Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

ГОУВПО

«Комсомольский-на-Амуре государственный

технический университет»

Кафедра «Технология машиностроения»

Исследование влияниЯ условий измерения на величину погрешности измерения

Методические указания к лабораторной работе № 3 по дисциплинам

«Метрология, стандартизация и сертификация» для студентов

направлений 150300, 150600, 200500, 240100,

специальностей 130603, 150106, 190701, 230401, 240801

и «Метрология, стандартизация и взаимозаменяемость» для студентов

специальности 280101 очной формы обучения

Комсомольск – на – Амуре 2009

УДК 389 (07)

Исследование влияния условий измерения на величину погрешности измерения: Методические указания к лабораторной работе № 3 по дисциплинам «Метрология, стандартизация и сертификация» и «Метрология, стандартизация и взаимозаменяемость» /Сост. В.В. Алтухова, – Комсомольск – на – Амуре: Комсомольский – на – Амуре гос. техн. ун-т, 2009 – 14 с.

В методических указаниях рассмотрены требования по обеспечению условий, при которых выполняются измерения и контроль объектов, и их влияние на погрешность измерений; представлены формулы расчета погрешности измерения, вызванной нарушением температурного режима.

Предназначены для студентов направлений 150300 «Прикладная механика», 150600 «Материаловедение и технология новых материалов», 200500 «Метрология, стандартизация и сертификация», 240100 «Химическая технология и биотехнология» и специальностей 130603 «Оборудование нефтегазопереработки», 150106 «Обработка металлов давлением», 190701 «Организация перевозок и управление на транспорте (водном)», 230401 «Прикладная математика», 240801 «Машины и аппараты химических производств», 280101 «Безопасность жизнедеятельности в техносфере» очной формы обучения.

Печатается по постановлению редакционно-издательского совета Комсомольского – на – Амуре технического университета.

Согласовано с отделом стандартизации.

Рецензент О.И. Медведева

Редактор Е.О. Колесникова

Цели работы: 1) ознакомиться с требованиями по обеспечению нормальных условий выполнения измерений; 2) определить значение температурного режима; 3) оценить влияние условий измерения на величину погрешности измерения.

Оборудование: 1)горизонтальный оптиметр; 2) проверяемая деталь;

3) чертеж детали.

1 Условия выполнения измерений

Конечной целью любого измерения является его результат – значение физической величины (ФВ), полученное путем ее измерения. Совместно с результатом измерений при необходимости приводят данные об условиях измерений.

В процессе измерения важную роль играют условия измерения – совокупность влияющих величин, описывающих состояние окружающей среды и средства измерений (СИ). Влияющая величина – это физическая величина, не измеряемая данным СИ, но оказывающая влияние на его результаты. Это температура и влажность окружающей среды, давление и плотность, ускорение свободного падения и т.п.

Изменение условий измерения приводит к изменению состояния объекта измерения. Влияние условий измерения на СИ проявляется в изменении его метрологических характеристик.

Та часть погрешности измерения, которая возникает из-за изменения условий, называется дополнительной погрешностью.

Вопросам нормирования условий проведения измерений и контроля уделяется серьезное внимание. Внешние воздействующие факторы делятся на следующие классы:

климатические (температура, атмосферное давление, относительное давление, относительная влажность окружающей среды, ветер, туман, пыль, солнечное излучение);

электромагнитные (колебание напряжения, частота переменного электрического тока в сети, постоянные и переменные магнитные поля, электромагнитная совместимость и др.);

ионизирующие излучения естественного и искусственного происхождения, в которых выполняются измерения;

механические (колебания, удары, линейные ускорения, механическое давление, сила и т.п.);

термические (тепловой удар, аэродинамический нагрев и т.п.);

специальных сред (кислотно-щелочные среды, отравляющие вещества, топлива и т.п.).

В соответствии с установленными для конкретных ситуаций диапазонами значений влияющих величин различают нормальные, рабочие и предельные условия измерений.

