- •«Оренбургский государственный университет»
- •«Методы и средства измерений, испытаний и контроля»
- •Содержание
- •Предисловие к третьему изданию
- •Введение
- •1 Предмет, задачи и содержание дисциплины
- •Метрологические истины
- •2 Классификация измерений (Виды измерений)
- •3 Области измерений
- •4 Величина, физические измерения
- •5 Методы измерений
- •6 Подготовка к измерениям
- •7 Погрешности измерений
- •8 Учет систематической погрешности и способы их уменьшения
- •9 Обработка результатов наблюдений и оценка погрешности
- •9.1 Прямые измерения с многократными наблюдениями
- •9.2 Прямые измерения с однократными наблюдениями
- •9.3 Косвенные измерения
- •9.3.1 Косвенные измерения при линейной зависимости
- •9.3.2 Косвенные измерения при нелинейной зависимости
- •9.4 Формы представления и интерпретация результатов измерений
- •9.5 Правила округления и записи результатов наблюдений и измерений
- •10 Средства измерений и их классификация по гси
- •10.1 Погрешности измерительных устройств
- •11 Нормирование метрологических характеристик
- •11.1 Структурные схемы и метрологические характеристики измерительных систем
- •11.2 Надежность средств измерений
- •11.2.1 Основные понятия и показатели теории надёжности /36/.
- •12 Метрологическое обеспечение измерений
- •12.1 Метрологические испытания средств измерений методом сравнения их погрешностей с эталонами при соотношении 1/3 показателей метрологической точности /32/.
- •12.1.2 Для чего существует метрологическая аттестация и поверка средств измерений, виды поверок и способы их выполнения /32/.
- •12.1.3 Достоверность поверки /32/.
- •12.1.4 Определение объема поверочных работ /32/.
- •12.1.5 Поверка по сокращенной программе. Методы поверки многопредельных и многоцелевых средств измерений /32/.
- •12.1.6 Способы определения числа поверяемых отметок в диапазоне измерений в аналоговых и цифровых измерительных приборах /32/.
- •12.1.7 Назначение и корректировка межповерочных интервалов /32/.
- •13 Применение вычислительной техники в средствах измерений /12/
- •14 Применение средств измерений /8, 11, 14, 16/
- •14.1 Измерение геометрических величин
- •14.1.1 Линейно-угловые измерения
- •14.1.1.1 Штангенинструменты
- •Штангенциркуль с двумя нониусами с пределами измерений 0—200 мм и 0—320 мм и величиной отсчета по нониусу 0,1 мм
- •Проверка на ощущение измерительного усилия при измерении большого внутреннего диаметра
- •14.1.1.2 Микрометрические измерительные средства
- •Соединение барабана с микровинтом
- •Положение измерительных поверхностей относительно измеряемых
- •Микрометр с циферблатом
- •14.1.1.3 Плоскопараллельные концевые меры длины
- •Примеры расчета размеров плоскопараллельных концевых мер
- •Составление плоскопараллельных концевых мер в блоки
- •14.1.2 Измерения линейно-угловых величин оптическими приборами
- •В) Закрепление кронштейна г) Установка стола
- •Настройка горизонтального оптиметра
- •С) Закрепление пиноли
- •Чтение показателей
- •Измерительная машина изм
- •Пример:
- •Установка машины в нулевое положение
- •А) Грубая установка пинольной бабки на нуль
- •Б) Грубая установка измерительной бабки на нуль
- •К) Стопорение пинольной трубки
- •Чтение показаний
- •Ж) Микроподача продольного хода стола
- •Измерение угла профиля и шага резьбы
- •Цена наименьшего деления штриховой окулярной головки 1’
- •Проекционный метод
- •Измерение методом осевого сечения
- •Выбор средств измерений
- •14.2 Средства измерения давления. Общие сведения
- •14.2.1 Жидкостные средства измерений давления с гидростатическим уравновешиванием
