Самостоятельная работа

Для самостоятельного изучения рекомендуется следующая нормативно-техническая документация:

1. МИ 2247-93 ГСИ. Метрология. Основные термины и определения.

2. МИ 2500-98 ГСИ. Основные положения метрологического обеспечения на малых предприятиях.

3. ПР 50.2.104-09 ГСИ «Порядок проведения испытаний стандартных образцов или средств измерений в целях утверждения типа».

Лабораторная работа 2 Выбор средств измерений

Цель работы: Ознакомиться и изучить принципы выбора средств измерений.

Задания для лабораторной работы:

1. Изучить основные положения выбора средств измерений.

2. Провести выбор точности средства измерения, основанный на принципе выбора СИ по коэффициенту уточнения.

3. Подобрать средство измерений для контроля измеряемого параметра детали.

Теоретическая часть

При выборе СИ учитывают:

- совокупность метрологических характеристик (цена деления, погрешность, пределы измерений, измерительное усилие);

- эксплуатационные и экономические показатели, к которым относятся: массовость (повторяемость измеряемых размеров) и доступность их для контроля;

- время, затрачиваемое на настройку и процесс измерения;

- масса, габаритные размеры, рабочая нагрузка;

- жесткость объекта контроля, шероховатость его поверхности;

- режим работы и т.д.

Учитывая различные цели контрольно-измерительных операций и их различную принадлежность к этапам жизненного цикла технических средств (производство, эксплуатация, ремонт), становится очевидной, невозможность предложения единой методики выбора СИ. Однако некоторые общие принципы выбора на основании накопленного опыта сводятся к следующим положениям.

1. Для гарантирования заданной или расчетной относительной погрешности измерения _и относительная погрешность _си СИ должна быть на 25-30 % ниже, чем _и (т.е. _си = 0,7_и). Если известна приведенная погрешность _и измерения, то приведенная погрешность СИ рассчитывается по следующей формуле

(1)

где х и х_н – результат измерения и нормированное значение шкалы СИ.

2. Выбор СИ зависит от масштаба производства или количества находящихся в эксплуатации однотипных (одноименных) ТС.

В массовом производстве с отработанным технологическим процессом, включая контрольные операции, используются высокопроизводительные механизированные и автоматизированные средства измерения и контроля.

В серийном производстве основными средствами контроля должны быть жесткие предельные калибры, шаблоны, специальные контрольные приспособления. Возможно применение универсальных СИ.

В мелкосерийном и индивидуальном производстве основными являются универсальные СИ, поскольку применение других организационно и экономически не выгодно: неэффективно будут использовать специальные контрольные приспособления или потребуется большое количество калибров различных типоразмеров.

3. Метод измерения, определяемый целью контроля, выдвигает требования к СИ по базировке: если контролируется точность технологического процесса, то выбирают СИ технологических баз; если техническое средство контролируется с точки зрения эксплуатации, то СИ выбирается под эксплуатационные базы.

4. При выборе СИ по метрологическим характеристикам необходимо учитывать следующее:

- если технологический процесс неустойчив, т.е. возможны существенные отклонения измеряемого параметра за пределы поля допуска, то нужно, чтобы пределы шкалы СИ превышали диапазон рассеяния значений параметра;

- цена деления шкалы должна выбираться с учетом заданной точности измерения. Например, если размер необходимо контролировать с точностью до 0,01 мм, то и СИ следует выбирать с ценой деления до 0,01 мм, так как СИ с более грубой шкалой внесет дополнительные субъективные погрешности, а с более точной ценой деления выбирать не имеет смысла из-за удорожания СИ. При контроле технологических процессов должны использоваться СИ с ценой деления не более 1/6 допуска на изготовление.

Поскольку точность измерения определяется величиной относительной погрешности  = (Δ / х) 100 %, т.е. с уменьшением х величина  увеличивается (точность измерения ухудшается). Следовательно, точность измерений на разных участках шкалы неодинаково.

Поэтому при измерениях рабочий участок шкалы СИ должен выбираться по правилу: относительная погрешность в пределах рабочего участка шкалы СИ не должна превышать приведенную погрешность более чем в 3 раза ( < 3). Из этого правила следует: а) при односторонней равномерной шкале с нулевой отметкой в ее начале рабочий участок занимает последние две трети шкалы; б) при двусторонней шкале с нулевой отметкой посередине – последнюю треть каждого сектора; в) при шкале без нуля рабочий участок может распространяться на всю длину шкалы.

В пределах рабочего участка шкалы наибольшая возможная абсолютная погрешность равновероятна на всех отметках. Таким образом, при выборе СИ важно определить рабочий участок шкалы и ее цену деления. Последняя зависит от класса точности СИ и числа n_ш делений шкалы.

Если класс точности СИ определяет наибольшую допустимую погрешность с заданной вариацией, то цена деления должна учитывать эту вариацию, а именно – должна быть равна удвоенному значению приведенной погрешности СИ: С = 2 или n_ш = 100 / 2.

Исходя из требований удобства считывания показаний, допускается использование более крупных делений шкалы, но обязательно кратных nш (в пределах 2-10). Кроме того, цена деления должна составлять целое число единиц измеряемой величины (1, 2, 5, 10 и т.д.).

5. К регистрирующей аппаратуре предъявляются следующие основные требования:

- сигнал, проходящий через СИ, должен сохранять необходимую информацию, не подвергаться искажению и отделятся от помех;

- первичные преобразователи (датчики) должны потреблять минимум энергии от объекта измерения, и их подключение не должно нарушать его нормальной работы. Особые требования предъявляются к точности и чувствительности датчиков, так как эти низкие показатели сведут на нет все усилия по повышению точности измерений;

- носитель информации должен иметь достаточный объем для регистрации всех необходимых сведений;

- регистрирующая аппаратура должна обеспечить получение информации в возможно сжатые сроки.

Если аппаратура не может одновременно удовлетворять всем предъявляемым требованиям, то выбираются наиболее важные из них, позволяющие наилучшим образом справиться с выполнением поставленной задачи.