МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Оренбургский государственный университет»
Кафедра метрологии стандартизации и сертификации
В.А. НИКИТИН
К.В. ЩУРИН
«Методы и средства измерений, испытаний и контроля»
Издание трете, переработанное и дополненное
Рекомендовано УМО вузов по университетскому образованию в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений
Оренбург
2014
УДК 389 (075.8)
ББК 30.10я7
Н-62
Рецензенты: Профессор кафедры «Технический сервис» Оренбургского
государственного аграрного университета, д.т.н., профессор Шахов В.А.,
Никитин В.А., Щурин К.В.
Н-62 Методы и средства измерений, испытаний и контроля:
Учебное пособие - 3-е изд. перераб. и доп. – Оренбург, ОГУ, 2014. - 511 с.
ISBN 5-7410-0692-2
В учебнике описаны основные методы измерений и средства измерений, испытаний и контроля. Изложены ключевые понятия и математические модели элементов измерительного процесса. Подробно рассмотрены методы и алгоритмы расчета характеристик погрешностей многократных и однократных измерений.
Для студентов вузов специальностей 200503 – «Стандартизация и сертификация» и 220501 – «Управление качеством», и направлений 221700.62 – «Стандартизация и метрология» (бакалавр), и 221700.68 – «Стандартизация и метрология» (магистр). Материалы учебника могут использоваться студентами других технических специальностей и направлений, аспирантами, научными и инженерно – техническими работниками.
ББК 30.10я7
© Никитин В.А., Щурин К.В., 2014
©ИПК ОГУ 2014
ISBN 5-7410-0692-2
Содержание
Предисловие |
6 |
|
|
Введение |
8 |
|
|
1 Предмет, задачи и содержание дисциплины |
9 |
|
|
1.1 Метрологические истины |
10 |
|
|
2 Классификация измерений(виды измерений |
12 |
|
|
3 Области измерений |
13 |
|
|
4 Величина, физические измерения |
15 |
|
|
5 Методы измерений |
17 |
|
|
6 Подготовка к измерениям |
19 |
|
|
7 Погрешности измерений |
20 |
|
|
8 Учет систематических погрешностей и способы их уменьшения |
22 |
|
|
9 Обработка результатов измерения и оценка погрешности |
25 |
|
|
9.1 Прямые измерения с многократными наблюдениями |
26 |
|
|
9.2 Прямые измерения с однократными наблюдениями |
33 |
|
|
9.3 Косвенные измерения |
37 |
|
|
9.3.1 Косвенные измерения при линейной зависимости |
37 |
|
|
9.3.2 Косвенные измерения при нелинейной зависимости |
38 |
|
|
9.4 Формы представления и интерпретация результатов измерений |
40 |
|
|
9.5 Правила округления и записи результатов наблюдений и измерения |
40 |
|
|
10 Средства измерений и их классификация по ГСИ |
42 |
|
|
10.1 Погрешности измерительных устройств |
56 |
|
|
11 Нормирование метрологических характеристик |
66 |
|
|
11.1 Структурные схемы и метрологические характеристики измерительных систем |
70 |
|
|
11.2 Надежность средств измерений |
73 |
|
|
11.2.1. Основные понятия и показатели надёжности |
74 |
|
|
12 Метрологическое обеспечение измерений |
110 |
|
|
12.1 Метрологические испытания средств измерений методом сравнения их погрешностей с эталонами при соотношении 1/3 показателей метрологической точности |
111 |
|
|
13 Применение вычислительной техники в средствах измерений |
144 |
|
|
14 Применение средств измерений |
148 |
|
|
14.1 Измерение геометрических величин |
148 |
|
|
14.1.1 Линейноугловые измерения |
148 |
|
|
14.1.1.1 Штангенинструменты |
154 |
|
|
14.1.1.2 Микрометрические измерительные средства |
169 |
|
|
14.1.1.3 Плоскопараллельные концевые меры длины |
184 |
|
|
14.1.2 Измерения линейноугловых величин оптическими приборами |
190 |
|
|
14.2 Средства измерения давления |
240 |
|
|
14.2.1 Жидкостные средства измерений давления с гидростатическим уравновешиванием |
243 |
|
|
14.2.2 Чувствительные элементы деформационных средств измерений давления |
246 |
|
|
14.2.3 Деформационные приборы для измерения давления |
252 |
||
