Часть 8
8.1. ПРОФИЛАКТИКА ПОГРЕШНОСТЕЙ НА НАЧАЛЬНОЙ СТАДИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
1.Оценка погрешностей. На начальной стадии проектирования необходимо оценить погрешности измерения. Определяют основные источники возникновения погрешностей.
2.Выделяют и рассчитывают источники доминирующих погрешностей. Анализ погрешностей и их источников позволяет правильнее конструировать
составляющие элементы приборов, обеспечивая минимизацию погрешностей. Большинство погрешностей носит систематический характер. Их минимизация
или исключение достигается за счет следующих мероприятий:
-рациональное конструирование;
-применение исправных, поверенных СИ;
-профилактика методических погрешностей;
-создание нормальных условий измерения;
-высокая квалификация оператора;
-необходимый уровень эргономичности изделия;
Компенсация погрешностей
Компенсации бывают двух типов:
инструментальная (внутренняя) – корректирование сигналов; информационная (внешняя) – корректирование результата измерения.
8.1.1. Инструментальная компенсация
Инструментальная компенсация погрешности осуществляется следующими способами:
а) устранение влияния зазоров, например использованием принципа Аббе, т.е. линия измерения и ось шкалы совпадают (см. рис. 8.1.1)
105
Рисунок 8.1.1
Не всегда так получается. Часто в приборах возникает следующая проблема: линия измерения и ось шкалы (ось индикатора) не совпадают, как, например, у штангенциркуля (см. рис.8.1.2).
Рисунок 8.1.2
∆ = tgα * Н = Н* S/l,
tgα - угол перекоса каретки; S - зазор в каретке;
l - длина каретки;
- или общий принцип – устранение самих зазоров (конструктивными методами). б) изменение конструкции: вносим компенсатор:
1) внесение в конструкцию компенсатора (например, погрешность, вызванная разной высотой двух центров, может быть минимизирована компенсационной пластинкой, подшлифовкой которой по высоте добиваются необходимой точности (см.
рис. 8.1.3)
106
Рисунок 8.1.3
2)регулировочный элемент с особым коэффициентом теплового расширения – компенсатор температурных деформаций.
3)изменение схемы прибора: (приборы активного контроля (ПАК))
4)корректирующий элемент (линейка) (см. рис. 8.1.4)
Рисунок 8.1.4
Есть накопленная погрешность шага ∆Р. Можно компенсировать линейкой. 5) Использование двойного механизма с разнонаправленными погрешностями. ∆1+∆2=0 (например, использование двойного плоскопружинного параллело-
грамма).
6) Иногда погрешность можно компенсировать конструктивно (см. рис. 8.1.5 и 8.1.6). Источником погрешности, вызывающим перекос кронштейна и соответствующее ему перемещение индикатора по вертикали, является непрямолинейность направляющей.
107
Рисунок 8.1.5
tgαперекоса = |
TH |
|
|
lK ( допуск прямолинейности направляющей и длина каретки) |
|||
|
|||
∆ = tgαперекоса lкр ( перекос кронштейна и его длина – расстояние между линией измерения и серединой каретки).
Для того чтобы уменьшить погрешность, изменим конструкцию таким образом, чтобы длина «каретки» возросла (см. рис. 8.1.6).
Рисунок 8.1.6
Вэтом случае длина каретки lк увеличилась, а lкр стало близким к нулю (середина «каретки» теперь совпадает с линией измерения), следовательно, погрешность уменьшилась.
Внекоторых случаях можно изменить конфигурацию кронштейна, чтобы уменьшить погрешность от перекоса (см. рис .8.1.7).
Рисунок 8.1.7
108
8.1.2. Информационная компенсация
Информационная компенсациявнесение поправки в полученный результат. Возьмем образцовую деталь, установим на измерительный прибор и измерим ее
в заданных сечениях. Для каждого сечения найдем поправки ∆1, ∆2, …∆n. (см. рис. 8.1.8). Затем поставим измеряемую деталь и произведем ее измерение. Из полученного размера необходимо вычесть найденные в предыдущем измерении образцовой детали поправки ∆I . Информационная компенсация погрешности прибора заключается во внесении поправки в полученный при измерениях результат, т.е. мы не вносим изменения в сам сигнал (измерительную информацию). (Все это относится только к минимизации систематических погрешностей. Если погрешности случайные, то информационная компенсация не применима).
Сколько заданных сечений, столько и поправок нужно внести в измерения.
Рисунок 8.1.8
Основной недостаток информационной компенсации заключается в том, что увеличивается время на получение окончательного результата измерений. (Например, если измерять радиальное биение, то поправки нужно добавлять и к max и min показаний индикатора в каждом сечении).
109