Общие сведения. 3.1. Поверка средств измерения

3.1. Поверка средств измерения

На практике наиболее распространены следующие MX СИ:

Диапазон измерений – область измеряемой величины, для которой нормированы допускаемые погрешности.

Предел измерения – наибольшее или наименьшее значение диапазона измерений (с которого удобно производить отсчеты).

Цена деления шкалы – разность значений величин, соответствующих двум соседним отметкам шкалы.

Чувствительность – отношение изменения сигнала ΔY на выходе СИ к вызвавшему это изменение изменению ∆Х сигнала на входе S = ΔY/ΔХ.

Порог чувствительности – наименьшее значение измеряемой величины, вызывающее заметное изменение показаний прибора. Величину, обратную чувствительности, называют постоянной прибора «С» = 1/ S.

Как правило, выходным сигналом СИ является отсчет в единицах величины. В этом случае постоянная прибора С равна цене деления.

Вариация (гистерезис) – разность между показаниями СИ в данной точке диапазона измерения при возрастании и убывании измерений величины и неизменных внешних условиях:

Н = │Х_В – Х_Y│.

Градуировочная характеристика – зависимость между выходным и входным сигналом СИ, полученная экспериментально.

Основная MX СИ – погрешность СИ – разность между показаниями СИ и истинными значениями физической величины (ФВ).

Основная погрешность – это погрешность СИ при нормальных условиях эксплуатации. Как правило, нормальными условиями эксплуатации являются: температура 293 ± 5 К или 20 ± 5 °С, относительная влажность воздуха 65 ± 15% при 20 °С, напряжение в сети питания 220В ± 10% с частотой 50 Гц ± 1%, атмосферное давление от 97,4 до 104 кПа, отсутствие электрических и магнитных полей (наводок).

Дополнительная погрешность СИ – погрешность СИ, вызванная отличием условий эксплуатации от нормальных условий.

Существует 3 способа нормирования основной погрешности СИ:

- нормирование пределов допускаемой абсолютной (±Δ) или приведенной (±γ)погрешностей, постоянных во всем диапазоне измерения;

- нормирование пределов допускаемой абсолютной (±Δ) или относительной (±σ) погрешностей в функции измеряемой величины;

- нормирование постоянных пределов допускаемой основной погрешности, различных для всего диапазона измерений одного или нескольких участков.

Систематическая погрешность СИ – это составляющая общей погрешности, которая остается постоянной или закономерно изменяется при многократных измерениях одной и той же величины.

Случайная погрешность СИ – это составляющая, изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же величины случайным образом.

Абсолютная погрешность – разность между показателем СИ (х) и действительным значением x_дизмеряемой величины

∆ = │х – х_д│,

может быть задана двумя способами:

1) либо одним числом: ∆ = ±а;

2) либо в виде линейной зависимости: ∆ = ± вх; ∆ = ±(а ± вх) (рис. 1).

Рис. 1

Относительная погрешность δ – отношение абсолютной погрешности к действительному х_дзначению, выраженное в %:

.

Эта формула показывает, что при увеличении х_дδ стремится к нулю, и наоборот. поэтому в метрологии существует запрет измерений на таких участках.

Приведенная погрешность измерений – отношение ∆ к нормируемому значению X_N (в %):

.

Нормируемое значение X_N выбирают в зависимости от вида и характера шкалы прибора.

Различают равномерные и неравномерные шкалы. При равномерной шкале, если «0» на краю или вне рабочей части шкалы, Х_N = X_к, где Х_к – конечное значение; если «0» внутри шкалы – сумме конечных значений шкалы. При неравномерной шкале – длине шкалы.

Для установления пригодности СИ к применению выполняется «поверка» СИ.

Поверка – операция, проводимая уполномоченным органом, заключающаяся в установлении пригодности СИ к применению на основании экспериментально определенных метрологических характеристик и контроля их соответствия предъявляемым требованиям.

По результатам поверки выдается свидетельство о поверке, наносится клеймо и т.п.

Поверка проводится методом:

- непосредственного сравнения измеряемых величин и величин, воспроизводимых более точными (образцовыми) мерами или средствами измерений;

- непосредственного сличения показаний поверяемого прибора и эталона высшего разряда при одновременном измерении одной и той же величины.

Разность этих показаний равняется абсолютной погрешности поверяемого СИ.

Если при поверке вводят поправку на показания «образцовых» приборов (эталонов более высокого порядка), то соотношение погрешностей эталонного и поверяемого СИ составляет 1:3; если поправки не вводят – 1:5.

3.2. Обработка данных измерений

При изготовлении деталей и их измерениях действует большое число факторов, вызывающих как систематические, так и случайные погрешности изготовления и измерения.

Характеристики точности изготовления и измерений приближенно определяют статистическими методами по результатам опыта.

Для определения точности измерений контроль размеров производят в одной точке несколько раз (не менее трех), не меняя условий замера (выполняется условие «равноточных измерений»).

При оценке точности изготовления геометрической формы детали измеряют в нескольких точках. Расположение точек должно быть равномерным по длине контролируемого участка детали. При этом за результаты измерений (отклонений) принимаются предельные значения отклонений действительных размеров от номинальных значений

При определении точности изготовления партии деталей измеряют каждую деталь 1 – 2 раза, причем расположение точки замера должно быть одинаковым (например, у торца валика).

В результате изготовления (измерения) распределение случайных величин подчиняется определенному закону. При нормальном законе распределения его параметрами являются математическое ожидание М(х) = А и среднее квадратичное отклонение s. Эти параметры приближенно можно оценить по данным измерений (эмпирическому распределению случайных величин):

– среднему арифметическому значению;

S – уточненному среднему квадратичному отклонению (характеризует отклонение единичных наблюдений от )

(i = 1, 2, … n),

при n > 100 пользуются средним квадратичным отклонением

.

Точность оценки результатов измерений, изготовления деталей определяется размерами доверительных интервалов. Доверительный интервал – это интервал вида , в который с доверительной вероятностью Р попадает теоретическое значение М(х) = А.

,

где t₀ – коэффициент Стьюдента, определяемый по табл. 1;

– среднее квадратичное отклонение, характеризующее отклонение от А (точность измерений)

Чем больше n, тем выше точность оценки параметров теоретического распределения:

; .

При n > 100 доверительная вероятность того, что составляет Р = 0,9973.

Таблица 1