ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ім. В.В.ДОКУЧАЄВА

Кафедра фізики та агрометеорології

Онищенко А.А., Пивовар Є.А.

ОЦІНКА РЕЗУЛЬТАТІВ ВИМІРІВ

Методичні вказівки по виконанню лабораторної роботи

для студентів очної й заочної форми навчання

по дисципліні - "Метрологія та стандартизація"

Харків - 2014 Введення

Метрологія й стандартизація є інструментами забезпечення якості продукції, робіт і послуг.

Керування якістю неможливо представити без контролю над якістю, що базується на обліку численних результатів вимірів показників якості.

У сучасній промисловості частка витрат праці на виконання вимірів у середньому становить 10% загальних працевтрат на всіх етапах життєвого циклу продукції, а в таких галузях, як, наприклад, хімічна промисловість, електроніка частка загальних працевтрат на виміри досягає навіть 60%.

Виміри, методи й засоби забезпечення їх єдності, а також способи досягнення необхідної точності вимірів вивчає наука метрологія.

За допомогою вимірів одержують інформацію про стан виробничих, економічних і соціальних процесів.

Тільки вірогідність і точність вимірювальної інформації забезпечують правильність прийняття рішень на всіх рівнях розгляду питання про якість продукції, при випробуваннях виробів, у наукових експериментах і т.д.

Одне з конкретних питань, що стосується цієї проблеми - це оцінка точності результатів вимірів, отриманих механічними вимірювальними приладами. Описана нижче лабораторна робота призначена для засвоєння загальних відомостей по основах технічних вимірів і одержання практичних навичок у визначенні точності результатів вимірів.

Лабораторна робота №1 «Оцінка результатів вимірів зовнішніх циліндричних поверхонь»

Ціль роботи: ознайомитися зі статистичними методами оцінки погрішностей виготовлення й виміру, та провести статистичний аналіз (обробку) результатів виміру; визначити довірчий інтервал для математичного очікування результатів багаторазових вимірів деталей; визначити придатність партії деталей по вибірці; навчитися користуватися мікрометром.

Загальні відомості

Метрологія - область знань і вид діяльності, пов'язані з вимірами.

Вимір - сукупність операцій по застосуванню технічного засобу, зберігаючого одиницю величини, що забезпечують знаходження відповідності вимірюваної величини з її одиницею в явному або неявному виді й одержання значення цієї величини.

У метрології по суті вимір є процесом знаходження фізичної величини дослідним шляхом за допомогою засобів вимірювальної техніки.

Засіб виміру - технічний засіб, призначений для вимірів, що має нормовані метрологічні характеристики, що відтворюють і зберігають одиницю величини, розмір якої приймається незмінним у межах установленої погрішності протягом відомого інтервалу часу.

Еталон одиниці величини – засіб вимірів, призначений для відтворення й зберігання одиниці величини, кратних або часткових її значень із метою передачі розміру іншим засобам вимірів даної величини.

Єдність вимірів – стан вимірів, при якому їхні результати виражені в узаконених одиницях величин, а погрішності вимірів не виходять за встановлені границі із заданою ймовірністю.

Отже, першою умовою забезпечення єдності вимірів є подання результатів вимірів в узаконених одиницях, які були б тими самими всюди, де проводяться виміри й використовуються їхні результати. В Україні - це величини одиниць Міжнародної системи одиниць (СІ). Друга умова єдності вимірів - погрішність вимірів не перевищує (із заданою ймовірністю) установлених меж. Погрішності вимірів засобу вимірів вказуються в технічному документі, що надається до нього - паспорті, технічних умовах або інших документах.

Вимір фізичної величини роблять шляхом її порівняння в процесі експерименту з величиною, прийнятої за одиницю фізичної величини.

Класифікація вимірів наведена на рис. 1.

Виміри, пов'язані з різними видами одержання інформації, бувають чотирьох типів: прямі, непрямі, сукупні, спільні. Найпоширенішими є прямі й непрямі

Прямим називають вимір, при якому значення фізичної величини одержують шляхом безпосереднього порівняння її з мірою (зважування, вимір довжини й т.д.).

Непрямим називають вимір, при якому результат визначають на підставі прямих вимірів величин, пов'язаних з обумовленою величиною відомою залежністю (визначення опору за законом Ома, якщо виміряні сила струму й напруга).

