ТЕХНИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ
Глава 15. ОСНОВЫ ТЕХНИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ
15.1. ПОНЯТИЕ ОБ ИЗМЕРЕНИЯХ. ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЙ
Измерение — нахождение физической веjeep-forum.ruличины опытным путем с помощью научных знаний. Они служат для обеспечения качества изделий, взаиjeep-forum.ruмозаменяемости деталей и узлов, совершенствования технологии производства, его автоматизации и стандарjeep-forum.ruтизации.
С развитием науки и техники измерения все усложjeep-forum.ruняются, повышается их точность, возрастает количестjeep-forum.ruво. Потребность в обширной информации, в определеjeep-forum.ruнии новых параметров ускоряет создание новых измеjeep-forum.ruрительных средств и увеличение их выпуска.
Можно выделить три главные функции измерений в народном хозяйстве: учет продукции народного хоjeep-forum.ruзяйства; научные исследования, испытания и контроль продукции; контроль и регулирование технологических процессов.
Измерения по способу получения числового значения делятся на прямые, косвенные, совокупные, совместные, абсолютные и относительные.
Прямое — это измерение, при котором искомое знаjeep-forum.ruчение величины находят непосредственно из опытных данных (измерение длины линейкой, температуры терjeep-forum.ruмометром).
Косвенное измерение характеризуется тем, что искоjeep-forum.ruмое значение величины находят на основании известjeep-forum.ruной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям (нахождение объеjeep-forum.ruма цилиндра по результатам измерения его диаметра и высоты).
Совокупные измерения представляют собой одноjeep-forum.ruвременные измерения нескольких одноименных величин, при которых искомые их значения находят решением системы уравнений, получаемых при прямых измереjeep-forum.ruниях различных сочетаний этих величин (определение Массы отдельных гирь набора по известной одной из Них и по результатам прямых сравнений масс различjeep-forum.ruных сочетаний гирь).
Совместные — это проводимые одновременно измереjeep-forum.ruния двух или нескольких одноименных величин для наjeep-forum.ruхождения зависимости между ними (определение заjeep-forum.ruвисимости длины тела от изменения температуры).
Абсолютное измерение основано на прямых измереjeep-forum.ruниях одной или нескольких основных величин и (или) использовании значений физических констант.
Относительное — это измерение отношения величиjeep-forum.ruны к одноименной величине, играющей роль единицы, или изменения величины по отношению к одноименной величине, принимаемой за исходную.
Контроль — это процесс получения и обработки инjeep-forum.ruформации об объекте с целью определения его годjeep-forum.ruности.
Для измерения физических величин очень важно выбрать единицы их измерения.
^ Единица измерения физической величины представjeep-forum.ruляет собой величину, принятую по соглашению за осjeep-forum.ruнование для количественной оценки величин, качественjeep-forum.ruно однородных с нею.
Основное уравнение измерения имеет вид
где Q — измеряемая величина; q — числовое значение измеряемой величины в принятых единицах; И — единица измерения.
Часто вместо определения числового значения велиjeep-forum.ruчины проверяют, находится ли значение этой величины : в установленных пределах.
Раньше единицы измерения физических величин выjeep-forum.ruбирали произвольно и независимо одну от другой. Позjeep-forum.ruже было установлено, что разумнее выбирать некоторые единицы независимо, а остальные устанавливать на основании определенных закономерных связей между физическими телами.
Основными называются единицы измерения, которые принимают независимо одну от другой.
Производными называют единицы, которые опjeep-forum.ruределяют с помощью уравнений.
^ Система единиц измерения — это совокупность осjeep-forum.ruновных и производных единиц.
Одной из первоначальных систем была система МКС с основными единицами: метр, килограмм, секунjeep-forum.ruда. Кроме этой системы, существовали МКСА (добавjeep-forum.ruлена единица силы тока — ампер), МКСГ (добавлена единица температуры — градус). Неудобства возникаjeep-forum.ruли из-за пересчетов при переходе от одной системы к другой. В 1960 г. на XI Генеральной конференции по мерам и весам была принята Международная систеjeep-forum.ruма единиц измерения SI (система интернациональная); русское обозначение СИ.