14.2.3.1 Измерительные приборы с одновитковой трубчатой пружиной |
252 |
||
14.2.3.2 Измерительные приборы с многовитковой трубчатой пружиной |
254 |
||
14.2.3.3 Измерительные приборы с сильфонным чувствительным элементом |
255 |
||
14.2.3.4 Деформационные измерительные преобразователи давления, основанные на методе прямого преобразования |
257 |
||
14.2.3.5 Емкостные измерительные преобразователи давления |
260 |
||
14.2.3.6 Деформационные измерительные преобразователи основанные на методе уравновешивающего преобразования |
265 |
||
14.3 Измерения тепловых величин |
266 |
||
14.3.1 Общие сведения |
266 |
||
14.3.2 Температурные шкалы |
266 |
||
14.3.3 Классификация средств измерений температуры |
273 |
||
14.3.4 Манометрические термометры |
274 |
||
14.3.5 Жидкостные манометрические термометры |
276 |
||
14.3.6 Конденсационные манометрические термометры |
278 |
||
14.4 Термоэлектрические термометры |
280 |
||
14.4.1 Термоэлектрический преобразователь |
280 |
||
14.4.2 Включение измерительного прибора в цепь термоэлектрического преобразователя |
282 |
||
14.4.3 Поправка на температуру свободных концов термоэлектрического преобразователя |
284 |
||
14.4.4 Нормальный термоэлектрод |
285 |
||
14.4.5 Удлиняющие термоэлектродные провода и термостатирование свободных концов ТЭП |
286 |
||
14.4.6 Способы соединения ТЭП |
288 |
||
14.4.7 Требования к материалам термоэлектродов и устройство ТЭП |
289 |
||
14.5 Средства измерений сигналов термоэлектрических термометров |
291 |
||
14.5.1 Магнитоэлектрический милливольтметр |
291 |
||
14.5.2 Потенциометры |
295 |
||
14.5.3 Автоматические потенциометры |
298 |
||
14.5.4 Нормирующие преобразователи термоЭДС |
302 |
||
14.6 Термопреобразователи сопротивления |
304 |
||
14.6.1 Средства измерений, работающие в комплекте термопреобразователями сопротивления |
307 |
||
14.6.1.1 Уравновешенные мосты |
308 |
||
14.6.1.2 Неуравновешенные мосты |
312 |
||
14.6.1.3 Нормирующие преобразователи |
316 |
||
15 Электрические измерения |
317 |
||
15.1 Измерение электрических величин аналоговыми и цифровыми преобразователями и измерительными приборами |
318 |
||
15.2 Цифровые измерительные приборы |
336 |
||
16 Измерительные преобразователи неэлектрических величин |
338 |
||
16.1 Параметрические измерительные преобразователи неэлектрических величин |
338 |
||
16.1.1 Реостатные преобразователи |
340 |
||
16.1.2 Тензочувствительные преобразователи (тензорезисторы) |
340 |
||
16.1.3 Термопреобразователи сопротивления |
342 |
||
16.1.4 Индуктивные преобразователи |
342 |
||
16.1.5 Емкостные преобразователи |
346 |
||
16.2 Генераторные преобразователи неэлектрических величин |
350 |
||
16.2.1 Измерение температуры |
355 |
||
16.2.2 Измерение перемещений |
361 |
||
16.2.3 Измерение давления сил и крутящих моментов |
372 |
||
16.2.4 Измерение скоростей и ускорений |
373 |
||
16.2.5 Измерение расхода |
377 |
||
17 Методы и средства испытаний, и их метрологическое обеспечение |
384 |
||
17.1 Средства испытаний |
385 |
||
17.1.1 Ареометры. Классификация ареометров |
386 |
||
17.1.2 Ротаметры. Общие сведения о ротаметрах |
397 |
||
17.1.3 Пикнометры |
412 |
||
17.1.4 Спиртомеры |
421 |
||
17.1.5 Аналитические весы |
422 |
||
17.1.6 Основные требования к газоанализаторам и тахометрам |
428 |
||
17.1.7 Торговые весы |
432 |
||
17.1.8 Одночашечные лабораторные весы |
434 |
||
17.1.9 Газоанализаторы |
435 |
||
17.1.10 Стеклянные жидкостные термометры |
436 |
||
18 Методы и средства контроля, и их метрологическое обеспечение |
440 |
||
17.2.1 Калибры и шаблоны |
444 |
||
17.2.2 Вибростенды |
462 |
||
Список использованных источников |
486 |
||
Приложение А |
488 |
||
Приложение Б |
491 |
||
Приложение В |
492 |
||
Приложение Г |
495 |
||
Лист обложки со сведениями об авторах |
512 |
||