Сукупні виміри пов'язані з визначенням значення величини, що є результатом рішення системи рівнянь, що становляться за підсумками одночасних вимірів декількох однорідних величин.

Спільні виміри являють собою виміри двох і більше неоднорідних фізичних величин для визначення залежності між ними.

При прямих вимірах використовуються наступні основні методи: метод безпосередньої оцінки, метод порівняння з мірою, диференціальний метод, нульовий метод і метод збігу.

При непрямих вимірах застосовують перетворення вимірюваної величини в процесі вимірів. Стосовно основних одиниць виміру види вимірів розділяють на контактний і безконтактний.

Розходження в характері динаміки вимірюваної величини обумовили існування трьох різновидів вимірів.

Статичні виміри проводяться при вимірі практично постійної величини.

Динамічні виміри проводять при вимірі величин, що змінюються в процесі вимірів.

Статистичні виміри пов'язані з визначенням параметрів випадкових процесів (наприклад, рівня шуму).

Вимірювання
По засобу отримання інформації		По характеру динаміки вимірювальної величини		По відношенню до основних одиниць вимірювання		По кількості замірів інформації
Прямі		Статичні		Відносні		Однократні
Непрямі		Динамічні
Сукупні		Статистичні		Абсолютні		Багатократні
Спільні
Рис. 1. Класифікація видів виміру

При абсолютних вимірах використовують прямий вимір основної величини й фізичну константу (наприклад, швидкість світла, прискорення вільного падіння й ін.).

При відносних вимірах установлюють відношення вимірюваної величини до однорідної, використовуваної як одиниця.

З погляду кількості вимірів величин розрізняють однократні й багаторазові виміри.

Однократні виміри припускають відповідність числа вимірів числу вимірюваних фізичних величин.

Багаторазові виміри припускають більше число вимірів, чим кількість вимірюваних величин.

Кількісною характеристикою вимірюваної величини служить її розмір. При аналізі вимірів варто чітко розмежовувати два поняття: істинні значення фізичних величин і їхні емпіричні прояви - результати вимірів.

Істинні значення фізичних величин – це значення, що ідеальним чином відображають властивості даного об'єкта, як у кількісному, так і в якісному відношенні. Вони не залежать від засобів нашого пізнання і є абсолютною істиною.

Результати вимірів, навпроти, є продуктами нашого пізнання. Являють собою наближені оцінки значень величин, знайдені шляхом виміру. Вони залежать не тільки від істинних значень величин, але ще й від методу виміру, від технічних засобів, за допомогою яких проводяться виміри, і від властивостей органів почуттів спостерігача, що здійснює виміру.

Погрішністю виміру називається різниця між результатами виміру Х и істинним значенням Q вимірюваної величини:

∆ = Х – Q

(1)

Оскільки істинне значення Q вимірюваної величини невідомо, те невідомі й погрішності виміру, тому для одержання хоча б наближених відомостей про них доводиться у формулу (1) замість істинного значення підставляти так зване дійсне значення.

Дійсний розмір - розмір елемента встановлений виміром. Значення фізичної величини, знайдене експериментальним шляхом, яке наближається до істинного значення настільки, що для даної мети може застосовуватися замість нього, називається дійсним.

Номінальний розмір – основний розмір, обумовлений виходячи з функціонального призначення деталі або вузла. Він проставляється на кресленні й служить початком відліку відхилень.

Два гранично допустимі розміри, між якими повинен перебувати дійсний розмір придатної деталі, називаються граничними розмірами.

Причинами виникнення погрішності є:

• недосконалість методів вимірів;

• недосконалість технічних засобів, застосовуваних при вимірах;

• помилки органів почуттів спостерігача в процесі виміру;

• умови проведення вимірів.

Зазначені причини виникнення погрішностей визначаються сукупністю великої кількості факторів, під впливом яких складається сумарна погрішність виміру.

При визначенні придатності деталі по розміру встановлюється відповідність дійсного розміру із граничними розмірами:

dmax > dr > dmin,

(2)

де dr – дійсний розмір поверхні деталі;

dmax - найбільший граничний розмір поверхні деталі;

dmin - найменший граничний розмір поверхні деталі.