Условное обозначение концевых мер длины

1. Набор № 2 концевых мер из стали класса точности 1:

Концевые меры 1-Н2 ГОСТ 9038-90;

2. Набор № 3 концевых мер из твердого сплава класса точности 2:

Концевые меры 2-Н3-Т ГОСТ 9038-90;

3. Концевая мера длиной 1,49 мм из стали класса точности 3:

Концевая мера 3-1,49 ГОСТ 9038- 90.

Пример условного обозначения брусковой штриховой меры длины типа IA, класса точности 0, номинальной длины 1000 мм:

Штриховая мера длины IA-0-1000 ГОСТ 12069-90

Условное обозначение штангенприборов

1. Штангенциркуль типа ШЦ–I с пределами измерений 0–125 мм и отсчетом по нониусу 0,1 мм:

Штангенциркуль ШЦ–I–125–0,1 ГОСТ 166–89;

4. Штангенциркуль типа ШЦ–I с диапазоном измерения 0–150 мм и ценой деления круговой шкалы 0,02 мм:

Штангенциркуль ШЦК–I–150–0,02 ГОСТ 166-89;

5. Штангенциркуль типа ШЦ–I с диапазоном измерения 0–125 мм и шагом дискретности цифрового отсчетного устройства 0,01 мм:

Штангенциркуль ШЦЦ–I–125–0,01 ГОСТ 166-89;

6. Штангенглубиномер с пределом измерений 0–200 им:

Штангенглубиномер ШГ–200 ГОСТ 162–90;

7. Штангенрейсмас с пределом измерений 0–250 мм и отсчетом по нониусу 0,05 мм:

Штангенрейсмас ШР–250–0,05 ГОСТ 164–90.

Условное обозначение микрометрических приборов

1. Гладкий микрометр с диапазоном измерения 25-50 мм 1-го класса точности:

Микрометр МК50–1 ГОСТ 6507–90;

2. Гладкий микрометр с электронным цифровым отсчетным устройством с диапазоном измерения 50-75 мм:

Микрометр МК Ц75 ГОСТ 6507–90;

3. Микрометрический глубиномер с отсчетом по шкалам стебля и барабана при диапазоне измерения от 0 до 100 мм класса точности 2:

Глубиномер ГМ100–2 ГОСТ 7470–92;

4. Микрометрический нутромер с верхним пределом измерения 600 мм:

Нутромер НМ600 ГОСТ 10–88.

Пример условного обозначения угломера типа 1 со значением отсчета по нониусу

2’: Угломер типа 1-2 ГОСТ 5378-88

рычажная скоба с диапазоном измерения 25-50 мм. Скоба СР ГОСТ 11098-75

Скоба СР -50-0,02 ГОСТ 11098-75

Вопросы к экзамену по дисциплине «Прикладная метрология»

1. Предмет и задачи метрологии. Составляющие современной метрологии. Перспективы развития метрологии.

Метроло́гия— наука обизмерениях,методахисредствахобеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. Предметом метрологии является извлечение количественной информации о свойствах объектов с заданнойточностьюидостоверностью; нормативная база для этого — метрологическиестандарты.

Метрология состоит из 3 основных разделов:

-Теоретическая

Рассматривает общие теоретические проблемы (разработка теории и проблем измерений физических величин, их единиц, методов измерений).

-Прикладная

Изучает вопросы практического применения разработок теоретической метрологии. В её ведении находятся все вопросы метрологического обеспечения.

-Законодательная

Устанавливает обязательные технические и юридические требования по применению единиц физической величины, методов и средств измерений.

2. Метрологические средства измерений. Эталоны: их виды, классификация, свойства

Средство измерений — техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее и (или) хранящее единицу физической величины, размер которой принимают неизменным (в пределах установленной погрешности) в течение известного интервала времени.

Законом РФ "Об обеспечении единства измерений" N 102-ФЗ от 26 июня 2008 г. средство измерений определено как техническое средство, предназначенное для измерений. Формальное решение об отнесении технического средства к средствам измерений принимает Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии.

Этало́н—средство измерений(или комплекс средств измерений), обеспечивающее воспроизведение и (или) хранениеединицы, а также передачу её размера нижестоящим поповерочной схемесредствам измерений и утверждённое в качестве эталона в установленном порядке.

В зависимости от конструктивного выполнения и состава эталоны подразделяют на эталонные комплексы, одиночные эталоны, групповые эталоны, эталонные наборы.

Эталонный комплекс представляет собой совокупность различных по назначению средств измерений и вспомогательного оборудования, предназначенную для воспроизведения, хранения единицы физической величины и передачи ее размера.

Примером эталонного комплекса может служить эталон времени и частоты, состоящий из цезиевых генераторов (предназначенных для воспроизведения единиц времени и частоты), водородных генераторов (используемых для хранения единиц времени и частоты и выполняющих функции хранителей шкалы времени при их непрерывной работе), группы квантово-механических часов (предназначенных для хранения шкалы времени). В состав эталонного комплекса входит также аппаратура для внутреннего и внешнего сличения частот и средства жизнеобеспечения всего этого комплекса.

Одиночный эталон состоит из одной меры (измерительного прибора, установки), обеспечивающих воспроизведение и хранение единицы величины самостоятельно без участия других средств измерений этого же вида.

Наглядным примером одиночного эталона является эталон единицы массы - килограмма, осуществляемый в виде платино-иридиевой гири (в некоторых эталонах - стальной гири).

Групповой эталон состоит из совокупности однотипных мер (или других средств измерений), применяемых как одно целое для повышения надежности хранения единицы.

Размер единицы, хранимой групповым эталоном, определяется как среднее арифметическое из значений, воспроизводимых отдельными мерами или иными средствами измерений, входящими в состав группового эталона.

Примером группового эталона может служить эталон единицы электрического напряжения — вольта, представляющего собой группу из 20 одинаковых мер э. д. с. - нормальных элементов (элементов Вестона).

Групповые эталоны могут быть постоянного и переменного составов.

В эталонах постоянного состава десятилетиями используются одни и те же экземпляры средств измерений.

Например, эталон единицы электрического сопротивления -ома, состоящий из 10 манганиновых герметизированных измерительных катушек электрического сопротивления.

В групповые эталоны переменного состава входят средства измерений, периодически заменяемые новыми. Примером такого эталона является уже описанный групповой эталон единицы электрического напряжения и электродвижущей силы постоянного тока.

Эталонный набор представляет собой набор мер или измерительных приборов, позволяющих хранить единицу или измерять величину в определенном диапазоне, в котором отдельные меры или измерительные приборы, входящие в эталон, имеют различные номинальные значения или поддиапазоны значений величины

В качестве примера эталонного набора можно привести эталон единицы плотности жидкостей в виде набора денсиметров, служащих для определения плотности жидкостей в различных участках общего диапазона измерений.

Эталонные наборы, как и групповые эталоны, могут быть постоянного и переменного составов.

В соответствии с классом воспроизводимых единиц величин различают эталоны основных и производных единиц.

В принципе, для обеспечения единства измерений достаточно централизовано, с помощью эталонов, воспроизводить только основные единицы Размеры производных единиц могут быть получены на местах путем косвенных измерений при строгом соблюдении требований спецификаций Однако, для повышения общего уровня точности измерений, необходимого для современных технологий, и повышения оперативности передачи размеров единиц широко используются воспроизведение с помощью эталонов и производных единиц.

По уровню точности воспроизведения единиц и метрологической соподчиненности эталоны подразделяют на первичные, вторичные и рабочие.

Первичный эталон— это эталон, воспроизводящий единицу физической величины с наивысшей точностью, возможной в данной области измерений на современном уровне научно-технических достижений. Первичный эталон может быть национальным (государственным) и международным.

Вторичный эталон— эталон, получающий размер единицы непосредственно от первичного эталона данной единицы.

