4. Измерительные приборы, применяемые в экспертной практике.

Криминалисты наиболее часто проводят измерения длины, ширины, глубины, толщины объектов и расстояния между ними. Такие измерения называют линейными. Они осуществляются с помощью рулеток, метров, линеек, штангенциркулей, микрометров и т.п.

Измерения с помощью рулетки, метра, линейки достаточно просты. Начало шкалы измерительного инструмента (цифра 0) совмещается с краем измеряемого предмета, а размер определяется по тому штриху шкалы, который совпадает с другим краем. Таким образом, для линейных измерений необходимо установить две точки и определить между ними расстояние. Эти точки называются базисными. Как правило, эти точки определяются достаточно быстро, но в некоторых случаях, например, при определении длины микрочастиц, имеющих неправильную геометрическую форму, эта задача достаточно сложна.

При использовании линейки, на которой штрихи нанесены через 1 мм, максимальная точность измерений не может быть выше, чем половина одного деления, т.е. 0,5 мм. Этой точности недостаточно, если, например, определяется диаметр пули или гильзы, дроби или картечи и т.п. Кроме того, подобные объекты имеют цилиндрическую и коническую форму, что затрудняет выбор базисных точек. По этим причинам для измерения подобных объектов используют штангенциркули, микрометры и др.

Более высокую точность имеют инструменты с нониусом. Штангенинструмент представляет со­бой две измерительные поверхности (губки), между которыми уста­навливается размер, одна из которых (базовая) составляет единое це­лое с линейкой (штангой), а другая соединена с двигающейся по ли­нейке рамкой. На линейке наносятся через 1 мм деления, на рамке ус­танавливается или гравируется нониус. В целях повышения надежно­сти штангенинструменты изготовляют из материалов, не подвергаю­щихся коррозии с высокой износостойкостью, для чего используют за­каленные стали, хромирование и армирование рабочих поверхностей твердым сплавом. Данный инструмент можно использовать для измерения наружных и внутренних размеров, глубин пазов и высот уступов.

Отечественной промышленностью выпускаются 3 вида штангенциркулей: ШЦ-1 с пределами 0-125 мм и величиной отсчета по нониусу 0,1 мм; ШЦ-11 - с пределами измерений 0-160 мм и величиной отсчета по нониусу 0,05 мм и ШЦ-111 - с пределами измерений 0-400 мм и величиной отсчета по нониусу 0,05 мм.

На рис.1 показан штангенциркуль ШЦ-1, который имеется в комплекте научно-технических средств эксперта-криминалиста, а на рис.2 представлен его нониус с величиной отсчета 0,1 мм. Этот нониус имеет длину 19 мм и разделен на 10 равных частей, длина каждой из них, таким образом, равна 1,9 мм, что на 0,1 мм меньше целого числа миллиметра.

При нулевом показании, когда совпадают нулевые штрихи штанги и нониуса, следующими совпадающими штрихами будут десятый штрих нониуса и штрих штанги, соответствующий значению 1,9 мм. Совпадения других штрихов не будет (рис.3).

Если же нулевой штрих нониуса не совпадает ни с одним из штрихов штанги, то следует найти тот штрих нониуса, который совпадает с одним из штрихов штанги. Его порядковый номер (не считая нулевого) умножается на 0,1 мм. Таким образом, определяются десятые доли миллимметра. Целое число миллиметров отсчитывается по шкале штанги слева направо нулевым штрихом нониуса. На рис. 5 показаны примеры отсчета.

В штангенциркулях ШЦ-11 и ШЦ-111 нониус имеет длину 39 мм. Он разделен на 20 равных частей, так что одно деление нониуса равно 39 : 20 = 1,95 мм, т.е. на 0,05 мм меньше целого числа миллиметров. Целые числа миллиметров определяются также, как и в штангенциркуле ШЦ-1, а дробная величина получается в результате умножения величины отсчета на порядковый номер того штриха нониуса (не считая нулевого), который совпадает со штрихом шкалы штанги. Для удобства использования в работе штрихи этого нониуса имеют цифры 0, 25, 50, 75, 1, обозначающие непосредственно сотые доли миллиметра. На рис.6 показаны примеры отсчета.

Следует отметить, что имеются штангенциркули, в которых шкала нониуса имеет длину 49 мм и разбита на 50 равных частей. Точность измерений с помощью таких штангенциркулей еще выше и равна 0,02 мм. В экспертной практике такие штангенциркули не используются.

В практике измерений нередки случаи, когда, строго говоря, ни один из штрихов нониуса не совпадает абсолютно точно ни с одним из штрихов штанги. В этом случае за отсчет принимается тот штрих нониуса, который наиболее близко совпадает со штрихом основной шкалы.

При измерениях штангенциркулем измерительные поверхности губок доводят до требуемого размера путем соприкосновения их с измеряемой поверхностью, не допуская перекусов и излишне больших усилий. Стопорный винт при перемещениях рамки должен быть отпущен, а после установления на детали - зафиксирован. Лишь после этого можно считывать показания.