- •14.2.2 Чувствительные элементы деформационных средств измерений давления
- •14.2.3 Деформационные приборы для измерения давления
- •14.2.3.1 Измерительные приборы с одновитковой трубчатой пружиной
- •14.2.3.2 Измерительные приборы с многовитковой трубчатой пружиной
- •14.2.3.3 Измерительные приборы с сильфонным чувствительным элементом
- •14.2.3.4 Деформационные измерительные преобразователи давления, основанные на методе прямого преобразования
- •14.2.3.5 Емкостные измерительные преобразователи давления
- •14.2.3.6 Деформационные измерительные преобразователи основанные на методе уравновешивающего преобразования
- •Измерения тепловых величин
- •14.3.1 Общие сведения
- •14.3.2 Температурные шкалы
- •14.3.3 Классификация средств измерений температуры
- •14.3.4 Манометрические термометры
- •14.3.5 Жидкостные манометрические термометры
- •14.3.6 Конденсационные манометрические термометры
- •14.4 Термоэлектрические термометры
- •14.4.1 Термоэлектрический преобразователь
- •14.4.2 Включение измерительного прибора в цепь термоэлектрического преобразователя
- •14.4.3 Поправка на температуру свободных концов термоэлектрического преобразователя
- •14.4.4 Нормальный термоэлектрод
- •14.4.5 Удлиняющие термоэлектродные провода и термостатирование свободных концов тэп
- •14.4.6 Способы соединения тэп
- •14.4.7 Требования к материалам термоэлектродов и устройство тэп
- •14.5 Средства измерений сигналов термоэлектрических термометров
- •14.5.1 Магнитоэлектрический милливольтметр
- •14.5.2 Потенциометры
- •14.5.3 Автоматические потенциометры
- •14.5.4 Нормирующие преобразователи термоЭдс
- •14.6 Термопреобразователи сопротивления
- •14.6.1 Средства измерений, работающие в комплекте термопреобразователями сопротивления
- •14.6.1.1 Уравновешенные мосты
- •14.6.1.2 Неуравновешенные мосты
- •14.6.1.3 Нормирующие преобразователи
- •15 Электрические измерения /8, 10,11,14/
- •15.1 Измерение электрических величин аналоговыми и цифровыми преобразователями и измерительными приборами
- •15.2 Цифровые измерительные приборы.
- •16 Измерительные преобразователи неэлектрических величин
- •16.1 Параметрические измерительные преобразователи неэлектрических величин
- •16.1.1 Реостатные преобразователи
- •16.1.2 Тензочувствительные преобразователи (тензорезисторы)
- •16.1.4 Индуктивные преобразователи
- •16.1.5 Емкостные преобразователи
- •16.2 Генераторные преобразователи неэлектрических величин
- •16.2.1 Измерение температуры
- •16.2.2 Измерение перемещений
- •16.2.3 Измерение давлений, сил и крутящих моментов
- •16.2.4 Измерение скоростей и ускорений
- •Измерение расхода
- •17 Методы испытаний и контроля и их метрологическое обеспечение
- •17.1 Средства испытаний
- •17.1.1 Ареометры. Классификация ареометров /32/
- •Основные технические характеристики ареометров
- •Принцип действия ареометра. Особенности шкалы.
- •Капиллярная постоянная.
- •Основы конструирования ареометра
- •Пользование рабочими ареометрами
- •17.1.2 Ротаметры. Общие сведения о ротаметрах /31/
- •Конструкции ротаметров
- •17.2.3 Пикнометры /31/
- •17.1.4 Спиртомеры /31/
- •17.2.5 Аналитические весы /31/
- •17.2.6 Основные требования к газоанализаторам и тахометрам /31/
- •17.2.7 Торговые весы /31/
- •17.2.8 Одночашечные лабораторные весы /31/
- •17.2.9 Газоанализаторы /31/
- •17.2.10 Стеклянные жидкостные термометры /31/
- •18 Методы и средства контроля
- •18.1 Калибры и шаблоны
- •18.2 Вибростенды /33,34,35/
- •Приложение а
- •Приложение б
- •Приложение в
- •Приложение г
Пример:
Двойной штрих 8 находится в зоне миллиметровой шкалы на восьмом штрихе после цифры 60. Осчетный индекс трубки оптиметра показывает +7,5.
