8.2 Источники погрешностей измерения и способы

их устранения

Погрешности измерения зависят от субъективных и объективных причин. Субъективные погрешности зависят от оператора, его квалификации, навыка работы, его утомляемости и других факторов. Различают субъективные погрешности профессиональные, а также субъективные от присутствия оператора (теплоизлучение оператора), погрешности действия, обусловленные настройкой прибора и перемещением подвижных частей, погрешности параллакса (кажущееся смещение стрелки прибора при неправильном расположении оператора).

Большинство субъективных погрешностей относится к случайным, хотя они могут быть систематическими (например, погрешности неправильной настройки прибора).

Объективные погрешности измерений могут быть как систематическими, так и случайными Правильность измерения определяется стремлением к нулю систематических погрешностей. Точность измерения оценивается стремлением к нулю случайных погрешностей. Поэтому необходимо выявлять источники систематических погрешностей и устранять их до начала измерения.

Источники систематических объективных погрешностей:

- инструментальные погрешности, зависящие от конструкции (когда нарушен принцип Аббе, требующий, чтобы измеряемый размер и шкала отсчета находились на одной прямой), точности изготовления и износа измерительного средства, которые определяются при их аттестации;

- погрешности установочных мер при относительном методе измерения, зависящие от формы контактных наконечников приборов (контакт должен быть точечный, а не плоскостной);

- погрешности базирования, обусловленные погрешностями поверхностей контакта детали и измерительного средства, для их исключения необходимо соблюдать принцип единства баз конструкторских и измерительных;

- температурные погрешности, вызванные колебанием температуры при измерении и отклонением ее от нормальной;

- погрешности, зависящие от измерительного усилия при контактных методах измерения, когда пониженная жесткость детали, стоек и других устройств;

- погрешности, зависящие от измерительного усилия при контактных методах измерения, когда пониженная жесткость детали, стоек и других устройств;

- методические погрешности или теоретические, которые зависят от метода измерения, выбранной схемы измерения, алгоритма обработки результатов. Могут быть и другие источники погрешностей.

Способы исключения систематических погрешностей следующие:

- до начала измерения (профилактика измерений);

- в процессе измерения (экспериментальное исключение);

- по окончании выполнения измерений;

- перевод систематической погрешности в случайную и выполнение многократных измерений.

При измерении линейных размеров может проявиться систематическая температурная погрешность, которая зависит от температурного режима процесса измерения. Нормальные условия для выполнения линейных измерений установлены ГОСТ 8.050. В производственных условиях трудно обеспечить точное соблюдение температурного режима, однако для компенсации температурных погрешностей необходимо выдерживать детали и приборы в одних и тех же температурных условиях от 2 до 12 часов при колебании температуры в пределах 2...4 °С. До начала выполнения измерений геометрических параметров необходимо устранить температурную погрешность, а также погрешность базирования, проверить нулевую установку прибора, наличие сертификата годности и другие причины.

В процессе измерения возможно противодействие погрешностей, т.е. в начале – увеличивающее воздействие и затем – уменьшающее. Используется, например, поворот детали на 180° для исключения влияния эксцентриситета осей, или измерения при прямом и обратном ходе с целью учета зазора.

Таблица 8.1 – Допускаемые погрешности измерения δ, в мкм, по ГОСТ 8.051

Квалитеты	5		6		7		8		9		10		11		12		13		14
Интервалы номинальных размеров, мм	IT	δ	IT	δ	IT	δ	IT	δ	IT	δ	IT	δ	IT	δ	IT	δ	IT	δ	IT	δ
Св.1 до 3	4	1,4	6	1,8	10	3	14	3	25	6	40	8	60	12	100	20	140	30	250	50
3÷6	5	1,6	8	2	12	3	18	4	30	8	48	10	75	16	120	30	180	40	300	60
610	6	2	9	2	15	4	22	5	36	9	58	12	90	18	150	30	220	50	360	80
1018	8	2,8	11	3	18	5	27	7	43	10	70	14	110	30	180	40	270	60	430	90
1830	9	3	14	21	4	6	33	8	52	12	84	18	130	30	210	50	330	70	520	120
3050	11	4	16	5	25	7	39	10	62	16	100	20	160	40	250	50	390	80	620	140
5080	13	4	19	5	30	9	46	12	74	18	120	30	190	40	300	60	460	100	740	160
80120	15	5	22	6	35	10	54	12	87	20	140	30	220	50	350	70	540	120	870	180
120180	18	6	25	7	40	12	63	16	100	30	160	40	250	50	400	80	630	140	1000	200
180250	20	6	29	8	46	12	72	18	115	30	185	40	290	60	460	100	720	160	1150	240
250315	23	8	32	10	52	14	81	20	130	30	210	50	320	70	520	120	810	180	1300	260
315400	25	9	36	10	57	16	89	24	140	40	230	50	360	80	570	120	890	180	1400	280
400500	27	9	40	12	63	18	97	26	155	40	250	50	400	80	630	140	970	200	1550	320
500630	30	12	44	18	70	23	110	35	175	56	280	70	440	110	700	180	1100	220	1750	350
630800	35	14	50	20	80	26	125	40	200	64	320	80	500	120	800	200	1250	250	2000	400
8001000	40	16	56	23	90	29	140	45	230	74	360	90	560	140	900	230	1400	280	2300	460
Относите-льная погрешность измерения	30..35 %		30..25 %				25 %				25…20 %						20 %
Примечание: Для размеров с неуказанными допусками по ГОСТ 8.549-86 δ = 0,5IT для квалитетов с 12-го по 17-й.

По окончании измерений вносится известная поправка – погрешность с обратным знаком. Например, при относительном методе измерения – погрешность блока концевых мер, найденная по аттестату на поверку (калибровку) набора концевых мер длины. Наиболее существенными при измерении являются систематические инструментальные погрешности, которые должны быть меньше допускаемых погрешностей измерения, указанных в ГОСТ 8.051 и 8.549. В этих стандартах погрешности измерений даны для выполнения однократных измерений, при устранении известных источников систематических погрешностей до начала измерения. Допускаемая инструментальная погрешность (Δ) должна всегда регламентировать выбор средств измерений. При выполнении технических измерений систематическая погрешность Δ является доминирующей, т.е. она существенно больше случайной, присущей данному методу. Поэтому эти измерения достаточно производить один раз. При выполнении метрологических измерений (поверке и калибровке) случайная погрешность является доминирующей, поэтому необходимо осуществлять многократные измерения и производить обработку полученных результатов. Число измерений n следует выбрать таким образом, чтобы ошибка среднего арифметического была меньше систематической инструментальной погрешности, т.е. чтобы последняя опять определяла точность результата измерения, так как погрешность среднего арифметического убывает в раз. Окончательный результат измерения должен содержать:

- числовое значение среднего арифметического;

- возможный интервал его рассеивания (доверительный интервал);

- доверительную вероятность, соответствующую доверительному интервалу по таблицам нормального закона распределения случайных величин.