Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Технические измерения. Лабораторный практикум. Часть 1. Учебное пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

08.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 12 / 92 3 4 5 6 7 8 9 > Следующая >>>

Глава 1. Краткие теоретические сведения

нескольких величин, подводимых к нему по различным каналам (например, ваттметр).

Интегрирующий измерительный прибор – измерительный прибор, в котором значение измеряемой величины определяется путем ее интегрирования по другой величине (счетчик электроэнергии).

Измерительный прибор сравнения – измерительный прибор, предназначенный для непосредственного сравнения измеряемой величины с величиной, значение которой известно (равноплечие весы, потенциометр и т. п.).

Измерительная установка – совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов и других устройств, предназначенных для измерений одной или нескольких физических величин и расположенная в одном месте.

Измерительной системой называется совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, ЭВМ и других технических средств, размещенных в разных точках контролируемого пространства (объекта) с целью измерений одной или нескольких физических величин, свойственных этому пространству (объекту).

Все средства измерений делятся на универсальные и специального назначения.

Универсальным называется средство измерений, предназначенное для измерений длин, углов в определенном диапазоне размеров изделий с разнообразной конфигурацией. Например, один и тот же прибор с дополнительными приспособлениями (стойки, штативы и т. п.) может быть использован для измерения различных размеров. Эта особенность универсальных средств измерений способствует широкому применению.

Специальным называется средство измерений, предназначенное для измерений специальных элементов у деталей определенной формы (например, калибры, приборы для измерения углов, параметров зубчатых колес и т. п.) или специальных параметров у деталей вне зависимости от их геометрической формы (приборы для измерения шероховатости, отклонений формы и т. п.).

Средства измерений специального назначения подразделяют на следующие группы: измерения формы и расположения поверхностей; измерения параметров шероховатости поверхности; измерения параметров резьбы; измерения параметров углов и конусов; измерения параметров зубчатых колес.

Технические измерения. Лабораторный практикум. Ч. I

20 10 0 5 10

40 30 – 20 10 0 10 20 + 30 40

10 5

–

0 + 5 10

б)

в)

1.2.3. Основные метрологические характеристики приборов

ГОСТ 8.009–84 устанавливает номенклатуру нормируемых характеристик средств измерений, которые независимо от вида измеряемых величин и принципов действия средств измерений необходимых для обоснованной оценки погрешности измерений, проводимых в конкретных условиях как в статическом, так и в динамическом режимах, а также способы нормирования и формы их представления.

Метрологическая характеристика средств измерений – характеристика одного из свойств измерений, влияющих на результат измерений или его погрешность.

Нормируемые метрологические характеристики – это метрологические характеристики, установленные нормативно-техническими документами.

Действительные метрологические характеристики – это характеристики средств измерений, полученные экспериментально.

Стандарт предусматривает следующую номенклатуру метрологических характеристик: характеристики, предназначенные для определения результата измерений; характеристики погрешностей средств измерений (суммарная погрешность; систематическая и случайная составляющая погрешности; погрешности вследствие гистерезиса); характеристики чувствительности средств измерений к влияющим величинам (функция влияния; характеристики изменения метрологической характеристики под воздействием влияющих величин); динамические характеристики – характеристики динамических средств измерений, отражающих зависимость выходного сигнала от изменяющегося во времени входного сигнала (переходная, импульсная, амплитудно-частотная и фазовая характеристики; частные характеристики – время установления показания прибора, время реакции и т. д.); характеристики свойств средств измерений, влияющих на погрешность из-за взаимодействия средств измерений.

В стандарте для каждой характеристики установлены способы нормирования и формы представления, приведены рекомендации по выбору комплексов метрологических характеристик.

Основными метрологическими характеристиками являются диапазон измерений (или показаний) и различные составляющие погрешности средства измерений.

12 13

20 10 0 5 10

40 30 – 20 10 0 10 20 + 30 40

10 5

–

0 + 5 10

б)

в)

Глава 1. Краткие теоретические сведения

Для каждого типа средств измерений устанавливают свои мет-

рологические характеристики.

Диапазон показаний – область значений шкалы, ограничен конечным и начальным значениями, т. е. наименьшим и наибольшим значениями измеряемой величины.

Шкала – это часть устройства, представляющая собой со-

)

вокупность отметок и проставленных у некоторых из них чисел отсчетов или других символов, соответствующих ряду последовательных значений величины (рис. 1).