Отсчет 860. 8075 мм.
Рисунок 14.96 - Показания при измерении
Измерение абсолютным методом
При измерении абсолютным методом надо установить машину в нулевое положение, затем установить на машину измеряемое изделие и прочесть показания.
Установка машины в нулевое положение
При установке машины в нулевое положение надо произвести следующие действия: проверить температурные условия (допускается 20±1°); грубо установить пинольную бабку по наружному индексу на нуль; грубо установить измерительную бабку на нуль стомиллиметровой шкалы; застопорить измерительную бабку; микроподачей перемещать измерительную бабку до тех пор, пока нулевой штрих стомиллиметровой шкалы не будет установлен между двумя нулевыми штрихами метровой шкалы симметрично (чтобы просветы слева и справа от нулевого штриха были равны); застопорить микроподачу измерительной бабки; предварительно установить шкалу трубки оптиметра на нуль микрометрическим винтом пиноли; отрегулировать измерительный наконечник пиноли в вертикальной плоскости и в горизонтальной плоскости; окончательно установить шкалу трубки оптиметра на нуль микрометрическим винтом; застопорить пинольную трубку.
А) Грубая установка пинольной бабки на нуль
Б) Грубая установка измерительной бабки на нуль
Рисунок 14.97 – Подготовка машины к измерениям
в) Стопорение измерительной балки
г) Установка нулевого штриха стомиллиметровой шкалы относительно нулевых штрихов метровой шкалы
Рисунок 14.97 – Подготовка машины к измерениям (вариант 2)
д) Стопорение микроподачи
е) Предварительная установка шкалы трубки оптиметра
Рисунок 14.97 – Подготовка машины к измерениям (вариант 3)
ж) Регулировка измерительного наконечника пиноли в вертикальной плоскости
з) Регулировка измерительного наконечника пиноли
Рисунок 14.97 – Подготовка машины к измерениям (вариант 4)
и) Окончательная (после регулировки наконечника) установка шкалы трубки оптиметра на нуль
К) Стопорение пинольной трубки
Рисунок 14.97 – Подготовка машины к измерениям (вариант 5)
Установка измеряемого изделия и отсчет
При установке измеряемого изделия на столе машины надо произвести следующие действия: закрепить изделие на призмах струбциной; прикрепить стол к станине; переместить стол с изделием в вертикальном направлении до ввода его на линию измерения и застопорить; переместить стол с изделием в горизонтальном поперечном направлении до ввода его на линию измерения; покачиванием вокруг вертикальной оси выверить по линии измерения в горизонтальной плоскости; покачиванием вокруг горизонтальной оси, лежащей на линии измерения, совместить ось изделия с линией измерения в вертикальной плоскости; застопорить стол в этом положении; прочесть показания в отсчетном микроскопе (1), оптиметровой трубке (11) и определить результаты измерения.
1 — призма. 2—струбцина, 3 — изделие
а) Закрепление изделия
б) Закрепление стола на станине
Рисунок 14.98 - Измерение абсолютным методом на измерительной машине
в) Перемещение и стопорение стола в вертикальном направлении
г) Перемещение стола в поперечном направлении
д) Покачивание стола вокруг вертикальной оси
Рисунок 14.98 - Измерение абсолютным методом на измерительной машине (вариант 2)
е) Покачивание стола вокруг горизонтальной оси
|
ж) Окончательное стопорение стол
|
з) Чтение показаний
Рисунок 14.98 - Измерение абсолютным методом на измерительной машине (вариант 3)
Измерение относительным методом
При измерении относительным методом установка машины на нуль не требуется и пользуются только трубкой оптиметра, по которой определяют отклонения от исходной меры.