Эталон сравнения — эталон, применяемый для сличений эталонов, которые по тем или иным причинам не могут быть непосредственно сличены друг с другом.

Исходный эталон— эталон, обладающий наивысшими метрологическими свойствами (в данной лаборатории, организации, на предприятии), от которого передают размер единицы подчинённым эталонам и имеющимся средствам измерений.

Рабочий эталон— эталон, предназначенный для передачи размера единицы рабочим средствам измерений.

Государственный первичный эталон— первичный эталон, признанный решением уполномоченного на то государственного органа в качестве исходного на территории государства.

Международный эталон— эталон, принятый по международному соглашению в качестве международной основы для согласования с ним размеров единиц, воспроизводимых и хранимых национальными эталонами.

3. Физические свойства, величины и шкалы. Классификация физических величин

Своими свойствами характеризуются все объекты окружающего мира.

Свойство — категория философская, которая выражает такую часть объекта (явления или процесса), которая обозначает его отличие или схожесть с другими объектами (явлениями или процессами) и находится в его отношениях к ним.

Свойство — качественная категория. Для описания количественного разных свойств объектов, процессов и физических тел, введено понятие величина.

Величина— это особое свойство чего-либо, которое может быть выделено из других свойств и оценено каким либо способом, в том числе и количественно. Величина сама по себе не существует, она имеет место быть лишь постольку, поскольку существует объект, предмет или процесс со свойствами, выраженными такой величиной.

Прежде всего, величины делятся на реальные и идеальные.

Идеальной величиной является любое числовое значение. По существу это математическая абстракция, не связанная с каким-либо реальным объектом. Поэтому идеальные величины рассматриваются не в метрологии, а в математике.

Реальные величины делятся на физические и нефизические.

Нефизические величины вводят, определяют и изучают в информатике, общественных, экономических и гуманитарных научных дисциплинах (например, в социологии, лингвистике). Примерами нефизических величин являются количество информации в битах, рашер финансового капитала в $, различные рейтинги, определяемые путем социологических опросов.

Физические величины, рассматриваемые в метрологии, являются свойствами материальных объектов, процессов и явлений. В отличие от нефизических, они объективно, независимо от желания человека существуют в окружающем нас материальном мире.

Физические величины по способу количественного оценивания разделяют на измеряемые и оцениваемые.

Отличительной особенностью измерений является наличие средства измерений — специального технического средства, хранящего размер единицы, с помощью которого определяется значение величины. К оцениванию относят, прежде всего, экспертные и органолептические (с помощью органов чувств человека) оценки величин, такие, например, как определение расстояния «на глаз». Здесь нет технического средства, хранящего размер единицы, поэтому нет и уверенности в требуемой точности полученной оценки. Размер длины, который человек может хранить в своем сознании, у разных людей существенно различается, а у одного человека подвергается изменениям в зависимости от его психофизического состояния. Следовательно, он неточен и ненадежен, нет гарантий объективности результата оценивания. Такие гарантии может дать только применение технического средства, лишенного человеческих недостатков. Именно поэтому измерения являются высшей формой количественного оценивания величин.

История развития метрологии показывает, что все физические величины проходят в принципе одинаковый путь. После открытия и идентификации нового свойства и определения физической величины сначала разрабатывается способ ее количественного оценивания, чатом, по мере накопления знаний, оценивание заменяют косвенными измерениями. Далее создают меры и методы прямых измерений чтой величины, на основе которых создается система метрологического обеспечения этого нового вида измерений. Например, этот Путь прошли измерения цвета: от книги — атласа цветов к виду измерений — колориметрии, охватывающей средства и методы измерений, и их метрологическому обеспечению. Аналогичный путь Прошли акустические измерения и измерения солености. Очевидно, Что и для многих других физических величин, количественное оценивание которых в настоящее время осуществляют экспертным или органолептическим способом, в будущем будут созданы методы Измерений, и они перейдут в категорию измеряемых величин.

Приведенный анализ позволяет провести простую границу между измеряемыми и оцениваемыми величинами: измеряемые величины — это такие физические величины, методы измерений которых уже созданы, оцениваемые — такие, методы измерений которых пока еще не созданы.

ШКАЛА ФИЗИЧЕСКОЙ ВЕЛИЧИНЫ— принятая по соглашению последовательность значений, присваиваемых физ. величине по мере её возрастания (или убывания). Обычно эта последовательность определяется принятым методом измерений величины. Примеры: температурные шкалы, шкалы твёрдости

4. Метрологические средства измерений. Меры длины. ПКМД: конструкция, разновидности, классы точности. Наборы принадлежностей для ПКМД. Составление блока. Условное обозначение в НД

Метрологическое средство измерения – это средство измерения, предназначенное для метрологических целей: воспроизведения единицы и ее хранения или передачи размера единицы рабочим средствам измерения. К метрологическим средствам измерения относятся эталоны, образцовые средства измерения, поверочные установки, стандартные образцы.

По уровню стандартизации различают стандартизованные и нестандартизованнные средства измерения.

Стандартизованными считаются средства измерения, изготовленные в соответствии с требованиями государственного стандарта и соответствующие техническим характеристикам установленного типа средств измерения, полученным на основании государственных испытаний, внесенные в Государственный реестр средств измерений.

Нестандартизованные – уникальные средства измерения, предназначенные для специальной измерительной задачи, в стандартизации требований к которым нет необходимости. Они не подвергаются государственным испытаниям, а подлежат метрологической аттестации. Высшим звеном в метрологической передаче размеров единиц являются эталоны.

Концевая мера длины (КМД, меры концевые плоскопараллельные, плитки Иогансона) — образцовая мера длины (эталон) от 0,5 до 1000 мм, выполненная в форме прямоугольного параллелепипеда или круглого цилиндра, с нормируемым размером между измерительными плоскостями.

Плоскопараллельные концевые меры длины (ПКМД) предназначены для использования в качестве:

– рабочих мер для регулировки и настройки показывающих измерительных приборов, для непосредственного измерения линейных размеров изделий, для выполнения точных разметочных работ;

– образцовых мер для воспроизведения и передачи размера единицы длины от первичного эталона концевым мерам меньшей точности и для поверки и градуировки измерительных приборов (ГОСТ 9038-90).

Концевые меры выполняют в виде прямоугольных металлических брусков с двумя плоскими взаимно параллельными измерительными поверхностями, имеющими различные размеры. Эти размеры являются номинальными размерами плитки.

Концевые меры изготавливают из высококачественной стали или твердого сплава (рисунок 1). Рабочие поверхности имеют высокое качество отделки (Rz < 0,063 мкм). Шероховатость этих поверхностей настолько мала, что обеспечивает притираемость – способность прочно сцепляться друг с другом при прикладывании или надвигании одной меры на другую.

Нормируемые параметры концевой меры:

– длина – длина перпендикуляра, опущенного из данной точки измерительной поверхности концевой меры на ее противоположную измерительную поверхность;

– отклонение длины от номинальной – наибольшая по абсолютному значению разность между длиной концевой меры в любой точке и номинальной длиной концевой меры;

– отклонение от плоскостности и параллельности – разность между наибольшей и наименьшей длинами концевой меры.

Методы нормирования точности концевых мер длины

Метод классов точности. Класс точности – это ряды допусков на изготовление действительных размеров ПКМД в зависимости от величины номинального размера. Класс точности меры показывает, какое отклонение имеет действительный размер меры от ее номинального размера и допускаемое отклонение от плоскостности и параллельности. Согласно ГОСТ 9038-90 концевые меры длины изготавливают пяти классов точности: 00, 0; 1; 2; 3 (в порядке убывания точности). Класс точности присваивается каждой мере при контроле годности ее изготовления и при проверке ее состояния в процессе эксплуатации. Класс точности указывают для рабочих ПКМД.

