Малюгин П.Н.Датчики, приборыи стендыдляинструментальногоконтроляавтомобилей 7
Контрольные вопросы для самопроверки
1.Какие функции выполняют электронные усилители приборов?
2.Какие операции выполняютпри настройке ирегулировкеприбора?
3.Какие операции выполняют при поверке прибора?
4.Что представляют собой мера и эталон?
5.Что включает методология измерения?
2.ХАРАКТЕРИСТИКИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ
чают абсолютную, относительную и приведенную погрешности измерительного прибора [1].
Показания прибора всегда отличаются от действительного значения, так как на показания оказывают влияниеИразличные факторы. Разли-
Абсолютная погрешность определяется разностью между показанием прибора и истинным значением измеряемой величины. Ее рассчиты-
вают по формуле
|
б |
– xДИ, |
|
xП = xП |
|
и |
|
|
где xП – показание прибора, xИ – истинное значение. |
||
Абсолютную погрешностьАвыражают в тех же единицах, что и из- |
||
меряемую величину. |
|
|
С |
|
|
Значение вел ч ны, одно менной с измеряемой величиной, прибавляемое к полученному при измерении значению с целью исключения систематической погрешности, называют поправкой к показанию прибора. Значение поправки определяется по абсолютной погрешности прибора, взятой с обратным знаком:
= – xП.
Более полное представление о погрешности прибора дает его относительная погрешность. Она равна отношению абсолютной погрешности к истинному значению измеряемой величины:
П = xП / xИ.
Относительную погрешность прибора часто выражают в процентах. Абсолютная и относительная погрешности отражают точность работы прибора только при одном его показании. Полностью оценивают
8 Малюгин П.Н.Датчики, приборыи стендыдляинструментальногоконтроляавтомобилей
качество работы прибора по его приведенной погрешности. Приведенная погрешность определяется как отношение абсолютной погрешности прибора к нормирующему значению:
О = xП / XИ,
где XИ – нормирующее значение. Нормирующее значение представляет собой условно принятое значение. Его принимают равным верхнему пределу измерения, диапазону измерений, длине шкалы прибора и т.п.
По приведенной погрешности назначается класс точности прибора. Часто класс точности равен значению О. Для некоторых приборов класс точности прибора назначают по отношению приведенных погрешностей в конечном и начальном значениях шкалы прибора (ГОСТ 8.401-80).
погрешностей измерения.
Точность измерительного прибора отражаетИблизость к нулю его
Одним из основных параметров прибора является его чувствительность. Она представляет собой отношениеДизменения сигнала на входе
прибора x к изменению сигнала на выходе l. Чувствительность прибора (абсолютная чувствительностьА) определяется отношением:
S = l / x.
Размерность чувствительностибопределяется делением размерности величины на выходе прииора на размерность измеряемой величины.
Часто на практ ке пр меняют приборы, имеющие шкалы. Разность значений величиныС, соответствующей двум соседним меткам шкалы прибора, называют ценой делен я шкалы.
С течением времени способность прибора измерять величину (метрологические свойства) может изменяться, что дает дополнительные погрешности. Под стабильностью измерительного прибора понимают качество, отражающее неизменность во времени его метрологических свойств.
Способность приборов выдерживать нагрузки, превышающие по величине допустимые, называют перегрузочной способностью. В технических характеристиках прибора обычно ограничивают время действия перегрузки.
Вариация показаний прибора определяется как наибольшая разность показаний, полученная при проведении повторных замеров.
Показания некоторых приборов устанавливаются по истечении времени успокоения стрелки. Для таких приборов нормируют интервал времени, в течение которого амплитуда колебаний подвижной части прибора даст погрешность, меньшую абсолютной погрешности.
Малюгин П.Н.Датчики, приборыи стендыдляинструментальногоконтроляавтомобилей 9
Основным критерием надежности прибора является среднее время безотказной работы. Оно вычисляется по результатам испытаний прибора как отношение времени испытаний к числу отказов.
Контрольные вопросы для самопроверки
1. Как вычисляется абсолютная погрешность измерения?
2. Как вычисляется и в каких единицах измеряется относительная погрешность прибора?
3. Как вычисляется и в каких единицах измеряется приведенная погрешность прибора?
4. |
Каким образом назначается класс точности прибора? |
5. |
Каким образом оценивают стабильность прибора? |
|
И |
|
Д |
|
3. ТИПЫ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПР БОРОВ |
По виду преобразования информацииА измерительные приборы подразделяют на приборы прямого действия и приборы сравнения [2].
