М.Ф. Жаркой, Г.А. Большакова, Ю.Ф. Шеханов, Л.М. Язев

Методы и средства измерений, испытаний и контроля

Лабораторный практикум

Санкт-Петербург

2 0 0 1

Министерство образования Российской Федерации

Балтийский государственный технический университет "Военмех"

Кафедра «Конструирование и производство приборов систем управления»

М.Ф. Жаркой, Г.А. Большакова, Ю.Ф. Шеханов, Л.М. Язев

Методы и средства измерений, испытаний и контроля

Лабораторный практикум

Санкт-Петербург

2 0 0 1

УДК 681.2.08 (076)

М 54

Методы и средства измерений, испытаний и контроля: Лабораторный практикум / М .Ф. Жаркой, Г.А. Большакова, Ю.Ф. Шеханов, Л.М. Язев; Балт. гос. техн. ун-т «Военмех». СПб., 2001. 101 с.

Практикум содержит данные, необходимые студентам для выполнения цикла лабораторных работ по курсу «Методы и средства измерений, испытаний и контроля».

Предназначен для студентов приборостроительных специальностей.

Ил. 34. Табл.22.

Р е ц е н з е н т: д-р техн. наук, проф. О.И. Илларионов

Утверждено

редакционно-издательским

советом университета

© БГТУ, СПб., 2001

П р е д и с л о в и е

В настоящее время проблема повышения качества изделий приборостроения чрезвычайно актуальна, и от ее решения зависит экономическая, социальная и экологическая безопасность страны. В соответствии со стандартом ИСО 9000 жизненный цикл продукции включает такой этап как «Контроль, проведение испытаний», а следовательно, контроль и проведение испытаний производимой продукции в приборостроении является одним из главнейших мероприятий, обеспечивающих необходимое качество.

На сегодня и на ближайшую перспективу в России ощущается нехватка специалистов, обладающих умением обеспечить высокое качество своих изделий при минимально возможных затратах. В БГТУ на кафедре «Конструирование и производство приборов систем управления» подготовка инженеров специальности 191000 «Технология приборостроения» и 072000 «Стандартизация и сертификация» ведется с акцентом на учебные курсы, практические и лабораторные занятия, связанные с проблемой обеспечения и управления качеством изделий в процессе их производства. Чрезвычайно важными для указанных специальностей, с точки зрения их практического применения, являются курсы по основам конструирования, производства, измерений и контроля, испытаниям и метрологии в приборостроении.

Следовательно, необходимо материально-техническое обеспечение указанных курсов соответствующими лабораторными практикумами.

В настоящем практикуме представлены лабораторные работы по курсу «Методы и средства измерений, испытаний и контроля». Содержание лабораторного практикума рассчитано на 20 часов лабораторных занятий (5 лабораторных работ) и отражает такие основные разделы курса, как «Классификация методов измерений и контроля», «Средства измерений», «Погрешности измерений», «Виды измерительных сигналов», «Виды производственного контроля в приборостроении».

Лабораторные работы предполагают активную самостоятельную проработку материала, в связи с чем содержание каждой работы включает подробные теоретические сведения, контрольные вопросы и перечень рекомендуемой литературы по рассматриваемой теме.

1. Классификация измерений. Ошибки измерений

Измерение – это нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств. В результате измерения получают количественное значение исследуемой величины: при прямых измерениях непосредственно из опытных данных, а при косвенных вначале определяют прямым измерением исходные величины, а затем по их значениям вычисляют нужную величину. Прямые измерения делятся на два вида: измерения, где результат находится как среднее из ряда отсчетов; измерения, где отсчет один. С точки зрения точности, можно выделить три класса измерений:

- эталонные измерения, где результат измерений должен иметь максимально возможную точность;

- контрольно – поверочные измерения, при которых ошибка результата не превышает заранее заданного допуска. Такие измерения выполняются в поверочных или контрольно-измерительных лабораториях;

- технические измерения, ошибка результата которых определяется характеристиками средств измерений. Средство измерений – техническое средство, используемое при измерениях и имеющее нормированные метрологические свойства. Измерительная установка – совокупность функционально объединенных средств измерений и вспомогательных устройств, предназначенная для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для непосредственного восприятия. Измерительный преобразователь – техническое средство, имеющее нормированные метрологические характеристики, предназначенное для преобразования измеряемой величины в сигнал измерительной информации, удобной для обработки, хранения и дальнейших преобразований.

Отклонения результатов измерения от истинного значения называют ошибками (погрешностью) измерений. Истинным считается наиболее достоверное значение, определяемое специальными методами.

Ошибки измерений делят на три основных класса по характеру, происхождению, способам оценки: случайные, систематические и грубые. Они подчиняются абсолютно разным закономерностям. Случайными называются ошибки, изменяющиеся случайным образом (по знаку и значению) при повторениях опыта. Они обусловлены причинами, зависящими от измерительных устройств, внешних условий. Для оценки случайных ошибок используется методика теории вероятностей и математической статистики, образующие основу так называемой теории ошибок. Систематическими называют ошибки, которые при повторении опыта сохраняются постоянными или изменяются по определенному закону. Источники систематических ошибок: несовершенство измерительной аппаратуры, несовершенство метода измерения, плохая настройка измерительной аппаратуры, непостоянство условий опыта и т.п. Грубой называется ошибка измерения, существенно превышающая ожидаемую при данных условиях погрешность. Грубые ошибки вызваны ошибками экспериментатора или отказами оборудования. Эти ошибки легко могут быть исключены.

Параметры изделий приборостроения на различных этапах производства измеряют специальными техническими средствами, которые имеют нормируемые метрологические характеристики, оказывающие влияние на результаты и погрешность измерений. Все метрологические характеристики, к которым относятся характеристики составляющих погрешностей (систематической, случайной, суммарной) нормируются, т.е. имеют определенные числовые значения и форму представления.