Основные параметры средств измерений
Длина деления шкалы – расстояние между осями (центрами) двух соседних отметок шкалы, измеренные вдоль воображаемой линии, проходящей через середины самых положительных отметок шкалы.
Цена деления шкалы – разновидность значений величины соответствующих двум соседним отметкам шкалы (1мкм для оптиметра, длинномера и т.п.).
Градуированная характеристика – зависимость между значениями величин на выходе и входе средства измерений.
Диапазон показаний – область значений шкалы ограниченная конечным и начальным значениями шкалы. Например, для оптиметра типа ИКВ-3 диапазон показаний показывает ±0,1мм.
Диапазон измерений – область значений измеряемой величины с нормированными допускаемыми погрешностями средства измерений. Для ИКВ-3 диапазон измерений длин составляет 0…200мм.
Отчет показаний измерительного средства выполняют в соответствии с уравнением
,
где А – значение отсчета,
М – размер меры, по которому отсчитанное устройство установлено на ноль,
n – число целых делений, отсчитываемое по шкалам отсчетного устройства,
i – цена деления шкалы,
К – номер шкалы,
m – доля деления шкалы с наименьшей ценой деления, оцененная визуально.
Влияющая физическая величина – физическая величина, не измеряемая данным средством, но оказывающая влияние на результаты измерений (температура).
Нормальные (рабочие) условия применения средств измерения – условия их применения, при которых влияющие величины имеют нормальные значения, т.е. в пределах нормальной. Нормальные условия для выполнения линейных и угловых измерений регламентированы ГОСТ 8.050-73.
Чувствительность измерительного прибора – отношение сигнала на выходе измерительного прибора к вызывающему его изменению измеряемой величины (например, при измерении диаметра вала с номинальным размером х=100мм изменение измеряемой величины ∆х=0,01мм вызвало перемещение стрелки показывающего устройства на ∆l=10мм). Абсолютная чувствительность прибора составляет:
,
относительная чувствительность составляет
.
В соответствии с ГСТ 16504-81 геометрический объект контроля содержит одну или несколько контрольных точек.
Зона контроля (измерения) – область взаимодействия средства контроля (измерения) с объектом контроля (измерения), на которой расположена одна или несколько контрольных точек.
Линия контроля (измерения) – прямая, проходящая через контролируемый (измеряемый) размер.
Плоскость контроля (измерения) – плоскость, проходящая через линию контроля (измерения) и выбранную линию расположения контрольных точек.
ГОСТ 16263-70 устанавливает структурные элементы измерительных средств: преобразовательный и чувствительный, измерительная цепь, измерительный механизм, отсчетное устройство со шкалой и указателем и регистрирующее устройство, а также контактные измерительные приборы снабжаются одним или несколькими наконечниками.
Погрешности измерения
Под погрешностями измерения подразумевают отклонения результата измерения от истинного значения измеряемой величины.
Точность измерения – отражает близость результатов измерения к истинному значению измеряемой величины.
Абсолютная погрешность измерения – разность между значением величины, полученным при измерении, и ее истинным значением, выражаемая в единицах измеряемой величины.
Относительная погрешность измерения – отношение абсолютной погрешности измерения к истинному значению измеряемой величины.
Систематическая погрешность измерения – составляющая погрешности измерения, остающаяся постоянной или изменяющаяся по определенному закону при повторных измерениях одной и той же величины.
Случайная погрешность – составляющая погрешности измерения, изменяющаяся при этих условиях случайным образом.
В зависимости от последовательности причины возникновения различают:
инструментальная погрешность – составляющая погрешности измерения;
погрешность метода измерения – возникающая неточным отсчитыванием показаний средств измерений;
погрешность поверки – погрешность измерений при поверке средств измерений.
Таким образом, в зависимости от способа выявления следует различать поэлементные (составляющие) и суммарные погрешности измерения.
ГОСТ 8.401-80 устанавливает класс точности средств измерений, который характеризует свойство, средств измерения, поскольку при определении погрешности измерения необходимо учитывать погрешности метода, настройки и т.д.
Эталон единицы длины - метр, равный 1650763,73 длин световых волн в вакууме излучения, соответствующего переходу между уровнями 2р10 и 5d5 атома криптона 86 (ГОСТ 8.417-81) или длине пути, проходимого света в вакууме за 1/299792458 долю секунды.
За единицу времени принята секунда, равная 9192631770 периодам излучения, соответствующего перехода между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома Цезия-133.
Эталон единицы массы – 1кг цилиндр из сплава платины (90%) и иридия (10%), у которого диаметр и высота примерно одинаковы (около 30 мм).
Эталон количества вещества (моль) – количество вещества системы содержащей столько же структурных элементов частиц, сколько атомов содержится в 12,000 г углерода-12.
Эталон единицы силы света (кандела) – сила света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540*1012 Гц, элемент числа света которого в этом направлении составляет 1/683 В/ср.
Эталон единицы силы тока (ампер) – сила, не изменяющегося во времени электрического тока, который, протекая в вакууме по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади кругового поперечного сечения расположенные один от другого на расстоянии 1 метр, создает на каждом участке проводника длиной 1 метр силу взаимодействия 2*10-7Н.
Единицей термодинамической температуры является кельвин, составляющий 1/273,16 часть термодинамической температуры тройной точки воды.
Для воспроизведения длины в промышленности используют штриховые и концевые меры. Штриховые меры выполняют в виде образцов, линеек, рулеток и шкал с отсчетными элементами.
Плоскопараллельные концевые меры длины – набор параллелепипедов (пластин и брусков) из стали длиной до 1000мм или твердого сплава длиной до 100мм с двумя плоскими взаимно параллельными измерительными поверхностями (ГОСТ 9038-83).
Наборы составляют из различного числа концевых мер от 2 до 112 штук, следующих классов точности: 00; 0,1; 0; 1; 2; 3 – из стали; и 00; 0; 1; 2; 3 - из твердого сплава. К каждому набору прилагают паспорт по ГОСТ 2875-75.
Призматические угловые меры (ГОСТ 2875-75) – для контроля наружных и внутренних углов инструментов, шаблонов, изделий, поверки приборов и т.п. выпускают их 5 типов: 1 и 2 – с одним рабочим углом, со срезанной вершиной и остроугольные; 3 – с четырьмя рабочими углами; 4 – многогранные призматические с равномерным угловым шагом; 5 – с тремя рабочими углами. 1, 2 и 3 угловые меры изготовляют 3х классов (0, 1, 2); 4 – четырех классов (00, 0, 1, 2); 5 – класса (1).