Метрологические показатели средств измерений
При выборе средства измерения в зависимости от заданной точности изготовления деталей необходимо учитывать их метрологические показатели. К ним относятся:
1. Длина деления шкалы — это расстояние между серединами двух соседних отметок (штрихов, точек и т. п.) шкалы.
2. Цена деления шкалы — это разность значений величин, соответствующих двум соседним отметкам шкалы (у микрометра она равна 0,01 мм, для оптиметра и длинномера это - 0,001 мм).
3. Градуировочная характеристика — зависимость между значениями величин на выходе и входе средства измерений, представленная в виде формулы, таблицы или графика. В большинстве случаев приборы градуируют так, чтобы цена деления шкалы превышала максимальную погрешность градуировки, но этот принцип действует не всегда. Таким образом, хотя между точностью и чувствительностью существует определенное соответствие, путать эти понятия не следует. Нанесение отметок на шкалу, соответствующих показаниям образцового прибора, называется … градуировкой.
4. Диапазон показаний — область значении шкалы, ограниченная конечным и начальным значениями шкалы, то есть наибольшим и наименьшим значениями измеряемой величины. Для оптиметра типа ИКВ - 3 диапазон измерений размеров составляет 0 - 200 мм, для длинномера - 0 - 250 мм.
5. Диапазон измерений — область значений измеряемой величины, в пределах которой нормированы допускаемые пределы погрешности средства измерения.
6. Вариация (нестабильность) показаний прибора — алгебраическая разность между наибольшим и наименьшим результатами измерений при многократном измерении одной и той же величины в неизменных условиях.
7. Стабильность средства измерений — свойство, выражающее неизменность во времени его метрологических характеристик (показаний).
8. Измерительное усилие, создаваемое по линии измерения и вызывающего деформацию в месте контакта измерительного наконечника с поверхностью детали.
9. Чувствительность измерительного прибора - отношение изменения сигнала на выходе измерительного прибора к вызывающему его изменению измеряемой величины. Так, если при измерении диаметра вала с номинальным размером х = 100 мм изменение измеряемой величины равное 0,01 мм вызвало перемещение стрелки показывающего устройства на 10 мм, абсолютная чувствительность прибора составляет 10/0,01 = 1000, относительная чувствительность равна 10 • (0, 01/100) = 10.000. Для шкальных измерительных приборов абсолютная чувствительность численно равна передаточному отношению и с изменением цены деления шкалы чувствительность прибора остаётся неизменной. Однако на разных участках шкалы чувствительность может быть разной.
Чувствительность прибора S представляет собой предел отношения приращения выходного сигнала к приращению входного сигнала, т.е.
Рисунок - Примеры статистических характеристик приборов:
а – нелинейная статическая характеристика;
б – линейная статическая характеристика y = kx+a,
в – линейная статическая характеристика y = kx
Чувствительность прибора численно равна тангенсу угла наклона касательной к графику, представляющему статическую характеристику, т.е. S = tgɑ (рисунок). В случае линейной статической характеристики чувствительность прибора постоянна и численно равна передаточному коэффициенту k:
.
Чем выше чувствительность, тем прибор лучше.
Понятие чувствительности может определяться передаточной функцией, как функцией отношения сигналов на входе и на выходе преобразователя, В зависимости от вида функции чувствительность может быть либо постоянной величиной, либо величиной, зависящей от этой функции. Если функция линейная, то прибор имеет линейную шкалу, в противном случае - нелинейную. Линейность шкалы зависит не только от характеристик преобразователя, но и от выбора единиц физических величин.
9. Порог чувствительности, представляющее собой минимальное значение изменения измеряемой величины, которое может показать прибор. Порог чувствительности тем ниже, чем больше чувствительность. Кроме того, на него влияют конкретные условия наблюдения, например возможность, различать малые отклонения, стабильность показаний, величина трения покоя и др.