Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Российский государственный профессионально-педагогический университет»
Машиностроительный институт
Кафедра материаловедения, технологии контроля в машиностроении и
методики профессионального обучения
Методические указания
к выполнению практических работ
по дисциплине
«Прикладная метрология»
для студентов всех форм обучения
направления подготовки 051000.62 Профессиональное обучение (по отраслям)
профиля подготовки «Машиностроение и материалообработка»
профилизации «Сертификация, метрология и управление качеством в машиностроении»
Екатеринбург
РГППУ
2012
Методические указания к выполнению практических работ по дисциплине «Прикладная метрология». – Екатеринбург : ФГАОУ ВПО «Рос. гос. проф.-пед. ун-т», 2012. – 34 с.
Составитель: доцент, канд. пед. наук М.А. Черепанов,
старший преподаватель С.А. Башкова.
Приведены общие теоретические сведения по рассматриваемым в практических работах вопросам, изложен порядок выполнения каждой работы, оформления отчетов. Даны контрольные вопросы для самопроверки, списки рекомендуемой литературы к каждой практической работе.
Одобрены на заседании кафедры материаловедения, технологии контроля в машиностроении и методики профессионального обучения.
Протокол от 09 октября 2012 г. № 3.
Заведующий кафедрой КМ Б.Н. Гузанов
Рекомендованы к печати методической комиссией Машиностроительного института РГППУ. Протокол от 10 октября 2012 г. № 2.
Председатель методической
комиссии МаИ А.В. Песков
© ФГАОУ ВПО «Российский государственный
профессионально-педагогический
университет», 2012
© Черепанов М.А., Башкова С.А., 2012
Практическая работа № 1
Составляющие погрешности измерения
Цель работы: научиться определять и рассчитывать составляющие погрешности измерения, связанные с отклонением температуры.
Оснащение: справочные данные; методические указания, калькулятор.
Работа рассчитана на 4 часа.
Основные понятия и определения
Погрешность измерения – разность между результатами измерения и истинным значением измеряемой величины.
Погрешности измерений подразделяются на систематические, случайные и грубые (промахи).
Систематической называется погрешность, постоянная по величине и знаку, значение которой при повторных измерениях повторяется или закономерно изменяется. Причины возникновения данной погрешности связано с отклонением температуры измерения от нормальных условий проведения измерений (нормальной температуры); измерение прибором, у которого указатель отсчетного устройства смещен относительно нулевой отметки.
Случайной называется погрешность, принимающая при повторных измерениях одной и той же величины и в тех же условиях разные значения по величине и знаку. Причины возникновения данной погрешности связано с неправильным округлением при отсчитывании показаний прибора; вибрации показаний прибора.
Грубой называется погрешность измерения, существенно превышающая при данных условиях погрешность.
Для выявления и исключения систематических погрешностей осуществляют поверку средств измерений в органах государственной или ведомственных метрологических служб; применяют особые методы измерения; проводят повторные измерения в разных местах с применением различных средств измерений. Но бывают случаи, когда и систематические погрешности выявить и исключить не возможно. Тогда для обработки результатов измерений и оценки систематической погрешности о заданной вероятностью применяют специальные методики, основанные на теории вероятности.
Случайную погрешность обнаружить и исключить практически невозможно, так как она проявляется случайно. Например, при измерении на оптиметре гладкого калибра-пробки в его одном сечении, не изменяя положения наблюдателя и других условий, каждый раз получают при отсчете показаний разные значения. В этом случае определяют закон распределения случайных погрешностей и на основе теории вероятности находят доверительный интервал, в границах которого находится истинное значение измеряемой величины с заданной вероятностью. Чем ýже этот интервал, тем ближе результат измерения к истинному значению измеряемой величины. Случайные погрешности уменьшаются с повышением точности и тщательности проведения измерений.
Погрешность измерений включает в себя все составляющие как систематической, так и случайной погрешности. Известные систематические погрешности суммируются алгебраически, а случайные – квадратически (каждая погрешность возводится в квадрат; из суммы квадратов случайных погрешностей извлекается квадратный корень).
Случайная погрешность измерения является частью погрешности измерения и оценивается средним квадратическим отклонением, определяемым по формуле
где
σ
– среднее квадратическое отклонение;
Х1;
Х2;
… ХΝ
– результаты измерений; Ν
– число измерений;
– среднее арифметическое значение ряда
измерений
Предельная случайная погрешность измерения принимается равной Δlim = ±2σ, Δlim – предельная случайная погрешность.
Предельная случайная погрешность измерения при совместном влиянии случайных погрешностей от отдельных причин ΔlimΣ (суммарная случайная погрешность) определяется по формуле
где Δlim1; Δlim2; …; Δlim n – предельные случайные погрешности, зависящие от отдельных причин.
Отклонение температуры помещения от нормальной (200 С) вызывает в основном систематические погрешности измерения, а колебание температуры в помещении за время измерения – случайные погрешности. Погрешность измерения Δl, вызванная нарушением температурного режима при измерения, приблизительно определяется по формуле
где l – измеряемый размер детали, мм; αд – коэффициент линейного расширения материала детали (см. справочный материал, прил. 1); tд – температура детали, оС; αк – коэффициент линейного расширения материала измерительного средства (калибра, концевой меры длины и т.д., см. прил. 1); tк – температура калибра, концевой меры длины, оС.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Ознакомиться с теоретической частью.
2. Записать основные формулы.
3. Рассмотреть примеры решения задач.
4. Решить задачи.
5. Оформить отчет.