Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Обработка результатов измерений. Часть 2. Лабораторный практикум. Учебное пособие
.pdf
Министерство образования и науки
Российской Федерации
Санкт-Петербургский государственный
архитектурно-строительный университет
В. А. НОРИН, В. Е. ГОРДИЕНКО,
Е. Г. ГОРДИЕНКО, А. П. ОРЛОВ
ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ
ИЗМЕРЕНИЙ
Лабораторный практикум
Часть II
Учебное пособие
Санкт-Петербург
2013
1
Обработка результатов измерений. Лабораторный практикум. Ч. II
УДК 621. 753. 1/2: 389 (076)
Рецензенты: д-р техн. наук, проф. С. А. Евтюков (ФГБОУ ВПО СПбГАСУ);
д-р техн. наук, проф. И. А. Иванов (ФГБОУ ВПО ПГУПС)
Норин В. А.
Обработка результатов измерений. Лабораторный практикум:
учеб. пособие / В. А. Норин, В. Е. Гордиенко, Е. Г. Гордиенко,
А. П. Орлов; СПбГАСУ. – Ч. 2. – СПб., 2013. – 104 с.
ISBN 978-5-9227-0192-1
Приведены классификация и описание современных средств измерения,
применяемых на производстве и в измерительных лабораториях. Описаны преимущества цифровых измерительных средств по сравнению с аналоговыми.
Дано подробное описание предварительной настройки приборов, порядок проведения лабораторных работ, что сопровождается иллюстративным
материалом. Лабораторные работы построены в порядке возрастания их сложности. Рассмотрены способы обработки результатов прямых однократных
и многократных, косвенных, равноточных и неравноточных измерений в логической последовательности с разобранными примерами решения данных задач.
Пособие предназначено для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация».
Табл. 25. Ил. 53. Библиогр.: 7 назв.
Рекомендовано Редакционно-издательским советом СПбГАСУ в качестве учебного пособия.
ISBN978-5-9227-0192-1
В. А. Норин, В. Е. Гордиенко,
Е. Г. Гордиенко, А. П. Орлов, 2013
Санкт-Петербургский государственный
архитектурно-строительный университет, 2013
23
Введение
Настоящее учебное пособие призвано помочь студентам ознакомиться с современными средствами измерения, применяемыми на
производстве и в заводских измерительных лабораториях, приобрести необходимые навыки работы с ними и научить грамотно проводить обработку полученных результатов наблюдений. В результате
выполнения всего комплекса лабораторных работ студент должен
знать назначение средств измерений, имеющихся в лаборатории,
уметь с их помощью производить измерения и выполнять обработку
прямых однократных, многократных и косвенных измерений.
Обработка результатов измерений. Лабораторный практикум. Ч. II
Глава 1. СОВРЕМЕННЫЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ
И СПОСОБЫ ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ НАБЛЮДЕНИЙ
В современной измерительной технике используют математические модели сигналов, с помощью которых можно описывать те
свойства сигналов, которые объективно выступают как определяющие, и игнорировать большое число второстепенных признаков. Все
основные компоненты цифровых измерительных устройств выполняются на элементах микроэлектроники – цифровых и аналоговых
интегральных микросхемах. Ниже приведены основополагающие
сведения по современным измерительным сигналам и цифровым
элементам техники измерений.
1.1. Цифровые измерительные приборы
Интенсификация производственных процессов и научных исследований тесно связана с проведением измерений и обработкой их
результатов при помощи автоматических измерительных систем.
Переход к цифровой технике способствует использованию автоматических измерительных систем и методов активного контроля в процессе производства. Поэтому в исторически короткое время цифровые измерительные приборы получили очень широкое применение.
Измеряемые величины разделяют на аналоговые, обладающие
несчетным множеством значений по размеру, и квантованные, обладающие счетным множеством значений по размеру.
Применение цифровой измерительной техники связано с квантованием измеряемых величин и их кодированием.
Квантование величины – это операция создания при помощи
меры или масштабного преобразователя сигнала, абсолютные или
относительные размеры параметров которого имеют ограниченное
число значение.
Кодирование – это операция перевода по определенным правилам формального объекта, выраженного совокупностью кодовых
символов одного алфавита, в формальный объект, выраженный сим-
45
Глава 1. Современные измерительные приборы и способы обработки...
волами другого алфавита. При кодировании в качестве символов используют буквы алфавита, цифры в определенной системе счисления и различные условные знаки. Наиболее широко применяется
числовое кодирование.
Цифровая измерительная техника имеет следующие преимуще-
ства по сравнению с аналоговой:
– незначительные погрешности отсчета благодаря устранению
субъективных влияний (параллакса, усталости операторов, их психофизиологических особенностей);
– быстрая и простая регистрация измеренных значений (запись,
печать, запоминание);
– удобство контроля за технологическим процессом путем подключения к центральному контрольно-измерительному пункту и использования управляющей вычислительной машины;
– обеспечение автоматизации технологического процесса (измерение, управление, регулирование) путем подключения к управляющей вычислительной машине, работающей в реальном масштабе времени;
– простота коррекции погрешностей измерений с использованием соответствующих подпрограмм в электронных вычислительных устройствах.
Погрешность измерений при использовании цифровых измерительных приборов (не связанная с погрешностями, вызываемыми
отдельными измерительными звеньями) зависит от наименьшего шага
квантования.