Метод разрядов. Разряды – это ряды величин погрешностей измерения, допускаемые при аттестации ПКМД. Разряд концевых мер длины показывает, с какой погрешностью измерения производится аттестация действительного размера длины концевой меры. Установлены следующие разряды точности ПКМД – 1, 2, 3, 4 (в порядке убывания точности). Разряд указывают для образцовых ПКМД.

Условное обозначение концевых мер длины

1. Набор № 2 концевых мер из стали класса точности 1:

Концевые меры 1-Н2 ГОСТ 9038-90;

2. Набор № 3 концевых мер из твердого сплава класса точности 2:

Концевые меры 2-Н3-Т ГОСТ 9038-90;

3. Концевая мера длиной 1,49 мм из стали класса точности 3:

Концевая мера 3-1,49 ГОСТ 9038- 90.

Принадлежности к концевым мерам (ГОСТ 4119-76)

Предназначены для составления блоков концевых мер с целью обеспечения удобного пользования ими при измерении размеров и выполнении разметочных работ. В комплект принадлежностей к ПКМД входят: державки, основание, стяжки, сухари зажимные, плоскопараллельные боковики, радиусные боковики, центровой боковик, чертильный боковик, трехгранная линейка.

Щупы – предназначены для определения величины зазора между близко расположенными поверхностями. Щупы представляют собой набор стальных пластин определенной толщины

Выпускаемые щупы имеют номинальные размеры 0,02 … 1,0 мм с градацией через 0,01 и 0,05 мм.

Для определения величины зазора подбирают один или несколько щупов и помещают между проверяемыми поверхностями (рисунок 3). При измерении щуп должен перемещаться в зазоре с небольшим усилием, т.е. не должен проваливаться в зазор и перемещаться свободно.

Величина зазора определяется суммарной толщиной набора пластин щупа, полностью вошедших в зазор по всей длине.

5. Этапы развития метрологии. Особенности современного этапа развития метрологии

В глубокой древности люди имели дело с мерами и весами, употребляя для этого подручные средства. До сих пор используются такие природные единицы, как карат при оценке драгоценных камней, что означает “горошина”; гран в фармацевтической промышленности – “зерно”, а также антропометрические единицы – дюйм (палец), фут (ступня), вершок (длина фаланги указательного пальца) и др. Существуют и измерители, связанные с человеческой деятельностью, например верста (от “вертеть”, “поворачивать плуг”, т.е. длина борозды).

Наименования единиц и их размеры соответствовали возможности осуществления измерений, не прибегая к специальным устройствам, за исключением, пожалуй, минуты (происходящей от слова “мина”) – единицы измерения продолжительности времени в Древнем Вавилоне с использованием водяных часов.

Однако, учитывая существенную степень различия антропологических характеристик, такие единицы приводили к большим погрешностям измерения. Поэтому еще в глубокой древности люди стали задумываться о соблюдении единства. Так, в городе-государстве Херсонесе Таврическом со второй половины IV в. до н.э. был введен институт магистратов, которые присматривали за соблюдением мер и регулировали их, а с последней четверти того же столетия – институт астиномов, которые клеймили контрольные гири, мерную посуду и черепицу после проверки на соответствие эталонам. В качестве эталонов использовались изделия из камня.

Эталоны применялись и в Древнем Египте при строительстве пирамид. Любые символьные изображения (цифры, ноты, знаки) тоже могли рассматриваться как примеры стандартизации, появившейся несколько тысяч лет назад. Попытки законодательной унификации и стандартизации мер и весов осуществлялись еще правителями Египта, Китая, Рима.

Естественно, каждая система измерений характеризовалась особенностями как эпохальными, так и национальными. Поэтому, например, первые стандарты в России, введенные в эпоху правления Ивана Грозного (“печатные (медные) меры”), способствовали установлению единообразия мер только внутри страны. Развитие торговли с другими странами в XVII-XVIII вв. вызвало необходимость принятия Петром I ряда указов, направленных на разработку технических условий, проверку качества экспортируемого товара, а также согласование прототипов русских и иностранных (английских) мер. Этот факт можно рассматривать как начало гармонизации стандартов, мер и измерительных приборов в международном плане.

В 1842 г. было принято “Положение о мерах и весах”, которое послужило основой государственного перехода к обеспечению единства измерений. При Петербургском монетном дворе было создано первое государственное проверочное учреждение – Депо образцовых мер и весов. Его основными задачами являлись: хранение эталонов, составление таблиц русских и иностранных мер, изготовление образцовых мер на основе эталонов и доведение их до регионов страны.

В 1893 г. на базе Депо была образована Главная палата мер и весов, которую до 1907 г. возглавлял Д.И. Менделеев. Палата стала первым в России учреждением в области научных исследований метрологического профиля.

К тому моменту Россия подписала Международную метрологическую конвенцию, в соответствии с которой получила платиноиридиевые эталоны (Димов Ю.В. Метрология, стандартизация и сертификация: учебник для вузов. 2-е изд. – СПб.: Питер, 2006. С. 199). Это имело особое значение, так как полученные прототипы имели сопроводительные документы – сертификаты. И хотя сертификация как деятельность по официальной проверке и клеймению весов известна давно, термин “сертификат” появился в XIX в. Сертификат был выдан Международным бюро мер и весов на основе проведения сертификационных испытаний путем сравнения прототипов внутри группы, а также с международным прототипом, сличенным с архивным эталоном. Данную процедуру можно рассматривать как пример сертификации третьей стороной.

Метрическая система в России появилась только в 1918 г. Дальнейшее развитие метрологии в России связано с созданием служб и системы стандартизации. За годы советской власти были созданы сначала Бюро по стандартизации, а затем и Комитет по стандартизации. В 1954 г- руководство стандартизацией и метрологией стало единым на базе Комитета стандартов, мер и измерительных приборов при Совете Министров СССР, который в 1970 г. был преобразован в Государственный комитет Совета Министров СССР по стандартам (Госстандарт).

В соответствии с Указом Президента Российской Федерации от 20 мая 2004 г. преемником Госстандарта является Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии.

На современном этапе требования к сертификации, стандартизации и метрологии значительно увеличились. Большое значение придается созданию постоянной организационной основы для международного сотрудничества в данной сфере, необходимости проведения согласованной технической политики, обеспечению точности, достоверности и своевременности измерений, гармонизации отечественных и зарубежных стандартов.

Понятие “стандартизация” охватывает широкую область общественной деятельности, включающую в себя научные, технические, хозяйственные, экономические, юридические, эстетические, политические аспекты. Во всех странах развитие государственного хозяйства, повышение эффективности производства, улучшение качества продукции, рост жизненного уровня связаны с широким применением различных форм и методов стандартизации. Правильно организованная стандартизация способствует развитию специализации и кооперирования производства.

Стандартизация основывается на последних достижениях науки, техники и практического опыта и определяет прогрессивные, а также экономически оптимальные решения многих народнохозяйственных, отраслевых и внутрипроизводственных задач. Органически объединяя функциональные и прикладные науки, она способствует усилению их целенаправленности и быстрейшему внедрению научных достижений в практическую деятельность.

Кроме этого, стандартизация создает организационно-техническую основу изготовления высококачественной продукции, специализации и кооперирования производства, придает ему свойства самоорганизации.

Стандартизация – это самостоятельное направление в области сотрудничества между производителями и потребителями продукции, определяемого соглашениями о последовательном улучшении качества продукции, повышении надежности изделий при разумных ценах, обеспечении безопасности потребителя и защите окружающей среды, совместимости и взаимозаменяемости товаров.

Право предприятий на самостоятельность заставляет изучать, знать и применять в своей практике принятые во всем мире “правила игры”. Международное сотрудничество по любым направлениям и на любом уровне требует гармонизации этих правил с международными и национальными нормами.

