ЛР3 КОСВЕННЫЕ ОДНОКРАТНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Инженерная школа неразрушающего контроля и безопасности

Направление 12.03.04 Биомедицинские системы и технологии

Отделение автоматизации и робототехники

Лабораторная работа № 3

«косвенные однократные измерения»

Вариант - 1

по дисциплине:

Метрология, стандартизация и сертификация 1.1

Исполнитель:
студент группы					21.09.2021
Руководитель:	Емельянова Е.Ю.
преподаватель

Томск 2021

Цель работы:

1. Освоить метод измерения однократных прямых и косвенных измерений;

2. Научиться обрабатывать, представлять и интерпретировать результаты проведенных измерений;

3. Приобрести практические навыки применения различных по точности средств измерений, а также анализа и сопоставления точности результатов косвенных измерений c точностью средств измерений, используемых при проведении прямых измерений;

4. Выявить возможные источники и причины методических погрешностей;

5. Закрепить теоритический материал по теме «Метрология» изучаемой дисциплины «Метрология, стандартизация и спецификация».

Используемые технические средства: штангенциркуль, микрометр, линейка.

Программа работы:

1 Проводим однократные измерения диаметра сечения и высоты цилиндров средствами измерений различной точности. Результаты измерений (без округления) записываем в таблицу 1:

Таблица 1 – Результаты измерений

Измеряемый параметр	Деталь 1 (маленький)		Деталь 2 (большой)
	Средство измерений
	штангенциркуль	микрометр	штангенциркуль	линейка
Диаметр d, мм	9,1	9,28	14,8	15
Высота h, мм	16,3	16,45	18,6	19
Vизм., мм3	1112,63	1060,13	3199,83	3357,58
σv	0,0482	0,0473	0,0324	0,0248
ΔV, мм3	51,1	52,63	103,67	83,27

2 Определяем объем цилиндра по формуле (1), используя теоретическое соотношение, заносим в таблицу 1:

, (мм³) (1)

Деталь 1

мм³

= 1112,63 мм³

Деталь 2

мм³

= 3357,58 мм³

3. Определяем относительную погрешность, выраженную в относительных единицах, по формуле (2):

(2)

Деталь 1

= 0,0482

= 0,0473

Деталь 2

= 0,0324

= 0,0248

4. Определяем погрешность вычисления объема по формуле (3):

(3)

Деталь 1

0,0482 ∙ 1060,13 = 51,1 мм³

0,0473 ∙ 1112,63 = 52,63 мм³

Деталь 2

0,0324 ∙ 3199,83 = 103,67 мм³

0,0248 ∙ 3357,58 = 83,27 мм³

5 Запишем результат измерений объема цилиндра

Деталь 1

(1060 ± 51) мм³

(1113 ± 53) мм³

Деталь 2

(3200 ± 104) мм³

(3358 ± 83) мм³

6 Делаем поясняющие рисунки для первого цилиндра

Рисунок 1 – Деталь 1

7 Делаем поясняющие рисунки для второго цилиндра

Рисунок 2 – Деталь 2

Вывод:

В ходе выполнения данной работы был проведен анализ полученных опытным путем результатов измерения. Проведенные измерения можно характеризовать как однократные (представлены результатом одного измерения), неравноточные (для измерения использовались различные СИ), абсолютные измерения (прямые измерения диаметра и высоты цилиндра), прямые (значения высоты и диаметра цилиндров были получены с использованием измерительных приборов), а также и косвенные (расчеты объема цилиндра при использовании данных прямых измерений), статические (не зависят от времени) и технические измерения (были использованы рабочие СИ).

На основе прямых измерений, данных в начале лабораторной работы, были получены значения косвенных измерений объемов двух цилиндров. Прямые измерения производились различными СИ, имеющими разную точность: микрометр, штангенциркуль, линейку (приборы указаны в порядке уменьшения их точности). В ходе лабораторной работы было выяснено, что с ростом точности измерительных приборов происходит увеличение точности результатов косвенных измерений, или же уменьшение погрешности.

Нельзя исключать наличие методической погрешности, которая может быть связана с ошибками в методе измерения высоты и диаметра цилиндра, заключающиеся в проведении только однократных измерений, где происходит пренебрежение неровностями поверхности цилиндров и шероховатости, а также округление числа , которое влияет на значение относительной погрешности объема цилиндров.

Ответы на контрольные вопросы

1. Назовите основные виды измерений.

Измерения имеют следующую классификацию: по числу наблюдений (однократные и многократные); по характеру точности (равноточные и неравноточные); по выражению результата измерения (абсолютные, относительные); по способу получения результата измерения (прямые, косвенные, совокупные, совместные); по характеру изменения измеряемой физической величины (статические, динамические); по метрологическому назначению используемых СИ (технические, метрологические).

2. По каким признакам классифицируются погрешности измерения?

По способу числового выражения; по характеру проявления; по виду источника возникновения.

3. Назовите и охарактеризуйте основные виды погрешностей измерений.

По способу числового выражения. Абсолютная погрешность ( представляет собой разность между измеренной величиной и действительным значением этой величины; относительная погрешность ( ) представляет собой отношение абсолютной погрешности измерения к действительному значению измеряемой величины.

По характеру проявления. Систематическая погрешность ( ) – это составляющая погрешности результата измерений, остающаяся постоянной или закономерно изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же физической величины; случайная погрешность ( ) – составляющая погрешности результата измерений, изменяющаяся случайным образом (по знаку и значению) при повторных измерениях, проведенных с одинаковой тщательностью, одной и той же физической величины; грубые погрешности (промахи) возникают из-за ошибочных действий оператора, неисправности СИ или резких изменений условий измерений.

По виду источника возникновения. Погрешность метода – погрешность, обусловленная несовершенством метода измерений, приемами использования средств измерения, некорректностью расчетных формул и округления результатов. Инструментальная составляющая погрешности – погрешность, зависящая от погрешностей применяемых средств измерений; субъективная составляющая погрешности – погрешность, обусловленная индивидуальными особенностями наблюдателя.

4. Как определить погрешность записи числа?

Погрешность записи (или округления) числа определяется как отношение половины единицы младшего разряда числа к значению числа.

5. Как определить погрешность результата косвенного измерения?

Способ определения погрешности зависит от вида косвенного измерения:

–Линейные косвенные измерения. В этом случае погрешность результата косвенного измерения будет равна сумме отдельных предельных погрешностей аргументов, полученных в результате прямых измерений;

–Нелинейные косвенные измерения. В этом случае результат косвенного измерения равен сумме произведений частных производных исследуемой функции по ее аргументам на погрешность измерений этих аргументов. Также результат можно найти в результате суммирования значений косвенных погрешностей аргументов.