1.2. Средства измерения линейных и угловых размеров
ведущих мировых производителей
Измерение с помощью портативных приборов и инструментов
в настоящее время – самый целесообразный метод в большинстве практических задач. Поэтому ручной измерительный инструмент занимает
львиную долю рынка средств измерений. Он используется для измерений относительно простых изделий или малых партий просверленных,
расточенных, обработанных на токарном станке, отфрезерованных
и прошлифованных деталей, винтов, болтов и валов.
Штангенциркули, благодаря своей многофункциональности
и простоте использования, принадлежат к группе важнейших изме-
Обработка результатов измерений. Лабораторный практикум. Ч. II
рительных инструментов. Цифровые штангенциркули соответствуют всем требованиям к современным средствам измерений
благодаря простоте в применении, использованию большого информативного дисплея, а также возможности передачи данных для
дальнейшей обработки. Штангенциркули фирмы «Mahr» принадлежат новому поколению влагозащищенных цифровых штангенциркулей, которые могут работать даже в самых сложных цеховых условиях. Выдающиеся характеристики этих штангенциркулей обусловлены тем, что все они имеют плавный и точный ход рамки, а сама
рамка и штанга выполнены из закаленной нержавеющей стали (рис. 1).
а) б) в)
Рис. 1. Штангенциркули фирмы «Mahr»:
а – с цифровым отсчетным устройством; б – с индикаторным отсчетным
устройством; в – с отсчетом по нониусу
Электронные цифровые глубиномеры с абсолютной системой измерений (рис. 2) подходят для использования в условиях мастерских
и производств, они устойчивы к воздействию различных масел и жидкостей и даже выдерживают продолжительное погружение в жидкость.
Рис. 2. Штангенглубиномер с цифровым отсчетным устройством
67
Глава 1. Современные измерительные приборы и способы обработки...
Микрометры, наряду со штангенциркулями, принадлежат к наиболее часто используемым средствам измерений. Благодаря точно доведенным и упрочненным твердым сплавом поверхностям микровинта и пятки, а также жесткой конструкции скобы, современные микрометры гарантируют максимальные точность измерений и срок службы.
Механические микрометры (рис. 3) чрезвычайно надежны, их показания легко читаемы благодаря матовым хромированным поверхностям
микровинта, что обеспечивает точность и удобство эксплуатации.
Рис. 3. Микрометр с механическим счетчиком
Цифровые микрометры (рис. 4) соединяют в себе известные высокой точностью механические микрометры и самую современную электронику. Они просты в работе, избавлены от ошибок считывания показаний и обеспечивают надежную передачу данных об измеренных
параметрах во внешние устройства. Новейшее поколение влагозащищенных цифровых микрометров гарантирует точность и надежность
полученных результатов даже в самых сложных цеховых условиях.
а) б)
Рис. 4. Цифровые микрометры фирмы «Mitutoyo»:
а – для измерения деталей из металла; б – для измерения изделий
из войлока, резины, картона и т. п.
Обработка результатов измерений. Лабораторный практикум. Ч. II
Особое место занимают рычажные микрометры
(рис. 5), которые благодаря
встроенному отсчетному устройству, высокой стабильности подвижной пятки
и постоянному измерительному усилию идеально под-
Рис. 5. Рычажный микрометр
ходят для высокоточных серийных измерений.
На рис. 6–11 показаны специализированные микрометры, используемые в качестве калибров, для измерения толщины металлических листов и лент, ступиц колес, втулок подшипников, диаметров
проволоки, наружных диаметров многолезвийного инструмента: концевых фрез, свёрл, разверток и т. п., измерения резьб.
Рис. 6. Микрометр предельный,
используется в качестве регулиру-
емой калибр-скобы ПР/НЕ
Рис. 8. Микрометр для измерения ступиц колес,
втулок подшипников и т. п.
Рис. 7. Микрометр для измерения
металлических листов и лент
89
Глава 1. Современные измерительные приборы и способы обработки...
Рис. 9. Микрометр для измерения проволоки
Рис. 10. Микрометры для измерений наружных диаметров многолезвийного
инструмента: концевых фрез, свёрл, разверток и т. п.
а) б)
Рис. 11. Резьбовые микрометры:
а – с цифровым отсчетным устройством; б – с нониусной шкалой
Микрометрическая рычажная скоба, или пассаметр (рис. 12),
применяется при измерениях деталей, как правило, цилиндрической
формы и серийного производства.
Рис. 12. Пассаметры «Mitutoyo»
Обработка результатов измерений. Лабораторный практикум. Ч. II
Рис. 17. Цифровой нутромер
Микрометрический нутромер (штихмасс) (рис. 13) применяется для измерений внутренних размеров отверстий, пазов, скоб. Он
выпускается с пределами измерений 50–75, 75–175, 75–600, 150–1250,
860–2500, 1520–4000 мм. Увеличение предела измерений производится за счет применения удлинителей. Микрометрический нутромер
состоит из микрометрической головки с измерительными наконечниками и комплекта удлинителей. Нутромер отличается от микрометра
отсутствием скобы и трещотки, а также некоторыми конструктивными особенностями. Точность отсчета 0,01 мм.
Рис. 13. Микрометрические нутромеры
Микрометрические самоцентрирующиеся нутромеры (рис. 14)
применяются для измерений внутренних размеров деталей (сквозных и глухих отверстий) абсолютным методом.
Рис. 14. Микрометрические самоцентрирующиеся
нутромеры
10 11
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]