6. Метрологические средства измерений. Меры длины. Штриховые меры длины: конструктивные разновидности, классы точности, условное обозначение в НД

Штриховые меры длины используются в качестве вторичных и рабочих эталонов, образцовых мер длины при поверке рабочих мер длины, в виде шкал измерительных устройств и станков, а также в инструментах для непосредственного измерения линейных размеров и расстояний.

Штриховые меры длины выпускают в виде брусков из металла и стекла, линеек, ленточных рулеток. В зависимости от условий аттестации штриховые меры длины могут быть 1 -, 2-и 3-го разрядов.

В качестве измерительных средств используются концевые и штриховые меры длины, щупы, штангенинструменты, микрометры, рычажно-механические, электрические и оптические приборы. Кроме перечисленных приборов, применяется ряд специальных контрольных приборов. Штриховыми мерами называются меры, у которых размер, выраженный в определенных единицах, а также размер их дробных частей, определяется расстоянием между осями двух соответствующих штрихов мер. К ним относятся брусковые штриховые меры, измерительные линейки и др.

В настоящее время в качестве эталонного штрихового метра принят Международный прототип — эталонная штриховая пластинка Х-образного сечения. Такая форма обеспечивает наименьшую массу при максимальной жесткости. На средней нейтральной плоскости — в зоне минимальной деформации — с обеих концов на полированных площадках нанесены три вертикальных штриха с интервалами 0,5 мм. Длина 1 м определяется расстоянием между осями средних штрихов при температуре 0°С. Перпендикулярно этим штрихам вдоль оси меры нанесены два штриха на расстоянии 0,2 мм друг от друга.

Пример условного обозначения брусковой штриховой меры длины типа IA, класса точности 0, номинальной длины 1000 мм:

Штриховая мера длины IA-0-1000 ГОСТ 12069-90

1.1.2. Отметки шкалы (штрихи) должны быть нанесены у штриховых мер типов IA и IБ - на поверхности, совпадающей с нейтральной плоскостью, у мер типов IIА, IIБ, IIB, IIIA, IIIБ и IIIB - на верхней поверхности, у мер типа IV - на боковой поверхности

1.1.3. Штриховые меры должны изготавливаться однозначными или многозначными.

Однозначная штриховая мера - мера, имеющая два штриха, расстояние между которыми определяет длину шкалы меры.

Многозначная штриховая мера - мера, имеющая ряд штрихов, нанесенных через определенные интервалы по всей длине меры или на отдельных ее участках.

Значение длины интервала штриховой меры определяется кратчайшим расстоянием между осями штрихов шкалы.

1.1.4. Многозначные штриховые меры должны изготавливаться с дециметровыми, сантиметровыми или миллиметровыми интервалами. Допускается изготовление мер с интервалами 0,1·ГОСТ 12069-90 Меры длины штриховые брусковые. Технические условия мм на всей длине или на отдельных ее участках, где ГОСТ 12069-90 Меры длины штриховые брусковые. Технические условия - целое число, и с интервалами 0,25 мм.

7. Измерение физической величины. Классификация видов и методов измерений

Измерение - процесс нахождения значения физической величины опытным путем с помощью средств измерения.

Результатом процесса является значение физической величины Q = qU , где q - числовое значение физической величины в принятых единицах; U - единица физической величины. Значение физической величины Q, найденное при измерении, называют действительным.

Принцип измерений - физическое явление или совокупность физических явлений, положенных в основу измерений. Например, измерение массы тела при помощи взвешивания с использованием силы тяжести, пропорциональной массе, измерение температуры с использованием термоэлектрического эффекта.

Метод измерений - совокупность приемов использования принципов и средств измерений.

Средствами измерений (СИ) являются используемые технические средства, имеющие нормированные метрологические свойства.

Существует различные виды измерений. Классификацию видов измерения проводят, исходя из характера зависимости измеряемой величины от времени, вида уравнения измерений, условий, определяющих точность результата измерений и способов выражения этих результатов.

•По характеру зависимости измеряемой величины от времени измерения выделяют статические и динамические измерения.

Статические - это измерения, при которых измеряемая величина остается постоянной во времени. Такими измерениями являются, например, измерения размеров изделия, величины постоянного давления, температуры и др.

Динамические - это измерения, в процессе которых измеряемая величина изменяется во времени, например, измерение давления и температуры при сжатии газа в цилиндре двигателя.

•По способу получения результатов, определяемому видом уравнения измерений, выделяют прямые, косвенные, совокупные и совместные измерения.

Прямые - это измерения, при которых искомое значение физической величины находят непосредственно из опытных данных. Прямые измерения можно выразить формулой Q = X, где Q - искомое значение измеряемой величины, а X - значение, непосредственно получаемое из опытных данных. Примерами таких измерений являются: измерение длины линейкой или рулеткой, измерение диаметра штангенциркулем или микрометром, измерение угла угломером, измерение температуры термометром и т.п.

Косвенные - это измерения, при которых значение величины определяют на основании известной зависимости между искомой величиной и величинами, значения которых находят прямыми измерениями. Таким образом, значение измеряемой величины вычисляют по формуле Q = F(x1, x2 ... xN), где Q - искомое значение измеряемой величины; F - известная функциональная зависимость, x1, x2, … , xN - значения величин, полученные прямыми измерениями. Примеры косвенных измерений: определение объема тела по прямым измерениям его геометрических размеров, нахождение удельного электрического сопротивления проводника по его сопротивлению, длине и площади поперечного сечения, измерение среднего диаметра резьбы методом трёх проволочек и т.д. Косвенные измерения широко распространены в тех случаях, когда искомую величину невозможно или слишком сложно измерить прямым измерением. Встречаются случаи, когда величину можно измерить только косвенным путём, например размеры астрономического или внутриатомного порядка.

Совокупные - это такие измерения, при которых значения измеряемых величин определяют по результатам повторных измерений одной или нескольких одноименных величин при различных сочетаниях мер или этих величин. Значение искомой величины определяют решением системы уравнений, составляемых по результатам нескольких прямых измерений. Примером совокупных измерений является определение массы отдельных гирь набора, т.е. проведение калибровки по известной массе одной из них и по результатам прямых измерений и сравнения масс различных сочетаний гирь. Рассмотрим пример совокупных измерений, который заключается в проведении калибровки разновеса, состоящего из гирь массой 1, 2, 2*, 5, 10 и 20 кг. Ряд гирь (кроме 2*) представляет собой образцовые массы разного размера. Звездочкой отмечена гиря, имеющая значение, отличное от точного значения 2 кг. Калибровка состоит в определении массы каждой гири по одной образцовой гире, например по гире массой 1 кг. Меняя комбинацию гирь, проведем измерения. Составим уравнения, где цифрами обозначим массу отдельных гирь, например 1обр обозначает массу образцовой гири в 1 кг, тогда: 1 = 1обр + a; 1 + 1обр = 2 + b; 2* = 2 + c; 1 + 2 + 2* = 5 + d и т.д. Дополнительные грузы, которые необходимо прибавлять к массе гири указанной в правой части уравнения или отнимать от неё для уравновешивания весов, обозначены a, b, c, d . Решив эту систему уравнений, можно определить значение массы каждой гири.

Совместные - это измерения, производимые одновременно двух или нескольких разноименных величин для нахождения функциональной зависимости между ними. Примерами совместных измерений являются определение длины стержня в зависимости от его температуры или зависимости электрического сопротивления проводника от давления и температуры.

•По условиям, определяющим точность результата, измерения делятся на три класса.

1. Измерения максимально возможной точности, достижимой при существующем уровне техники. В этот класс включены все высокоточные измерения и в первую очередь эталонные измерения, связанные с максимально возможной точностью воспроизведения установленных единиц физических величин. Сюда относятся также измерения физических констант, прежде всего универсальных, например измерение абсолютного значения ускорения свободного падения.