В экспертной практике для наружных измерений используют также микрометры. Наиболее распространенными из них являются микрометры МК с ценой деления 0,01 мм, т.е. точность измерения с их помощью на порядок выше, чем у штангенциркуля. Измерительное перемещение микро-метрического винта 25 мм, верхний предел измерений отечественных микрометров 600 мм. Но эксперты обычно пользуются микрометрами, позволяющими производить измерения в пределах от 0 до 25 мм.

В микрометрических инструментах используется винтовая пара, где продольное перемещение винта прямо пропорционально шагу резьбы и углу поворота винта. За один полный оборот микрометрический винт перемещается вдоль оси на шаг резьбы, т.е. на 0,5 мм. На стебле винта микрометра имеются две миллиметровые шкалы, причем, верхняя сдвинута относительно нижней также на 0,5 мм. Барабан микрометра разделен по окружности на 50 равных частей. При повороте барабана на одно деление микрометрический винт, зафиксированный с ним, перемещается вдоль оси на одну пятидесятую часть шага, т.е. на 0,5 мм : 50 = 0,01 мм, что является ценой деления шкалы, которая указывается на скобе микрометра. Два оборота барабана дают перемещение винта вдоль оси на 1 мм. На рис.7 показан общий вид микрометра, на рис.8 - узел, состоящий из барабана и стебля с двумя шкалами.

Перед измерениями протирают измерительные поверхности и устанавливают микрометр на размер несколько больше измеряемой величины, слегка прижимают пятку к поверхности и с помощью трещетки доводят микровинт до контакта с измеряемой поверхностью. Легким покачиванием проверяют отсутствие перекоса, стопорят винт и считывают показания. Так как постоянное измерительное усилие обеспечивается трещеткой, то ни в коем случае нельзя устанавливать размеры вращением барабана. Это может привести к поломке резьбы, к смещению барабана и к искажению результатов.

Целое число миллиметров отсчитывают краем скоса барабана по нижней шкале стебля. При отсчете сотых долей встречается два случая. Первый - это когда между краем скоса и штрихом нижней шкалы нет штриха верхней шкалы стебля. В этом случае сотые доли определяют непосредственно по порядковому номеру штриха барабана, совпадающего с продольным штрихом стебля. Затем к целому числу миллиметров прибавляют сотые доли. Пример, представленный на рис.9, показывает именно этот вариант считывания результатов.

Но может оказаться так, что между краем скоса и штрихом нижней шкалы имеется штрих верхней шкалы, который, как указывалось ранее, сдвинут относительно нижней на 0,5 мм. В этом случае к полученному результату следует прибавить 0,50 мм. Этот вариант рассмотрен на рис.10.

Более точные результаты можно получить, если использовать рычажные микрометры типа МР. Кроме микрометрической пары они имеют рычажно-отсчетное устройство с ценой деления 0,002 мм. Таким микрометром можно производить непосредственные измерения прямым методом и, кроме того, измерения относительным методом.

При прямых измерениях при положении стрелки, совпадающим с нулевым штрихом отсчетного устройства, что соответствует усилию на детали 700-200 сН, как и для микрометра типа МК с трещеткой, показания считываются по описанной выше схеме. При относительных измерениях рычажный микрометр настраивается по специальному блоку концевых мер, затем микровинт стопорится, концевые меры выводятся. Такая настройка осуществляется в случаях измерениях партии одинаковых предметов для определения полей допуска. При таких измерениях точность становится равной 0,002 мм.

В экспертной практике микрометр МР можно использовать для объектов, поверхность которых мягкая, например, бумага, кожа, полиэтилен, ткань, войлок и т.п. Такие поверхности могут деформироваться от усилий, создаваемых самим измерительным инструментом, т.е. под воздействием пятки и микрометрического винта. При измерениях подобных объектов сила сжатия должна быть небольшой, а при сравнительных исследованиях одинаковой по величине при измерениях объекта и образца. Нельзя, конечно, определить эту силу в каждом отдельном измерении, да это и не требуется. Но одинаковое положение стрелки на шкале указывает на то, что усилия равны по величине. Стрелка в данном случае выполняет роль трещетки в микрометре типа МК. Однако, если при измерениях стрелку установить в одно и то же место шкалы, штрих микрометрической головки может не совпасть с линией отсчета. В таких случаях следует вначале вращать винт до тех пор, пока не появится на шкале стрелка, а начинает она появляться с “минусовой” стороны, т.е. со стороны меньших усилий. Далее, если штрих микрометрической головки не совпадает с линией отсчета, следует совместить ее с ближайшим штрихом. При этом стрелка изменит свое положение на один-два штриха от первоначального положения. Это свидетельствует о незначительной разнице в усилиях на измеряемый объект в первом случае и в скорректированном положении.

Затем при измерениях сравнительного образца стрелку “устанавливают” в то же самое положение, что и при измерениях объекта. Далее поступают таким же образом.

Подсчет действительных размеров при относительном измерении производится с учетом показаний стрелки. Например, если микрометрическая головка показывает размер 9,86 мм (при этом ее штрих строго совпадает с линией отсчета), а стрелка находится в положении “-8”. Для прочтения истинного результата необходимо к показаниям микрометрической головки приписать “0” и вычесть 0,008, т.е. 9,860 - 0,008 = 9,852. Если же при этом положении показаний микрометрической головки стрелка установлена в положении “14”, то результат будет следующим:

9,860 - 0,014 = 9,874 мм.