Нормальные условия измерений (нормальные условия) – это условия измерения, характеризуемые совокупностью значений или областей значений влияющих величин, при которых изменением результата измерений пренебрегают вследствие малости.

Нормальные условия измерений устанавливаются в нормативных документах на средства измерений конкретного типа или по их поверке (калибровке).

Однако при выполнении измерений бывает трудно и даже невозможно поддерживать установленные номинальные значения влияющих величин, поэтому для каждой их них определяют пределы возможных изменений. Эти пределы называют нормальной областью значений влияющей величины.

Нормальная область значений влияющей величины (нормальная область)– это область значений, в пределах которой изменением результата измерений под воздействием влияющей величины можно пренебречь в соответствии с установленными нормами точности.

Примеры.

1. Нормальная область значений температуры при поверке нормальных элементов класса точности 0,005 в термостате не должна изменяться более чем на 0,05 С от установленной температуры 20 С, т. е. быть в диапазоне от 19,95 до 20,05 С.

2. Нормальная область значений температуры при линейных измерениях в зависимости от уровня точности и диапазона размеров не должна изменяться более чем:

на ±0,1 °С от установленной температуры +20 °С для точных квалитетов;

на ±4 °С от установленной температуры +20 °С для грубых квалитетов;

для угловых измерений эта величина не должна превышать ±3,5 °С.

Таким образом, нормальная область значений влияющей величины – температуры – должна находится в следующих диапазонах: 19,9...20,1 °С; 16...24°С и 16,5...23,5 °С, соответственно. Аналогично устанавливаются нормальные области значений других влияющих величин.

Нормальное значение влияющей величины (нормальное значение) – это значение влияющей величины, установленное в качестве номинального.

Пример. При измерении многих величин нормируется нормальное значение температуры 10 С или 293 К, а в других случаях нормируется 296 К (23 С). На нормальное значение, к которому приводятся результаты многих измерений, выполненных в разных условиях, обычно рассчитана основная погрешность средств измерений.

Нормальные условия измерений задаются в нормативно-технической документации на СИ. В таблице 1 приведены номинальные значения ряда влияющих ФВ при нормальных условиях.

Рабочие условия измерений – это условия измерений, при которых значения влияющих величин находятся в пределах рабочих областей.

Например: 1) для измерительного конденсатора нормируют дополнительную погрешность на отклонение температуры окружающего воздуха от нормальной; 2) для амперметра нормируют изменение показаний, вызванное отклонением частоты переменного тока от 50 Гц (50 Гц в данном случае принимают за нормальное значение частоты).

Таблица 1 – Номинальные значения влияющих физических величин

при нормальных условиях

Влияющая величина	Значение
Температура окружающей среды для всех видов измерений	20 °С (293 °К)
Давление окружающего воздуха для линейных, угловых измерений, измерения массы, силы света и измерений в других областях, кроме указанных в п. 2	101,3 кПа (760 мм рт. ст.)
Относительная влажность воздуха для линейных, угловых измерений, измерений массы, измерений в спектроскопии	58%
Плотность воздуха	1,2 кг/ м3
Ускорение свободного падения	9,8 м/ с2
Частота питающей сети переменного тока, Гц	50±1%
Среднеквадратическое значение напряжения питающей сети переменного тока, В	220±10%
Относительная скорость движения внешней среды, м/с	0

Рабочая область значений влияющей величины (рабочая область) – это область значений влияющей величины, в пределах которой нормируют дополнительную погрешность или изменение показаний средства измерений.

Предельные условия измерений (предельные условия) – это условия измерений, характеризуемые экстремальными значениями измеряемой и влияющих величин, которые средство измерений может выдержать без разрушений и ухудшения его метрологических характеристик.

При подготовке к измерениям необходимо определить рабочее пространство. Рабочее пространство – это часть пространства, окружающего средство измерений и объект измерений, в котором нормальная область значений влияющих величин находится в установленных пределах. Т.е. действием влияющих величин внутри рабочего пространства можно пренебречь. Если не установлено иное, нормальные условия измерений обеспечиваются во всем помещении.