2. Контрольно-поверочные измерения, погрешность которых с определенной вероятностью не должна превышать некоторого заданного значения. В этот класс включены измерения, выполняемые лабораториями государственного контроля (надзора) за соблюдением требований технических регламентов, а также состоянием измерительной техники и заводскими измерительными лабораториями. Эти измерения гарантируют погрешность результата с определенной вероятностью, не превышающей некоторого, заранее заданного значения.

3. Технические измерения, в которых погрешность результата определяется характеристиками средств измерений. Примерами технических измерений являются измерения, выполняемые в процессе производства на промышленных предприятиях, в сфере услуг и др.

•В зависимости от способа выражения результатов измерений различают абсолютные и относительные измерения.

Абсолютными называют измерения, которые основаны на прямых измерениях одной или нескольких основных величин или на использовании значений физических констант. Примерами абсолютных измерений являются: определение длины в метрах, силы электрического тока в амперах, ускорения свободного падения в метрах на секунду в квадрате.

Относительными называют измерения, при которых искомую величину сравнивают с одноименной величиной, играющей роль единицы или принятой за исходную. Примерами относительных измерений являются: измерение диаметра обечайки по числу оборотов мерного ролика, измерение относительной влажности воздуха, определяемой как отношение количества водяных паров в 1 куб.м воздуха к количеству водяных паров, которое насыщает 1 куб.м воздуха при данной температуре.

•В зависимости от способа определения значений искомых величин различают два основных метода измерений метод непосредственной оценки и метод сравнения с мерой.

Метод непосредственной оценки - метод измерения, при котором значение величины определяют непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора прямого действия. Примерами таких измерений являются: измерение длины с помощью линейки, размеров деталей микрометром, угломером, давления манометром и т. д.

Метод сравнения с мерой - метод измерения, при котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой. Например, для измерения диаметра калибра оптиметр устанавливают на нуль по блоку концевых мер длины, а результат измерения получают по показанию стрелки оптиметра, являющегося отклонением от нуля. Таким образом, измеряемая величина сравнивается с размером блока концевых мер.Существуют несколько разновидностей метода сравнения:

а) метод противопоставления, при котором измеряемая величина и величина, воспроизводимая мерой, одновременно воздействуют на прибор сравнения, позволяющий установить соотношение между этими величинами, например измерение сопротивления по мостовой схеме с включением в диагональ моста показывающего прибора;

б) дифференциальный метод, при котором измеряемую величину сравнивают с известной величиной, воспроизводимой мерой. Этим методом, например, определяют отклонение контролируемого диаметра детали на оптиметре после его настройки на нуль по блоку концевых мер длины;

в) нулевой метод - также разновидность метода сравнения с мерой, при котором результирующий эффект воздействия величин на прибор сравнения доводят до нуля. Этим методом измеряют электрическое сопротивление по схеме моста с полным его уравновешиванием;

г) при методе совпадений разность между измеряемой величиной и величиной, воспроизводимой мерой, определяют, используя совпадения отметок шкал или периодических сигналов. Например, при измерении штангенциркулем используют совпадение отметок основной и нониусной шкал.

•В зависимости от способа получения измерительной информации, измерения могут быть контактными и бесконтактными.

• В зависимости от типа, применяемых измерительных средств, различают инструментальный, экспертный, эвристический и органолептический методы измерений.

Инструментальный метод основан на использовании специальных технических средств, в том числе автоматизированных и автоматических.

Экспертный метод оценки основан на использовании суждений группы специалистов.

Эвристические методы оценки основаны на интуиции.

Органолептические методы оценки основаны на использовании органов чувств человека. Оценка состояния объекта может проводиться поэлементными и комплексными измерениями. Поэлементный метод характеризуется измерением каждого параметра изделия в отдельности. Например, эксцентриситета, овальности, огранки цилиндрического вала. Комплексный метод характеризуется измерением суммарного показателя качества, на который оказывают влияние отдельные его составляющие. Например, измерение радиального биения цилиндрической детали, на которое влияют эксцентриситет, овальность и др.; контроль положения профиля по предельным контурам и т. п.

8. Метрологические средства измерений. Угловые меры: типоразмеры, классы точности, условное обозначение в НД. Способы проверки углов с помощью угловых мер

Угловые меры служат для проверки углов калибров, шаблонов, установки угломерных инструментов и проверки точных деталей. Как и плоскопараллельные меры длины, угловые меры являются исходными средствами проверки и измерения размеров детали. Они комплектуются в отдельные наборы по нескольку штук, имеют треугольную и четырехугольную форму и соответственно один и четыре рабочих угла. Рабочие поверхности угловых мер доведены до высокого класса чистоты и обладают способностью притираться при наборе их в угловые блоки

Угловые меры изготавливают из стали марок X; ХГ; ШХ15, а также из оптического стекла К8 и ЛК7 или из плавленого кварца.

9. Измерения физических величин. Области и виды измерений. Разница понятий: измерение, испытание и контроль

Испытания — экспериментальное определение количественных и (или) качественных характеристик свойств объекта испытаний как результата воздействия на него, при его функционировании, при моделировании объекта и (или) воздействия.

Измерение — совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, обеспечивающих нахождение соотношения (в явном или неявном виде) измеряемой величины с ее единицей и получение значения этой величины (рекомендации по метрологии Российской Федерации РМГ 29-99).

Технический контроль —

проверка соответствия объекта установленным техническим требованиям

Измерение может быть как частью промежуточного преобразования в процессе контроля, так и окончательным этапом получения информации при испытании. Испытание же является этапом получения первичной информации в процессе контроля. Испытания это, как правило, нахождение механических, физических или иных характеристик материала или продукции при помощи измерений при действии силовых, температурных и др. факторов. Измерения, как правило, проводятся в т.н., нормальных условиях (т.е. температура 20С, определенное давление, влажность и т.д.). Разность между Измерениями и контролем заключается в полученных результатах. При измерении результат количественный (это размер в определенных единицах), при контроле качественный, «годно» или «негодно».

по точности средствами измерений в одних и тех же условиях с одинаковой тщательностью.

Однократное измерение – измерение, выполненное один раз.

Многократное измерение – измерение физической величины одного и того же размера, результат которого получен из нескольких следующих друг за другом измерений, т.е. состоящее из ряда однократных измерений.

Прямое измерение – измерение, при котором искомое значение получают непосредственно из результатов измерения. Например, измерение диаметра вала штангенциркулем.

Косвенное измерение – определение искомого значения физической величины на основании результатов прямых измерений других физических величин, функционально связанных с искомой величиной. Пример: определение площади по измеренному значению ее диаметра.

Абсолютное измерение – измерение при котором по шкале средства измерения определяется искомая величина.

Относительное измерение – это измерение отклонения величины, от какой-то заранее известной величины. Абсолютные и относительные измерения – всегда прямые.

Контактное измерение – это измерение величины, когда между наконечником средства измерения и объектом измерения имеется физический контакт.

Бесконтактное измерение – это измерение величины, когда между наконечником средства измерения и объектом измерения нет физического контакта. Пример: измерение на измерительном микроскопе изображения детали, измерение пневматическим длинномером, измерение глубины эхолотом и др.

Совокупные измерения – одновременное измерение нескольких одноименных величин в различных сочетаниях, при этом искомые значения величин получают из решения системы уравнений. Пример: вес нетто товара определяют взвешиванием его в таре и повторным взвешиванием тары без товара, с последующим вычитанием.

Совместные измерения – проводимые одновременно измерения разноименных величин для определения зависимости между ними. Пример: определяется пройденное автомобилем расстояние и время для расчета средней скорости движения.

По способу получения числового значения измеряемой величины все измерения можно разделить на: прямые и косвенные.