В машиностроении существуют и широко используются и другие средства измерения линейных величин, например, индикаторные головки, компараторы, катетометры и т.п., однако, в экспертной практике они не нашли достойного применения. Что касается измерений с привлечением окулярной сетки и окулярной линейки микроскопа типа МБС, то методика их производства будет описана далее.

С помощью линейки, штангенциркуля и микрометра можно измерять длину отрезков прямых линий. В ряде случаев необходимо определять иные характеристики объектов, в частности, можно указать на необходимость определения величин радиусов по следам воздействия канала ствола на дробь (картечь) при выстреле из дробового оружия. Эту задачу можно решить с помощью радиусных шаблонов (радиусометров). Выпускаются три вида наборов радиусометров, имеющие различные номиналы - № 1 имеет диапазон измерений в 1; 1,2; 1,6; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6 мм; № 2 - 8,10,12,16,20, 25 мм; № 3 - 7,8,9,10,11,12,14,16,18,20,22,25 мм. Каждый такой набор имеет два комплекта - для измерения наружных радиусов и для измерения внутренних радиусов.

Для измерения малых размеров между двумя близлежащими поверхностями можно воспользоваться щупами - наборами тонких стальных пластин с параллельными измерительными поверхностями различной толщины, собранных на общей оси между двумя наиболее толстыми пластинами, исполняющими роль футляра.

Определяется радиус путем подбора соответствующего калибра совмещением шаблона и поверхности детали. Точность измерений с помощью радиусометров невелика, поэтому в решении экспертных задач подобные шаблоны можно изготовить по специальному заказу, причем, по размерам, соответствующим калибру (внутреннему диаметру) гладкоствольного охотничьего оружия.

Масса, как и линейные размеры, является одной из характеристик объектов криминалистики и криминалистической экспертизы. Единицей массы является килограмм, однако в практике нередко пользуются также и дольной единицей - граммом.

Для определения массы используют весы. При взвешивании производится сравнение массы тела с массой гирь. В экспертной практике используют весы общего назначения и лабораторные, применяемые в торговле, в химических лабораториях и т.д. К весам предъявляются определенные требования: устойчивость, чувствительность, постоянство показаний и точность взвешивания.

Под устойчивостью понимают способность весов самостоятельно, без приложения внешних сил, возвращаться после нескольких колебаний к первоначальное положение после выведения их из состояния равновесия.

Чувствительность весов - это способность реагировать на незначительную массу или на малую разницу в массах грузов. Чувствительность весов должна быть такой, чтобы изменение массы тела на величину, равную допускаемой погрешности, вызвало отклонение показателя равновесия.

Постоянство показаний взвешивания - это способность весов давать одинаковые показания при многократном взвешивании одного и того же тела.

Точность взвешивания - это свойство весов давать точные показания при измерениях массы тел с отклонениями от истинного значения, находящихся в пределах погрешности. Величина погрешности приводится в паспортах.

Объекты криминалистической экспертизы взвешивают на циферблатных весах РН-2Ц13, аптечных весах, технических весах, аналитических весах, торсионных весах.

Температура в криминалистических исследованиях измеряется не столь часто, как линейные размеры или масса. Она определяется с помощью термометров - баллонов, в которых запаяна рабочая жидкость - ртуть, спирт, керосин и т.п. Хотя в системе СИ единицей измерения температуры является Кельвин (К), однако в нашей стране используют градус Цельсия (^оС), который от Кельвина отличается на 273,15. Ноль градусов по Цельсию - это 273,15 К. 100^оС - это 373,15 К и т.д.

Одной из характеристик объектов криминалистической экспертизы является их плотность, т.п. количество массы в единице объема. Для определения плотности необходимо определить массу вещества или объекта, затем определить его объем и разделить первое на второе:

Если объект имеет неправильную геометрическую форму, то определить объем можно по объему вытесненной жидкости, находящейся в мерной колбе.

Что касается плотности жидких веществ, то она определяется при помощи ареометра. Для некоторых жидкостей, например, для водных растворов этилового спирта, имеются специальные приборы - спиртометры, являющиеся по сути ареометрами, шкалы которых градуированы в %% содержании спирта. Следует помнить, что измерения необходимо проводить при температуре 20^оС, так как плотность жидкостей существенно зависит от температуры.

Для решения некоторых криминалистических задач требуется определить силу. Прибором для определения силы является динамометр, состоящий из стальной пружины, помещенной в металлический корпус, на котором имеется шкала, градуированная в единицах веса (Г и кГ). С помощью динамометра можно определить, например, усилие, необходимое для спуска крючка с боевого взвода.

При производстве криминалистических экспертиз иногда требуется определить угловые величины, для чего используют транспортиры, угломеры, специальные микроскопы и т.п. В частности, с помощью транспортира можно определить угол разворота стопы в дорожке следов, углы полей нарезов на фоторазвертке следов на пуле и т.д.

Лекция 3. Погрешности измерений и обработка полученных результатов