Отметка шкалы – это знак (штрих, точка и т. п.) на шкале, соответствующий некоторому

Рис. 1. Шкалы измерительных

приборов

отдельному значению измеряемой величины.

Диапазон измерений – область значений измеряемой величины, для которой нормированы допускаемые пределы погрешности средства измерений.

Расстояние а между серединами двух соседних отметок (штрихов) шкалы называется интервалом деления. Интервалы деления шкал измерительных приборов выбираются в пределах 0,9–2,5 мм. Значение измеряемой величины, соответствующее одному делению шкалы, называется ценой деления С. Цена деления, как правило, не дол- жна быть меньше погрешности показаний прибора. Значение измеряемой величины, соответствующее всей шкале прибора, называется пределом измерения по шкале прибора. С пределами измерения по шкале не следует смешивать пределы измерения прибора.

Пределом измерения прибора называются наименьшая и наибольшая величины, которые могут быть измерены прибором. Отношение линейного или углового перемещения стрелки (указателя) к измерению размера, вызвавшего это перемещение, называется передаточным отношением прибора i. Оно численно равно отношению интервала деления к цене деления, т. е. i = a/C.

Технические измерения. Лабораторный практикум. Ч. I

Приставки Обозначение Множи-

тель

Наименование От какого слова Язык Международное Русское

экса Шесть (раз по 103) Греч. Е Э

пета Пять (раз по 103) То же Р П

тера Огромный » Т Т

109 гига Гигант » G Г 10

мега Большой » М М

кило Тысяча » k к 102 гекто Сто » h г 10

дека Десять » da да 10

–1

деци Десять Лат. d д 10–2 санти Сто То же с с 10–3 милли Тысяча » m м 10–6 микро Малый Греч. µ мк 10–9 нано Карлик Лат. n н 10

–12

пико Пикколо

(маленький)

Итал. P п

–15

фемто Пятнадцать Дат. f ф

–18

атто Восемнадцать Дат. а а

Чувствительность измерительного прибора – отношение изменения сигнала на выходе измерительного прибора к вызывающему его изменению измеряемой величины. Чувствительность измерительного прибора оценивается передаточным отношением.

Наименьшее изменение значения измеряемой величины, способное вызвать малейшее заметное изменение показаний прибора, называется порогом чувствительности, или разрешающей способностью прибора. Порог чувствительноcти прибора – решающий фактор при выборе измерительных средств для непрерывных измерений малых значений проверяемых величии (например, при проверке биения). При многократном измерении одного размера вследствие несовершенства механизма прибора (наличия в нем зазоров, трения, деформаций) повторные показания прибора могут не совпадать.

Наибольшая разность между показаниями прибора при многократных измерениях одной величины с неизменными внешними условиями называется вариацией показаний.

Погрешность показаний

прибора есть разность между показанием прибора и действительным значением измеряемой величины. Измерительным усилием Р называется сила, создаваемая прибором и действующая на измеряемую поверхность в направлении линии измерения.

Неизменность во времени метрологических характеристик из-

мерительного прибора определяет его стабильность.

Стабильность средств измерений определяется как наибольшая разность между повторными показаниями измерительного прибора (наибольший разброс показаний) при многократном измерении одной и той же величины при неизменных внешних условиях.

используются единицы измерения. Если допустить произвол в выборе единиц, то результаты измерений окажутся несопоставимы между собой, т. е. нарушится единство измерений. Чтобы этого не произошло, единицы измерений устанавливаются по определенным правилам и закрепляются законодательным путем. Совокупность единиц измерений основных и производных величин называется системой

Числовые значения измеряемых величин зависят от того, какие

1.2.4. Единицы измерений

14 15

Приставки Обозначение Множи-

тель

Наименование От какого слова Язык Международное Русское

экса Шесть (раз по 103) Греч. Е Э

пета Пять (раз по 103) То же Р П

тера Огромный » Т Т

109 гига Гигант » G Г 10

мега Большой » М М

кило Тысяча » k к 102 гекто Сто » h г 10

дека Десять » da да 10

–1

–12

пико Пикколо

(маленький)

Итал. P п

–15

фемто Пятнадцать Дат. f ф

–18

атто Восемнадцать Дат. а а

Глава 1. Краткие теоретические сведения

единиц. Основными единицами Международной системы являются метр, килограмм, секунда, кельвин, кандела, моль. Предусмотрены также две дополнительные единицы: радиан и стерадиан. Производные единицы СИ образуются из основных и дополнительных. Некоторым из них дали названия в честь великих ученых: ньютон, герц, паскаль, ом и т. д. Обозначения таких единиц пишутся с заглавных букв: Н, Гц, Па, Ом. Десятичные кратные и дольные единицы образуются с помощью множителей (табл. 1).

