1. Метрологические характеристики средств измерения, виды и методы измерения

В процессе выполнения измерений и контроля требуется знать характе-ристики используемых приборов и инструментов, области их применения, методику проведения измерительных процессов и соблюдения при этом условий единства измерений.

Единство измерений – такое состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах и погрешности из­мерений известны с заданной вероятностью. Без единства измере­ний невозможно сопоставление результатов измерений, выполненных в разных местах, в разное время, с использованием разных мето­дов и средств измерений. Для обеспечения единства измерений необходимо соблюдать одинаковые условия выполнения измерений. ГОСТ 8.050-73 устанавливает следующие нормальные значения влияющих величин:

– температура окружающей среды – +20 °С (293 К);

– атмосферное давление – 760 мм рт. ст. (101325 Па);

– относительная влажность воздуха – 58 %;

– ускорение свободного падения – 9,8 м/с²;

– относительная скорость движения внешней среды равна нулю;

– направление линии измерения линейных размеров до 160 мм у наружных поверхностей вертикальное, в остальных случаях горизонтальное;

– положение плоскости измерения углов горизонтальное.

По условиям, определяющим точность, измерения подразделяются на три класса:

а) метрологические измерения максимально возможной точности (эталонные);

б) метрологические контрольно-поверочные измерения, выполняемые государ­ственными и заводскими измерительными лабораториями;

в) технические измерения, выполняемые в процессе произ­водства на предприятиях.

При выборе средства измерения в зависимости от заданной точности изготовления деталей необходимо учитывать их метрологические характеристики. В соответствии с Рекомендациями РМГ 29-99, к таким характеристикам относятся следующие.

1) Длина (интервал) деления шкалы – расстояние между осями (или центрами) двух соседних отметок шкалы, измеренное вдоль воображаемой линии, проходящей через середины самых коротких отметок шкалы (см. рис. 1.1, б).

2) Цена деления шкалы – разность значений величины, соответ­ствующих двум соседним отметкам шкалы средства измерения (см. рис. 1.1, б).

а	б
Рис. 1.1
Рис. 1.2

Здесь следует иметь в виду, что для простейших измерительных средств длина деления шкалы и цена деления совпадают, т. е. с а (рис. 1.2). Для более сложных приборов значения этих величин не равны, т. е. с ≠ а (рис. 1.3).

3) Диапазон показаний – область значений шкалы прибора, ограниченная конечным и начальным значениями шкалы (см. рис. 1.1, б).

4) Диапазон измерений – область значений измеряемой величины, в пределах которой нормированы допускаемые пределы погрешности средства измерения. Диапазон измерений больше или равен диапазону показаний. Например, для вертикального оптиметра диапазон показаний равен 0,2 мм, а пределы показаний равны Для составных средств измерения диапазон измерений может быть равен диапазону перемещения головки (см. рис. 1.1, а).

5) Погрешность средства измерения – разность между показанием средства измерения и действительным значением измеряемой величины.

Рис.1.3

Виды измерений классифицируются по следующим признакам:

по характеристике точности – равноточные, неравноточные;

по числу измерений – однократные, многократные;

по отношению к изменению измеряемой величины – статические, динамические;

по выражению результата измерений – абсолютные и относительные;

по способам получения результатов – прямые, косвенные, совместные, совокупные;

прямые – измерения, при которых искомое значение физической величины получают непосредственно (примеры: измерение длины линейкой, измерение силы тока амперметром);

косвенные – определение искомого значения физической величины на основании результатов прямых измерений других физических величин, функционально связанных с искомой величиной, например, расстояние (рис. 1.4) можно найти на основании зависимости:

(1.1)

Рис. 1.4

При измерениях используются следующие методы: контактный и бесконтактный; непосредственной оценки и сравнения с мерой; комплексный и дифференцированный.

М е т о д и з м е р е н и я – прием или совокупность приемов сравнения измеряемой физической величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерений.

М е т о д н е п о с р е д с т в е н н о й о ц е н к и – метод измерения, при котором значение величины определяют непосредственно по средству измерения.

М е т о д с р а в н е н и я с м е р о й – метод измерения, в котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой.

Д и ф ф е р е н ц и р о в а н н ы й м е т о д – измерение, при котором параметр каждого элемента изделия измеряют независимо от других элементов.

К о м п л е к с н ы й м е т о д – измерения, при которых определяют вли­яние комплекса параметров, характеризующих изделие сложной фор­мы, на точность изделия.

К о н т а к т н ы й м е т о д – метод измерения, основанный на том, что чувствительный элемент прибора приводится в контакт с объектом измерения.

Б е с к о н т а к т н ы й м е т о д – метод измерения, основанный на том, что чувствительный элемент средства измерения не приводится в контакт с объектом измерения, например, при измерении с помощью проектора (рис. 1.5).

Рис.1.5