1.3 Виды и методы измерений эталоны и средства измерений
1.3.1 Виды измерений и контроля
Числовое значение величины находят путем измерения, т.е. узнают, во сколько раз значение данной величины больше или меньше значения величины, принятого равным единице. По способу получения числового значения измеряемой величины все измерения в метрологии делят на прямые, косвенные, совокупные и совместные.
Прямым называют измерение, при котором искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных.
Уравнение прямого измерения имеет вид
,
(1.3)
где, А – значение измеряемой величины в принятых для нее единицах измерения; с – цена деления шкалы или единичного показания цифрового отсчетного устройства в единицах измеряемой величины; х – отсчет по индикаторному устройству в делениях шкалы.
Косвенным называют измерение, результат которого определяют на основании прямых измерений величин, связанных с измеряемой величиной известной зависимостью.
Уравнение косвенного измерения имеет вид
,
(1.4)
где, А – искомая величина, являющаяся функцией аргументов а1, а2, …аn, измеряемых прямым методом.
Например, удельное электрическое сопротивление проводника можно найти по его сопротивлению, длине и площади поперечного сечения.
Совокупными называют проводимые измерения нескольких одноименных величин, при которых значения искомых величин находят решением системы уравнений, получаемых при прямых измерениях. При совокупных измерениях непосредственно измеряют значения различных сочетаний одноименных величин, каждое из которых в отдельности измерить невозможно. Например, измерения, при которых массы отдельных гирь набора находят по известной массе одной из них и по результатам прямых сравнений масс различных сочетаний гирь. Другой пример, когда для определения электрического сопротивления заземления, попарно измеряют сопротивления трех заземлений – одного основного (рабочего) и двух вспомогательных. Теперь решая полученную систему уравнений, можно определить, три искомые величены значений сопротивлений.
Совместными называют производимые одновременно измерения двух или нескольких не одноименных величин для нахождения функциональной зависимости между ними. Например, требуется исследовать зависимость сопротивления R резистора от температуры t; связь между этими величинами приближенно описывается формулой
R = R0 (1+ at), (1.5)
где, R0 – сопротивление этого резистора при 00 С; а –температурный коэффициент сопротивления.
Для нахождения значений R0
и
,
следует при двух каких-либо значениях
температуры измерить электрическое
сопротивление резистора, а затем решить
систему полученных уравнений.
;
,
(1.6)
Обоснованная классификация видов измерений представляет собой их условное группирование по заданным признакам, которые осуществляются с определенной целью. В данном случае классификация не является самоцелью, а она обуславливается удобством при разработке методик выполнения измерений и обработки результатов.
Большинство измерений в настоящее время выполняют на производстве и используют при осуществлении контроля за качеством выпускаемой продукции и параметрами технологического процесса. Под контролем понимают измерение, в процессе которого определяют, находится ли значение измеряемой величины в заранее установленных для нее пределах. Контроль подразделяют на активный и пассивный, в зависимости от его непосредственного влияния на технологический процесс.
Активный контроль оказывает воздействие на технологический процесс непосредственно в ходе изготовления контролируемых изделий. От его точности зависит качество выпускаемой продукции. Например, при шлифовании на автоматическом станке, когда прибор «следит» за размером диаметра шлифуемой детали, он связан с рабочими органами станка и с помощью промежуточных устройств управляет этими органами. Одним из видов активного контроля является подналадка. Она заключается в том, что по показаниям контролирующего прибора устраняют рост систематической погрешности.
Пассивный контроль позволяет только контролировать факт, находятся или не находятся в заданных пределах физические параметры контролируемого объекта. Пассивный контроль осуществляют при разбраковке изделий на годные и негодные.
Поэлементный контроль имеет ряд преимуществ: не требует создания специальных средств измерений; позволяет осуществлять выборочный контроль; дает возможность оценить точность каждого из элементов изделия, и, следовательно, наметить пути дальнейшего совершенствования технологического процесса. Однако при использовании поэлементного контроля возможны ошибки.