В приборе прямого действиябвыполняется одно или несколько преобразований измеряемой величины ез применения обратной связи. То есть выходной сигналине меет связи с входным сигналом.
В приборе сравнен я входная величина сравнивается с величиной, значение которойСизвестно.
Типы приборов установлены в зависимости от способа представления показаний. Выпускаются аналоговые, цифровые, показывающие, регистрирующие, самопишущие, печатающие и интегрирующие, или суммирующие приборы.
Показания аналогового прибора являются непрерывной функцией от измеряемой величины.
Цифровой прибор периодически представляет измеряемую величину в цифровом виде на индикаторах.
Показывающий прибор предназначен для регистрации одного показания. Для измерения следующего показания нажимают, например, кнопку пуск.
Регистрирующий прибор позволяет записывать значения измеряемой величины в память. Если величина записывается на диаграмму, то такой регистрирующий прибор называют самописцем.
В печатающем приборе предусмотрена печать значений измеряемой величины в цифровой форме на бумагу или бумажную ленту.
10 |
Малюгин П.Н.Датчики, приборыи стендыдляинструментальногоконтроляавтомобилей |
|
|
Если измеряемая величина в приборе интегрируется, то его назы- |
|
|
вают интегрирующим прибором. |
|
|
Для получения средних значений измеряемой величины иногда |
|
|
применяют несколько датчиков. В приборе производится суммирование |
|
|
сигналов от всех датчиков, вычисляется сумма величин сигналов или |
|
|
среднее значение. Такие приборы называют суммирующими приборами. |
|
|
Измерительные приборы применяются для измерения электриче- |
|
|
ских, механических, тепловых, химических, биологических и других не- |
|
|
электрических величин, что отражает их назначение. |
|
|
По условиям эксплуатации приборы подразделяют на три группы: |
|
|
А – для работы в сухих, отапливаемых помещениях; |
|
|
Б – для работы в закрытых, не отапливаемых помещениях; |
|
|
В – для работы в полевых и морских условиях. |
|
|
Приборы, защищенные от действия внешних полей, относят к груп- |
|
|
пе I, незащищенные − к группе II. |
|
|
Выпускаются приборы следующих классов точности: 0,05; 0,1; 0,2; |
|
|
0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0. Класс точности соответствует приведенной погреш- |
|
|
ности прибора в процентах. |
И |
|
|
|
|
Выпускаются следующие типы приборов электромеханического |
|
|
принципа действия: |
Д |
|
|
|
|
М – магнитоэлектрические; Э – электромагнитные; Д - электроди- |
|
|
намические и ферродинамические; И – индукционные; С – электростати- |
|
|
ческие; Ц – выпрям тельные; Т –Атермоэлектрические. |
|
|
По роду тока пр боры подразделяют на приборы постоянного тока, |
|
|
переменного тока, постоянногобпеременного тока. |
|
|
По габаритам пр боры подразделяют на миниатюрные, малогаба- |
|
|
и |
|
|
ритные, среднегабаритные и большие приборы. |
|
|
Общие технические требования к электроизмерительным приборам |
|
|
нормированы ГОСТ 4.388−85. |
|
|
С |
|
Контрольные вопросы для самопроверки
1.Перечислите типы измерительных приборов.
2.Каким образом подразделяются приборы по назначению?
3.На какие группы подразделяют приборы по условиям эксплуата-
ции?
4.Какие классы точности применяются для оценки точности работы приборов?
5.На какие типы подразделяют приборы электромеханического
принципа действия?
Малюгин П.Н.Датчики, приборыи стендыдляинструментальногоконтроляавтомобилей 11
4.ИНСТРУМЕНТЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЛИН
ИРАССТОЯНИЙ
Для измерения размеров деталей и расстояний применяются различные инструменты [1].
На автомобильном транспорте для измерения размеров автомобилей и агрегатов широко применяют металлические линейки. Они выпускаются с ценой деления 0,5 или 1 мм. По ГОСТ 427-75 линейки выпускаются длиной от 150 мм до 1 м. С помощью линеек замеряют размеры с погрешностью 0,5 или 1 мм.
Для измерения размеров крупногабаритных деталей и расстояний применяют рулетки. Обычно цена деления рулетки равна 1 мм. Рулетки
выпускаются по ГОСТ 7502-98 двух классов точности 1 и 2. Рулетки из- |
||||
готавливают следующих типов: |
|
|
И |
|
|
|
|
||
РЗ – закрытая в корпусе; |
|
Д |
||
|
|
|
||
РС – самосвертывающаяся рулетка; |
|
|||
РЖ – желобчатая рулетка (рис. 4.1). |
|
|||
|
|
А |
|
|
|
б |
|
|
|
и |
|
|
|
|
С |
|
|
|
|
Рис. 4.1. Желобчатая рулетка
На практике также применяются измерительные инструменты, позволяющие замерять размеры деталей с меньшей погрешностью.