Инструментальные микроскопы
Инструментальные микроскопы предназначены для измерения длин углов, элементов резьб, конусов и различных профилей.
Инструментальные микроскопы разделяются на малые — ММИ и большие — БМИ.
Пределы измерения:
в продольном направлении для малой модели ………………………. 0—75 мм
» для большой модели ……………………………………….0—150 мм
поперечном направлении для малой модели ……………………….. .0—25 мм
» для большой модели ……………………………………… . 0—50 мм
Пределы перемещения микрометрических винтов . …………….……0—25 мм
Цена деления микрометрического устройства ..……………………... .0.005 мм
Увеличение микроскопа ..........………..……………………………….. 10х —50х
Поле зрения ...............…………………………………………………. 4,2—21 мм
Пределы измерения угловых размеров .….……………………………. 0—360°
Цена деления окулярной угломерной головки .…………… ………………… 1’
Увеличение отсчетного устройства угловой шкалы ………..……………… 45х
Поворот предметного стола:
для малой модели .......……………………………………………………..... ± 5°
для большой модели .....………………………………. . 360° с ценой деления 3'
Пределы наклона колонки:
для малой модели ............…………………………………………………….± 10°
для большой модели ........……………………………………………….... ± 12°30'
1 — основание, 2 — микрометрическое устройство поперечной подачи, 3 — предметный стол, 4 — центровая бабка, 5 — кронштейн, 6 — штриховая окулярная головка с отсчетным микроскопом угловой шкалы, 7 — кремальера перемещения кронштейна, 8 — тормоз кронштейна. 9 — колонка, 10 — маховик наклона колонки, 11—осветитель, 12— микрометрическое устройство продольной подачи, 13— винт поворота верхней плиты стола
Рисунок 14.99 - Микроскоп малый ММИ
1 — основание, 2 — микрометрическое устройство поперечной подачи, 3 — рукоятка крепления стола, 4 — круглый предметный стол, 5 — центровая бабка, 6—кольцо фокусировки тубуса. 7 — кронштейн с тубусом, 8—штриховая окулярная головка с отсчетным микроскопом угловой шкалы, 9—кремальера перемещения кронштейна. 10 — тормоз кронштейна, 11— колонка, 12 — осветитель, 13 — маховик наклона колонки, 14 — микрометрическое устройство продольной подачи, 15 — маховик поворота стола.
Рисунок 14.100 - Микроскоп большой БМИ
Принципиальная оптическая схема инструментального микроскопа
Лучи света от лампы накаливания 1, пройдя через линзу конденсора 2, светофильтр 3 и диафрагму 4, отражаются от поворотного зеркала 5 и через линзу 6 освещают измеряемый объект, помещенный на предметном столе 7 или закрепленный в центровых бабках. Изображение объекта измерения проектируется объективом 8 в фокальную плоскость окуляра 11, где помещается штриховая сетка 10 и жестко связанный с ней круговой лимб. Между объективом 8 и лимбом 10 для излома хода лучей помещена призма 9. Изображение объекта измерения рассматривается через окуляр 11. Отсчет по градусной шкале производится с помощью отсчетного микроскопа 12. В фокальной плоскости окуляра 14 находится минутная шкала 13.
1 — лампа накаливания, 2 — линза конденсора, 3 — светофильтр, 4 — диафрагма. 5 — поворотное зеркало, 6 — линза. 7 — предметный стол, 8 — объектив, 9 — система призм, 10 — штриховая сетка с круговым лимбом, 11 — окуляр, 12 — отсчетный микроскоп, 13 — минутная шкала, 14 — окуляр
Рисунок 14.101 - Принципиальная схема микроскопа