Система СИ содержит семь основных и множество производных единиц. Основные единицы: длины — метр (латинское обозначение m, русское—м); массы — киjeep-forum.ruлограмм (kg, кг); времени — секунда (s, с); силы электрического тока — ампер (A, А); термодинамичесjeep-forum.ruкой температуры — градус Кельвина (К, К); силы свеjeep-forum.ruта— кандела (cd, кд); количества вещества — моль (mol, моль).
Метрология представляет собой науку об измереjeep-forum.ruниях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. Слово «метjeep-forum.ruрология» в переводе с греческого языка означает учеjeep-forum.ruние о мерах. К задачам современной метрологии отноjeep-forum.ruсятся следующие: установление и воспроизведение в виде эталонов единиц измерений; создание средств изjeep-forum.ruмерений; разработка методов измерений и повышение их точности; усовершенствование способов передачи единицы измерений от эталона к изделию.
Научно-технический прогресс в метрологии проявjeep-forum.ruляется в освоении измерения новых величин и расширеjeep-forum.ruнии диапазонов измерения всех величин.
^ 15.2. КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ
Метод измерений — это совокупность приемов использования принципов и средств измерений. Методы и средства измерений выбирают с учетом мноjeep-forum.ruжества факторов: является ли измеряемая величина постоянной или переменной, случайной или неслучайjeep-forum.ruной, зависимой или независимой, движущейся или неjeep-forum.ruподвижной. Существуют следующие методы измерения:
непосредственной оценки, сравнения с мерой, противопоставления, дифференциальный, нулевой, замещения и совпадений (ГОСТ 16263—70).
^ Метод непосредственной оценки — метод, при котором значение величины определяют непосредственно по отчетному устройству измерительного прибора прямого действия.
^ Метод сравнения с мерой заключается в том, измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой.
Метод противопоставления — сравнение с мерой, при котором измеряемая величина и величина, воспроизводимая мерой, одновременно воздействуют на прибор сравнения. С помощью прибора устанавливают соотношение между этими величинами.
^ Дифференциальный метод основан на сравнении с мерой, при котором на измерительный прибор воздействует разность измеряемой величины и известной величины, воспроизводимой мерой.
^ Нулевой метод — сравнение с мерой, при котором результирующий эффект воздействия величин на прибор сравнения доводят до нуля.
Метод замещения — это метод сравнения с мерой, при котором измеряемую величину замещают известной величиной, воспроизводимой мерой.
^ Метод совпадения представляет собой сравнение с мерой, при котором разность между измеряемой величиной и величиной, воспроизводимой мерой измеряют, используя совпадение отметок шкал или периодических сигналов.
^ Средства измерений в соответствии с Государственной системой измерений (ГСИ) делятся на следующие группы.
Эталоны — меры и приборы, предназначенные для воспроизведения и хранения какой-либо величины. К ним относятся государственный эталон метра, этаjeep-forum.ruпные приборы концевых мер длины.
^ Образцовые меры и приборы предназначены для проверки и градуировки лабораторных и заводских мер.
Производственные меры и приборы служат для проверки изделий в производственных условиях.
По характеру использования в производственном процессе средства измерений делятся на меры, измериjeep-forum.ruтельные приборы (инструменты) и калибры.
^ 15.3. МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ
Диапазон показаний — это область значеjeep-forum.ruний шкалы, ограниченная конечным и начальным знаjeep-forum.ruчениями школы.
^ Диапазон измерений — область значений измеряеjeep-forum.ruмой величины, для которой нормированы допускаемые погрешности средства измерений.
Цена деления шкалы — разность значений величиjeep-forum.ruны, соответствующих двум соседним отметкам шкалы,
^ Точность измерений — качество измерений, отражаjeep-forum.ruющее близость их результатов к истинному значению измеряемой величины.
Чувствительность — отношение изменения сигнала на выходе измерительного прибора к вызывающему его изменению измеряемой величины.
^ Погрешность измерения — отклонение результата изjeep-forum.ruмерения от истинного значения измеряемой величины.