Для измерения линейного размера с погрешностью 0,1 мм применяют штангенциркули (рис. 4.2). Они выпускаются с пределами измерения от 0 до 125 и 800 – 2000 мм. Требования к штангенциркулям отражены в ГОСТ 166-89. Они выпускаются с ценой деления 0,05 и 0,1 мм. По этому же ГОСТу выпускаются штангенглубиномеры.
Для измерения линейного размера с погрешностью 0,01 мм применяют микрометры (рис. 4.3). Следует заметить, что микрометром невозможно измерить размер детали с погрешностью 1 мкм. Микрометры выпускают следующих типов:
МК – для измерения наружных размеров (гладкие); МЛ – для измерения толщины листов (листовые);
12 Малюгин П.Н.Датчики, приборыи стендыдляинструментальногоконтроляавтомобилей
МТ – для измерения толщины стенок труб (трубчатые); МП – для контроля толщины проволоки (проволочные); МГ – микрометрические головки.
|
Рис. 4.2. Штангенциркуль |
||
|
|
|
И |
|
|
Д |
|
|
А |
|
|
|
Рис. 4.3. Микрометр |
||
Для точного змерен я глу ин сверлений выпускаются микромет- |
|||
С |
|
|
|
рические нутромеры по ГОСТб162-90 и 7661-67. |
|||
Некоторые микрометры оснащают индикаторами часового типа. |
|||
Требования к индикаторами |
оговорены ГОСТ 577-68. Индикаторы |
||
|
выпускают на ход штока 2, 3 и 10 мм. Ин- |
||
|
дикаторы имеют головку часового типа, ос- |
||
|
нащенную двумя стрелками (рис. 4.4). Цена |
||
|
деления головки, по шкале которой пере- |
||
|
мещается большая стрелка, равна 0,01 мм. |
||
|
Перемещение штока в миллиметрах отража- |
||
|
ет малая стрелка. Погрешность измерения |
||
|
хода штока индикатора равна 10 мкм для |
||
|
индикаторов класса 0 и 12 мкм – для клас- |
||
|
са 1. |
|
|
Рис. 4.4. Индикаторная головка |
Для |
быстрого |
(технологического) |
|
контроля |
размеров |
деталей применяют |
||
|
безшкальные измерительные инструменты. Ими являются предельные калибры. Калибры изготавливаются в виде скоб, пробок, нутромеров и
Малюгин П.Н.Датчики, приборыи стендыдляинструментальногоконтроляавтомобилей 13
др. Калибры позволяют проконтролировать максимальный и минимальный размеры детали. Требования к калибрам оговорены в ГОСТ 2216-84, 18356-73, 14808-69, 14809-69, 14810-69 и др.
Для измерения шероховатостей и биения валов с погрешностью 1 мкм выпускаются специальные приборы, называемые безшкальными миниметрами. Эти приборы оснащены гидравлической системой с двумя гидроцилиндрами. Путь и скоростьизмеряютсяна автомобиле спидометром.
При испытаниях автомобиля для измерения его пути применяют специальные измерительные колеса. Измерительное колесо обычно изготавливают на базе колеса от велосипеда. Колесо оснащают датчиком и счетчиком числа его оборотов. В иностранной литературе измерительное колесо принято называть «пайслер». В отечественных публикациях его называют «пятое колесо».
1.Для измерения какой величиныДрасстоянияИприменяют металлические линейки?
2.Каких типов выпускаютсяАрулетки?
3.Каких типов выпускаются микрометры?
4.Какую точность измерениябобеспечивают индикаторы часового
типа?
5.В каких случаяхипр меняются калибры?5. ДАТЧИКИСИ ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ
УГЛА ПОВОРОТА И СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ ВАЛА
В промышленности и на транспорте широко применяются измерительные потенциометры (переменные резисторы). Они позволяют измерять угол поворота вала с небольшой погрешностью (от 1 до 3%). Обычно резистор наматывают на каркас тонким проводом, обладающим высоким сопротивлением, по которому перемещается контакт. Выпускаются потенциометры, работающие в ограниченном диапазоне (например, МУ615А) и круговые потенциометры: ПТП-5, ПТП-51 … ПТП-54, ПТП-5К1 … ПТП-5К4 и др.
Круговые потенциометры обычно оснащают шкалой и окошком для отсчета делений (рис. 5.1).