Прямыми называют измерения, при котором искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных. Простейшими примерами прямых измерений являются измерения длины линейкой, температуры—термометром, объема жидкости—мерником, электрического напряжения — вольтметром и т. д. Прямые измерения — основа более сложных видов измерений.

Косвенными называют измерения, результат которых определяют на основании прямых измерений величин, связанных с измеряемой величиной известной зависимостью. Например, объем прямоугольного параллелепипеда можно определить по результатам прямых измерений длины в трех взаимно перпендикулярных направлениях; электрическое сопротивление—по результатам измерений падения напряжения и силы тока и т. п.

Находить значения некоторых величин легче и проще путем косвенных измерений, чем путем прямых. Иногда прямые измерения практически невозможно осуществить. Нельзя, например, измерить плотность твердого тела, определяемую обычно по результатам измерений объема и массы.

Косвенные измерения некоторых величин позволяют получить значительно более точные результаты, чем прямые измерения.

По способу получения результата измерения можно разделить на абсолютные и относительные.

Абсолютный способ измерения дает окончательный результат по шкале измерительного прибора, например, при измерении линейкой и др.

Относительный способ измерения получается путем складывания результата полученного по шкале измерительного прибора и значения эталона (например, концевой меры) по которому настраивался измерительный прибор.

По способу взаимодействия измерительного прибора и детали измерения делят на контактные и бесконтактные.

Контактные измерения подразумевают физический контакт между измерительным наконечником прибора и деталью (например измерение штангенциркулем, микрометром и т.п.).

Бесконтактные измерения осуществляются без контакта между измерительным наконечником прибора и деталью (например, измерение на микроскопе, пневматическим прибором, цифровой камерой и т.п.)

10. Метрологические средства измерений. Стандартные образцы и аттестованные смеси: назначение, виды

стандартный образец (СО) является средством измерений в виде определенного количества вещества (материала), предназначенным для воспроизведения и хранения размеров величин, характеризующих свойства этого вещества (материала), значения которых установлены в результате метрологической аттестации, используемым для передачи размера единицы при поверке, калибровке, градуировке средств измерений, аттестации методик выполнения измерений и утвержденным в качестве стандартного образца в установленном порядке. подразделяют по уровню утверждения и по месту в схеме передачи размера единиц

соответствии с уровнем утверждения подразделяют на категории:

•государственный СО (ГСО) - СО, утвержденный и зарегистрированный в соответствии с требованиями ГОСТ 8.315;

•отраслевой СО (ОСО) - СО, утвержденный и зарегистрированный в соответствии с требованиями отраслевых документов Росатома;

•СО предприятий - юридических лиц (СОП) - СО, утвержденный и зарегистрированный в порядке, установленном на предприятии, с учетом требований отраслевых документов.

СО в зависимости от их места в схеме передачи размера единиц аттестуемых характеристик подразделяют на СО 1, 2 и 3-го классов.

СО 1-го класса, как правило, представляют собой ЯМ в делимой форме. Эти СО должны быть изготовлены из ЯМ с максимально достижимой степенью однородности и иметь наименьшую погрешность из всех утвержденных аналогичных типов СО. Материал данных СО должен иметь минимально возможное количество влияющих на результаты измерений факторов (высокая степень очистки, искусственная смесь особо чистых веществ и т.п.). СО 2-го класса могут представлять собой ЯМ как в делимой, так и в неделимой форме. Материал этих СО 2-го класса по составу должен соответствовать подлежащему учету и контролю ЯМ и иметь максимально достижимую степень однородности. Погрешность аттестованных значений СО 2-го класса не должна превышать погрешность аттестованных значений СО 1-го класса более, чем в пять раз. СО 3-го класса представляют собой ЯМ в неделимой форме, изготовленные, как правило, в виде учетных единиц или ЯМ в делимой форме, если они не удовлетворяют требованиям для СО 2-го класса. По составу и однородности они должны соответствовать учетным единицам. Погрешность аттестованных значений СО 3-го класса не должна превышать одной трети погрешности методики выполнения измерений, для использования в которой они предназначены.

СО 1-го класса присваивают категорию ГСО, СО 2-го класса - категорию ОСО, СО 3-го класса - категорию СОП. СО 3-го класса, предназначенные для учетных измерений неразрушающими методами, должны иметь категорию ОСО.

В зависимости от категории СО применяют для следующих видов измерений (ГОСТ Р 8.609):

•ГСО применяют для проверочных измерений;

•ОСО применяют для учетных и подтверждающих измерений;

•СОП применяют для подтверждающих измерений.

В соответствии с ОСТ 95 10571 при измерениях в целях учета и контроля ЯМ могут использоваться стандартные образцы всех трех категорий:

•ГСО предназначены для применения в МИ любого уровня утверждения;

•ОСО предназначены для применения в МИ отраслевого уровня и уровня предприятия;

•СОП предназначены для применения в МИ уровня предприятия.

В зависимости от класса СО применяют в следующих случаях:

•СО 1-го класса применяют для передачи размера аттестуемых характеристик СО 2-го и 3-го классов и для аттестации прецизионных и арбитражных методик выполнения измерений;

•СО 2-го класса применяют для передачи размера аттестуемых характеристик СО 3-го класса; поверки, калибровки, градуировки средств измерений; метрологической аттестации методик выполнения учетных и подтверждающих измерений;

•СО 3-го класса применяют для градуировки средств измерений; метрологической аттестации методик выполнения подтверждающих измерений; контроля качества выполнения измерений в процессе их применения в соответствии с установленными в методиках алгоритмами; измерений методом сравнения. (Для указанных целей могут быть применены СО 2-го класса).

Применение СО в соответствии с их назначением осуществляют согласно требованиям, установленным: программами измерений для зон баланса ЯМ; документами на методики измерений; документами на методики поверки, калибровки, градуировки средств измерений; технологическими и конструкторскими документами на процессы контроля ЯМ. Порядок применения конкретного СО должен быть изложен в инструкции по применению данных СО, если он не оговорен с достаточной полнотой в вышеуказанных документах.

К применению в системе измерений ЯМ для поверки, градуировки СИ, контроля точности методик (методов) измерений в соответствии с установленными в них алгоритмами, а также для метрологического контроля других видов допускаются СО категорий "межгосударственный стандартный образец" и "государственный стандартный образец" по ГОСТ 8.315. При отсутствии в государственном реестре СО категорий "межгосударственный стандартный образец" и "государственный стандартный образец" допускается применение в указанных целях СО, разработанных согласно ГОСТ Р 8.609.

Аттестованная смесь веществ (аттестованная смесь - АС): Смесь двух и более веществ (материалов), приготовленная по документированной методике, с установленными в результате аттестации по расчетно-экспериментальной процедуре приготовления значениями величин, характеризующих состав смеси.

1 АС по метрологическому назначению выполняют функции СО состава веществ.

2 АС может представлять собой смесь газов, раствор, суспензию и т.п.

3 Методику приготовления АС обычно устанавливают нормативным документом.

4 АС не подлежит серийному производству. Как правило, АС готовят на месте применения..

11. Измерение физической величины. Характеристики измерений. Качество измерений

Измерениеявляется важнейшим понятием в метрологии. Это организованное действие человека, выполняемое для количествен-ного познания свойств физического объекта с помощью определения опытным путем значения какой-либо физической величины [20].

Существует несколько видов измерений. При их классификации обычно исходят из характера зависимости измеряемой величины от времени, вида уравнения измерений, условий, определяющих точность результата измерений и способов выражения этих результатов.

По характеру зависимости измеряемой величины от времени измерения разделяются на

• статические, при которых измеряемая величина остается постоянной во времени;

• динамические, в процессе которых измеряемая величина изменяется и является непостоянной во времени.

