тонкой настройки.
5.8. Подвести под измерительный наконечник (не меняя нулевой установки ! ) меру длины размером (А + 9в). Арретировать 2-3 раза и снять показания оптиметра (с1). Результат занести в табл.1.
5.9. Установить оптиметр на нуль по концевой мере (А + 9в) мм с помощью кольца тонкой настройки.
5.10. Подвести под измерительный наконечник (не меняя нулевой установки ! ) меру длины размером (А + 8в). После трехкратного арретирования снять второй отсчет (с2). Результат занести в таблицу 1.
5.11. Повторить аналогичные измерения для остальных размеров концевых мер длины: (А + 7в); (А + 6в); (А + 5в).
Результаты занести в таблицу 5.1.
Таблица 5.1
Результаты поверки вертикального оптиметра
| № | Погрешность со стороны меньших значений | |||
| Значения мер, мм | Значения мер, мм | Результат измерения, мм (мкм) | Погрешность, мкм | |
| А | А + в | а1 | r1 = в – а1 | |
| А + в | А + 2в | а2 | r2 = в – а2 | |
| А + 2в | А + 3в | а3 | r3 = в – а3 | |
| А + 3в | А + 4в | а4 | r4 = в – а4 | |
| А + 4в | А + 5в | а5 | r5 = в – а5 | |
 | ||||
| № | Погрешность со стороны больших значений | |||
| Значения мер, мм | Значения мер, мм | Результат измерения, мм (мкм) | Погрешность, мкм | |
| А + 10в | А + 9в | с1 | R1 = в – с1 | |
| А + 9в | А + 8в | c2 | R2 = в – c2 | |
| А + 8в | А + 7в | c3 | R3 = в – c3 | |
| А + 7в | А + 6в | c4 | R4 = в – c4 | |
| А + 6в | А + 5в | c5 | R5 = в – c5 | |
 |
6. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ПОВЕРКИ ОПТИМЕТРА
6.1. Определить среднюю разность показаний шкалы оптиметра со стороны меньших значений
, мкм
6.2. Определить погрешность показаний со стороны меньших значений
, мкм
6.3. Определить среднюю разность показаний шкалы оптиметра со стороны больших значений
, мкм
6.4. Определить погрешность показаний со стороны больших значений
, мкм
6.5. Определить систематическую составляющую погрешности оптиметра
,мкм
6.6. Вычислить среднеквадратическое отклонение σ случайной составляющей погрешности оптиметра
, мкм
6.7. Рассчитать чувствительность прибора.
7. ВЫВОДЫ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ РАСЧЕТОВ.
8. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.
1. Применение прибора – оптиметр в промышленности.
2. Метод измерения используемый при работе с оптиметром.
3. Цель проведения данной лабораторной работы.
4. Чувствительность прибора.