Таблица 1

Десятичные дольные и кратные единицы

минированных факторов, возникающих в процессе изготовления, хранения, эксплуатации измерительных средств, номинальные значения мер и показания измерительных приборов отличаются от истин-значений измеряемых величин. Эти отклонения характеризуют погрешности измерительных средств.

ческая разность между ее номинальным х чениями.

В результате воздействия большого числа случайных и детер-

Под абсолютной погрешностью

1.2.5. Погрешности измерений

х меры понимается алгебраи-

и действительным хд зна-

Технические измерения. Лабораторный практикум. Ч. I

∆

Под абсолютной погрешностью х измерительного прибора понимается алгебраическая разность между показанием х и действительным значением х

измеряемой величины.

Погрешность меры определяется по формуле

прибора

х = хн – хд,

а погрешность измерительного прибора из аналогичного выражения

х = хп – хд.

Степень точности средства измерений характеризует относительная погрешность, т. е. выраженное в процентах отношение абсолютной погрешности к действительному значению измеряемой или воспроизводимой данным средством измерений величины:

=δ

%100

. (1)

В эту формулу вместо х

можно подставить номинальное значе-

ние меры или показание измерительного прибора.

Если диапазон измерения прибора включает и нулевое значение измеряемой величины, то относительная погрешность обращается в бесконечность в нулевой точке шкалы. В этом случае пользуются понятием приведенной погрешности, равной отношению абсолютной погрешности измерения измерительного прибора к некоторому нормирующему значению х

=γ

%100

. (2)

В качестве нормирующего значения применяется значение, характерное для данного вида измерительного прибора. Это может быть, например, диапазон измерений, верхний предел измерений, длина шкалы и т. п.

Суммарную погрешность измерения в основном составляют следующие погрешности:

1) погрешность показания прибора;

2) погрешность установленных образцов или концевых мер;

3) погрешности, вызываемые отклонением температуры изде-

лия и измерительного инструмента от нормальной температуры;

16 17

Глава 1. Краткие теоретические сведения

4) погрешности, вызываемые измерительным усилием прибора.

Существенные погрешности измерения получаются из-за нерационального расположения линии измерения и линии отсчета по шкале инструмента или прибора. Эти погрешности возникают в результате перекосов измерительных органов прибора в связи с наличием зазоров в направляющих и отклонением их от прямолинейности. При конструировании измерительных приборов шкáлы следует располагать последовательно на одной прямой с измеряемым объектом (принцип Аббе). При соблюдении принципа Аббе погрешности от перекосов являются ошибкой второго порядка малости по сравнению с погрешностями, возникающими при несоблюдении этого принципа.

В приборе, который представлен на рис. 2, линия измерения и контролируемый размер расположены последовательно. В этом случае возможен перекос

измерительного стержня в результате зазо-

ров в направляющих:

= 1 – cos .

Рис. 2. Схема прибора, в котором соблюдается

принцип Аббе

Раскладывая cos в ряд и ограничиваясь только двумя первыми членами, будем иметь

= 1 – cos /2. (3)

Таким образом, погрешность от перекоса при соблюдении принципа Аббе является ошибкой второго порядка малости. Нарушение

Технические измерения. Лабораторный практикум. Ч. I

30,2

принципа Аббе в штангенинструментах не позволяет их использовать для контроля точных деталей.

По характеру проявления погрешности делятся на систематические, случайные и грубые. При выборе измерительных средств надо учитывать, что погрешность измерительных средств должна быть примерно в 3–4 раза меньше величины допуска контролируемого размера детали.