Статическими измерениями являются, например, измерения размеров тела, постоянного давления, динамическими - измерения пульсирующих давлений, вибраций.

По способу получения результатов измерений их разделяют на

• прямые;

• косвенные;

• совокупные;

• совместные.

Прямые- это измерения, при которых искомое значение физической величины находят непосредственно из опытных данных. Прямые измерения можно выразить формулой, где- искомое значение измеряемой величины, а- значение, непосредственно получаемое из опытных данных.

При прямых измерениях экспериментальным операциям подвергают измеряемую величину, которую сравнивают с мерой непосредственно или же с помощью измерительных приборов, градуированных в требуемых единицах. Примерами прямых служат измерения длины тела линейкой, массы при помощи весов и др. Прямые измерения широко применяются в машиностроении, а также при контроле технологических процессов (измерение давления, температуры и др.).

Косвенные- это измерения, при которых искомую величину определяют на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям, т.е. измеряют не собственно определяемую величину, а другие, функционально с ней связанные. Значение измеряемой величины находят путем вычисления по формуле, где- искомое значение косвенно измеряемой величины;- функциональная зависимость, которая заранее известна,- значения величин, измеренных прямым способом.

Примеры косвенных измерений: определение объема тела по прямым измерениям его геометрических размеров, нахождение удельного электрического сопротивления проводника по его сопротивлению, длине и площади поперечного сечения.

Косвенные измерения широко распространены в тех случаях, когда искомую величину невозможно или слишком сложно измерить непосредственно или когда прямое измерение дает менее точный результат. Роль их особенно велика при измерении величин, недоступных непосредственному экспериментальному сравнению, например размеров астрономического или внутриатомного порядка.

Совокупные- это производимые одновременно измерения нескольких одноименных величин, при которых искомую определяют решением системы уравнений, получаемых при пря-мых измерениях различных сочетаний этих величин.

Примером совокупных измерений является определение массы отдельных гирь набора (калибровка по известной массе одной из них и по результатам прямых сравнений масс различных сочетаний гирь).

Совместные- это производимые одновременно измерения двух или нескольких не одноименных величин для нахождения зависимостей между ними.

В качестве примера можно назвать измерение электрического сопротивления при 20⁰С и температурных коэффициентов измерительного резистора по данным прямых измерений его сопротивления при различных температурах.

По условиям, определяющим точность результата, измерения делятся на три класса:

1. Измерения максимально возможной точности, достижимой при существующем уровне техники.

К ним относятся в первую очередь эталонные измерения, связанные с максимально возможной точностью воспроизведения установленных единиц физических величин, и, кроме того, измерения физических констант, прежде всего универсальных (например абсолютного значения ускорения свободного падения, гиромагнитного отношения протона и др.).

К этому же классу относятся и некоторые специальные изме-рения, требующие высокой точности.

2. Контрольно-поверочные измерения, погрешность которых с определенной вероятностью не должна превышать некоторого заданного значения.

К ним относятся измерения, выполняемые лабораториями государственного надзора за внедрением и соблюдением стандартов и состоянием измерительной техники и заводскими измерительными лабораториями, которые гарантируют погрешность результата с определенной вероятностью, не превышающей некоторого, заранее заданного значения.

3. Технические измерения, в которых погрешность результата определяется характеристиками средств измерений.

Примерами технических измерений являются измерения, выполняемые в процессе производства на машиностроительных предприятиях, на щитах распределительных устройств электрических станций и др.

По способу выражения результатов измерений различают абсолютные и относительные измерения.

Абсолютныминазываются измерения, которые основаны на прямых измерениях одной или нескольких основных величин или на использовании значений физических констант.

Примером абсолютных измерений может служить определение длины в метрах, силы электрического тока в амперах, ускорения свободного падения в метрах на секунду в квадрате.

Относительныминазываются измерения отношения величины к одноименной величине, играющей роль единицы, или измерения величины по отношению к одноименной величине, принимаемой за исходную.

В качестве примера относительных измерений можно привести измерение относительной влажности воздуха, определяемой как отношение количества водяных паров в 1 м³воздуха к количеству водяных паров, которое насыщает 1 м³воздуха при данной температуре.

Основными характеристиками измерений являются: принцип измерений, метод измерений, погрешность, точность, правильность и достоверность.

Принцип измерений- физическое явление или совокупность физических явлений, положенных в основу измерений. Например, измерение массы тела при помощи взвешивания с использованием силы тяжести, пропорциональной массе, измерение температуры с использованием термоэлектрического эффекта.

Метод измерений- совокупность приемов использования принципов и средств измерений. Средствами измерений являются используемые технические средства, имеющие нормированные метрологические свойства.

Погрешность измерений - разность между полученным при измерении X'и истиннымQзначениями измеряемой величины:

Погрешность вызывается несовершенством методов и средств измерений, непостоянством условий наблюдения, а так-же недостаточным опытом наблюдателя или особенностями его органов чувств.

Точность измерений- это характеристика измерений, отражающая близость их результатов к истинному значению измеряемой величины.

Количественно точность можно выразить величиной, обратной модулю относительной погрешности:

Например, если погрешность измерений равна , то точность равна.

Правильность измеренияопределяется как качество измерения, отражающее близость к нулю систематических погрешностей результатов (т.е. таких погрешностей, которые остаются постоян-ными или закономерно изменяются при повторных измерениях одной и той же величины). Правильность измерений зависит, в част-ности, от того, насколько действительный размер единицы, в ко-торой выполнено измерение, отличается от ее истинного размера (по определению), т.е. от того, в какой степени были правильны (верны) средства измерений, использованные для данного вида измерений.

Важнейшей характеристикой качества измерений является их достоверность; она характеризует доверие к результатам измерений и делит их на две категории: достоверные и недостоверные, в зависимости от того, известны или неизвестны вероятностные характеристики их отклонений от истинных значений соответствующих величин. Результаты измерений, достоверность которых неизвестна, не представляют ценности и в ряде случаев могут служить источником дезинформации.

Наличие погрешности ограничивает достоверность измерений, т.е. вносит ограничение в число достоверных значащих цифр числового значения измеряемой величины и определяет точность измерений.

12. Рабочие средства измерений. Средства контроля валов и отверстий: конструктивные особенности, виды, типы. Примеры обозначения в НД

Для контроля диаметров (валов наиболее часто используют гладкие предельные калибры-скобы. Контроль больших размеров или размеров, недоступных для стандартных калибров, производят специальными калибрами-скобами. Контроль валов скобами требует малых затрат времени, отличается простотой и надежностью. Его используют как для контроля деталей, снятых со станка, так и для контроля деталей непосредственно на станке (но обязательно при полной остановке вращательного движения), например, при снятии пробных стружек, при контроле размеров длинных валов и др.

.При контроле валов скобами следует учитывать, что достоверность результата измерения будет убывать с увеличением размера -скобы. Дело в том, что при изготовлении скоб большого размера стремятся уменьшать их массу, что, естественно, приводит к снижению жесткости скобы. Свободный размер такой скобы (т. е. размер между измерительными поверхностями в свободном состоянии, когда на скобу не действуют внешние силы) будет отличаться от рабочего размера (размера контрольного вала, на который скоба «входит» под действием -собственного веса). Для жестких скоб с размерами более 300 мм это различие в размерах может составлять 20—30 мкм и более, что значительно искажает результаты измерения. Поэтому при контроле жесткими скобами валов больших размеров эту разницу следует учитывать. При контроле валов гладкими предельными скобами станочник (токарь, шлифовщик) использует рабочие калибры, имеющие клейма:

Р—ПР (проходная сторона или проходной рабочий калибр) и Р—НЕ (непроходная сторона или непроходной рабочий калибр). Этими же калибрами для контроля обработанной детали

на рабочем месте должен пользоваться мастер или контролер ОТК- Если же годные детали сданы на склад, где находятся на временном хранении, то здесь контроль деталей (представителем заказчика или работником ОТК) должен производиться приемными калибрами, имеющими клейма: П—ПР (проходная сторона или проходной приемный калибр) и П—НЕ (непроходная сторона или непроходной приемный калибр). Приемные проходные калибры имеют смещенное поле допуска, учитывающее возможность изготовления детали по изношенным рабочим проходным калибрам.