При конструировании средств измерений стремятся к тому, чтобы погрешность измерения была наименьjeep-forum.ruшей, а другие метрологические показатели средств изjeep-forum.ruмерений находились в заданных пределах. Этого достиjeep-forum.ruгают сочетанием больших передаточных отношений с простотой и технологичностью конструкции. Необходиjeep-forum.ruмо также, чтобы по возможности ось шкалы прибора и контролируемый размер проверяемой детали распоjeep-forum.ruлагались на одной прямой. Если это условие не выдерjeep-forum.ruживается, то перекос и непараллельность направляюjeep-forum.ruщих измерительного прибора обусловливают значительjeep-forum.ruные погрешности измерения.
^ 15.4. ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ
Если истинное значение величины обознаjeep-forum.ruчить через Q, погрешность через , то результат измереjeep-forum.ruния у будет равен
^ Погрешность измерения выражается либо в единиjeep-forum.ruцах измеряемой величины (абсолютная погрешность), либо в долях или процентах от значения измеряемой величины (относительная погрешность). В зависимости характера проявления погрешности делятся на систематические и случайные.
^ Систематическая погрешность — это составляющая погрешности измерения, остающаяся постоянной или закономерно изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же величины. К основным причинам возникновения систематических погрешностей относятся погрешности инструмента или метода измерений, индивидуальные особенности зкспериментатора.
^ Случайная погрешность — составляющая погрешности измерения, изменяющаяся случайным образом при повторных измерениях одной и той же величины. Случайные погрешности не могут быть исключены из результата измерения. Однако их влияние может быть уменьшено при обработке результатов измерений. Значения случайных погрешностей зависят от точности прибора и опытности экспериментатора. В механических приборах появление случайных погрешностей вызвано зазорами в звеньях кинематической цепи механизма прибора и другими подобными причинами. Значения случайных погрешностей заранее установить нельзя, но можно определить вероятность их появления. Для этого надо знать закон распределения случайных погрешностей.
^ Числовые характеристики погрешностей измерения принято выражать средним арифметическим , средним квадратическим , предельным lim значениями случайных погрешностей.
Среднее арифметическое значение результатов ряда наблюдений определяется уравнением
где xi — значения отдельных случайных величин; пik — число появлений случайной величины в данном интервале; N — общее число случайных величин; k — число интервалов группирования.
Средняя квадратическая погрешность ряда измерений равна
Предельная погрешность составляет
Погрешности более ±3 не учитывают и считают грубыми ошибками.
^ 15.5. ГОСУДАРСТВЕННАЯ СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЕДИНСТВА ИЗМЕРЕНИЙ
Для обеспечения принципа взаимозаменяjeep-forum.ruемости деталей необходимо, чтобы все предприятия страны имели единые средства измерений. С этой целью в СССР введена Государственная система обесjeep-forum.ruпечения единства измерений.
Согласно ГОСТ 8.020—75, за международный метр принята длина, равная 1 650 763,73 длины волны в ваjeep-forum.ruкууме излучения, соответствующего переходу между уровнями 2р10 и 5о5 атома криптона-86. Точность восjeep-forum.ruпроизведения единицы длины составляет 0,002 мкм.
Передача основной единицы от эталона к детали осуществляется в соответствии с поверочной схемой (рис. 50). Согласно этой схеме, размер Государственjeep-forum.ruного эталона метра передается на рабочие эталоны, представляющие собой концевые меры длины, выполjeep-forum.ruненные из кварца. Их хранят в центральных метролоjeep-forum.ruгических институтах и используют для проверки образjeep-forum.ruцовых мер 1-го разряда. Образцовые меры 2-го разряjeep-forum.ruда проверяются по мерам 1-го разряда, меры 3-го разjeep-forum.ruряда — по мерам 2-го разряда и т. д. От образцовых концевых мер размер единицы длины передается на раjeep-forum.ruбочие измерительные инструменты и приборы.
http://www.xn--80aggyh2a5bzb.xn--p1a...ovogo-tipa.htm
http://standartgost.ru/g/%D0%93%D0%9...D0%A2_10197-70
[свернуть]