1.3. Универсальные измерительные средства для контроля линейных и угловых размеров

Универсальные приборы и инструменты служат для определения численных значений измеряемой величины. Они различаются по конструктивным признакам, целевому назначению, степени механизации, пределам измерений, цене деления и прочим показателям. По конструктивным признакам они подразделяются на следующие виды:

1) штриховые инструменты, снабженные нониусом (штанген-

инструменты и универсальные угломеры);

2) микрометрические инструменты (микрометрические нутро-

меры, глубиномеры и т. д.);

3) рычажно-механические приборы:

а) собственно-рычажные приборы (миниметры и др.);

б) зубчатые приборы (индикаторы часового типа и др.);

в) рычажно-зубчатые приборы (микрометры и др.);

г) приборы с пружинной передачей (микрокаторы и др.);

д) рычажно-оптические приборы (оптиметры и др.);

е) оптические приборы (длинномеры, интерферометры, проекторы и др.).

1.3.1. Штриховые линейки и штангенинструменты

Для абсолютных измерений применяют приборы, работа которых основана на методе непосредственного определения значения измеряемой величины. Отличительным признаком измерительных средств для абсолютных измерений является наличие у них штриховых мер (линейных или угловых шкал), с которыми сравнивается

18 19

30,2

Глава 1. Краткие теоретические сведения

измеряемая линейная или угловая величина. Точность отсчета, связанную с оценкой доли деления шкалы, повышают с помощью специальных устройств, называемых нониусами. Точность измерительных средств для абсолютных измерений ограничена точностью изготовления штриховых мер. В лабораторных измерениях для повышения точности результата измерения учитываются погрешности нанесения штрихов шкал приборов (погрешности в виде поправок указывают в аттестатах на приборы). Наиболее распространенными измерительными средствами для абсолютных измерений являются штриховые линейки, штангенинструменты, угломеры.

К штангенинструментам относятся штангенциркули, штанген-

глубиномеры, штангенрейсмусы, штангензубомеры и др. (рис. 3).

а)

∅

5 6

г)

в)

б)

4 3

2 1

Рис. 3. Штангенинструменты:

3 6 5 4 8

9 – основание штангенрейсмуса; 10, 11 – губки

Все эти инструменты предназначены для абсолютного метода измерений линейных размеров. Отличительным признаком штангенинструментов является наличие у них двух штриховых шкал: основной и дополнительной. Основная шкала служит непосредственно для измерения. С показаниями этой шкалы сравнивается измеряемый размер. Дополнительная шкала, называемая нониусом, служит для повышения точности отсчета по основной шкале.

Технические измерения. Лабораторный практикум. Ч. I

Штангенинструменты изготовляют с величиной отсчета по нониусу 0,1; 0,05 и реже 0,02 мм. Основные шкалы имеют интервал между штрихами 1 или 0,5 мм.

Штангенциркуль, изображенный на рис. 3, а, имеет предел измерений до 125 мм и величину отсчета по нониусу 0,1 мм. На рисунке показано использование штангенциркуля для измерения диаметров отверстия и вала, расстояния между отверстиями и глубины паза для случая, когда они имеют один и тот же размер 30,2 мм.

Штангенциркуль состоит из штанги 1 с нанесенной на нее основной миллиметровой шкалой и перемещаемой от руки рамки 6 со шкалой 4 нониуса. На штанге и рамке имеются нижние губки 2, 3 для наружных измерений и верхние – для внутренних. Для измерения высотных размеров используют линейку глубиномера 7. Для зак- репления рамки на штанге служит винт 5.

Длина нониуса с ценой деления 0,1 мм составляет 19 мм и разделена на 10 частей. Одно деление нониуса составляет 19/10 = 1,9 мм, что на 0,1 мм меньше целого числа миллиметров. При нулевом показании каждый штрих нониуса находится слева от ближайшего штриха штанги на расстоянии, равном величине отсчета (0,1 мм), умноженной на порядковый номер штриха нониуса, не считая нулевого (рис. 4).

4 5 6 6 7 8

Рис. 4. Устройство линейного нониуса и пример чтения показаний

39 мм + 0,1 мм ×

× 7 = 39,7 мм

× ×

61 мм + 0,1 мм × × 4 = 61,4 мм

Целое число миллиметров отсчитывается по шкале штанги слева направо нулевым штрихом нониуса. Дробный размер (количество десятых долей миллиметра) определяется умножением точности отсчета на порядковый номер штриха нониуса (не считая нулевого), совпадающего со штрихом штанги.

20 21

<<< < Предыдущая 12 / 92 3 4 5 6 7 8 9 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]