Для контроля диаметров отверстий, как правило, используют предельные гладкие калибры-пробки. Контроль диаметров отверстий больших размеров или размеров, недоступных для стандартных калибров, производят специальными калибрами. Контроль отверстий пробками, как и валов скобами, отличается малыми затратами времени, простотой и надежностью. Пробки применяют для контроля деталей как снятых со станка, так и в процессе обработки (но обязательно при полной остановке вращательного движения станка).

Надежность контроля отверстий пробками выше, чем надежность контроля скобами валов аналогичных размеров, так как из-за большей жесткости по сравнению со скобами, пробки почти не изнашиваются. Если в процессе контроля изготовленных деталей необходимо определить действительные размеры валов и отверстий, то применяют универсальные измерительные инструменты и приборы: штангенциркули, микрометры, рычажные микрометры, рычажные скобы; микрометрические нутромеры, индикаторные нутромеры и др.

Калибры подразделяются на две группы: нормальные и предельные.

Нормальные калибры изготовляются по номинальному размеру проверяемой детали и имеют измерительную часть, равную среднедопускаемому размеру измеряемой детали. Нормальный калибр должен входить в деталь с большей или меньшей плотностью.

Предельные калибры имеют размеры номинально равные предельным размерам измеряемой детали. Одна из сторон калибра соответствует наибольшему, а другая - наименьшему заданному предельному размеру. При измерении предельными калибрами проходная сторона должна входить в отверстие или надеваться на вал, а вторая сторона - непроходная - не должна входить в отверстие или надеваться на вал. Непроходная сторона калибра отличается от проходной стороны кольцевой выточкой на ручке или же меньшей длиной измерительной части. Непроходная сторона калибра делается укороченной, потому что она обычно не входит в проверяемое отверстие. С помощью предельных калибров определяют, вышли или не вышли действительные размеры деталей за установленные пределы.

В соответствии с ОСТ 1201, 1219 и 1220 калибры имеют следующие обозначения:

Р-ПР (или ПР) - проходная сторона рабочего калибра;

Р-НЕ (или НЕ) - непроходная сторона рабочего калибра;

П-ПР - проходная сторона приемного калибра;

П-НЕ - непроходная сторона приемного калибра.

На калибры наносится следующая маркировка:

а) номинальный размер изделия, для которого предназначен калибр;

б) предельные отклонения изделия (посадка, класс точности);

в) назначение калибра (ПР - проходная и НЕ - непреходная сторона);

г) товарный знак завода-изготовителя.

На односторонних двухпредельных калибрах обозначения ПР и НЕ не ставятся.

13. Измерение физической величины. Методы измерений, их классификация. Нестандартизованные методы измерений

Метод измерения – это способ решения измерительной задачи, характеризуемый ее теоретическим обоснованием.

Методика – это технология выполнения измерений с целью наилучшей реализации метода.

Прямые измерения состоят в том, что искомое значение величины находят из опытных данных путем экспериментального сравнения. Например, длину измеряют линейкой, температуру – термометром, силу – динамометром.

Прямые измерения – основа более сложных измерений, и поэтому целесообразно рассмотреть методы прямых измерений. Различают:

1. Метод непосредственной оценки, при котором значение величины определяют непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора, например измерение давления пружинным манометром, массы – на весах, силы электрического тока – амперметром.

2. Метод сравнения с мерой, где измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой. Например, измерение массы на рычажных весах с уравновешиванием гирей; измерение напряжения тока на компенсаторе сравнением с эдс параллельного элемента.

3. Метод дополнения, если значение измеряемой величины дополняется мерой этой же величины с таким расчетом, чтобы на прибор сравнения воздействовала их сумма, равная заранее заданному значению.

4. Дифференциальный метод характеризуется измерением разности между измеряемой величиной и известной величиной, воспроизводимой мерой. Метод позволяет получить результат высокой точности при использовании относительно грубых средств измерения.

5. Нулевой метод аналогичен дифференциальному, но разность между измеряемой величиной и мерой сводится к нулю. При этом нулевой метод имеет то преимущество, что мера может быть во много раз меньше измеряемой величины.

6. Метод замещения – метод сравнения с мерой, в которой измеряемую величину замещают известной величиной, воспроизводимую мерой. Например, взвешивание с поочередным помещением измеряемой массы и гирь на одну и ту же чашку весов.

Нестандартизированные методы:

1. Метод противопоставления, при котором измеряемая величина и величина, воспроизводимая мерой, одновременно воздействует на прибор сравнения. Например, измерение массы на равноплечих весах с помещением измеряемой массы и уравновешивающих гирь на двух чашках весов.

2. Метод совпадений, где разность между сравниваемыми величинами измеряют, использую совпадение отметок шкал или периодических сигналов К нестандартизированным средствам измерений (НСИ) относятся меры, измерительные приборы, преобразователи, установки и системы, которые изготовляются единичными экземплярами и не подвергаются государственным испытаниям по ГОСТ 8.001-80.

1.2. Применение НСИ, их непосредственное влияние на качество выпускаемой продукции требуют установления такого порядка при разработке, изготовлении, внедрении в эксплуатацию и эксплуатации этих средств, при котором будет полностью исключена вероятность применения средств, не обеспечивающих достоверных результатов измерений.

Рис. 2.10. Классификация методов измерений Рабочие средства измерений. Штангенприборы: назначение, виды и типоразмеры, обозначение в НД

Штангенприборы — к ним относят средства линейных из¬мерений, объединенные общим принципом построения отсчетных уст-вройств, основанным на применении линейного нониуса. В зависимости от назначения различают штангенциркули, штангенглубиномеры, штан-генрейсмассы.

Штангенциркуль — универсальное средство измерения длины, диа¬метров валов и отверстий, глубины отверстий и расстояний между цен¬трами отверстий.

Штангенглубиномер предназначен для измерения глубины отвер¬стий, пазов и т.п.

Штангенрейсмасс — средство измерения высотных размеров изде¬лий.

Принцип построения нониуса заключается в совмещении соответст¬вующих штрихов двух линейных шкал, интервалы деления которых от¬личаются на определенную величину. В общем случае штангенприбор (рис. 11.2) состоит из штанги 1 с неподвижной измерительной губкой и рамки 2, перемещающейся по штанге, с другой измерительной губкой. На штанге нанесена шкала с ценой деления 1 мм. На скосе рамки нанесе¬на вспомогательная шкала 5, называемая нониусом, с ценой деления 0,9 мм, по которой отсчитываются дробные доли миллиметра.

Для фиксирования рамки на рабочей части штанги служит винт 3. Рамка жестко связана с линейкой глубиномера 6. Верхние губки 4 предназначены для измерения внутренних размеров, а нижние — на¬ружных.

Условное обозначение штангенприборов

1. Штангенциркуль типа ШЦ–I с пределами измерений 0–125 мм и отсчетом по нониусу 0,1 мм:

Штангенциркуль ШЦ–I–125–0,1 ГОСТ 166–89;

2. Штангенциркуль типа ШЦ–II с пределами измерений 0–250 мм и отсчетом по нониусу 0,05 мм:

Штангенциркуль ШЦ–II–250–0,05 ГОСТ 166–89;

3. Штангенциркуль типа ШЦ–III с пределами измерения 60–1600 мм и отсчетом по нониусу 0,1 мм:

Штангенциркуль ШЦ–III–1600–0,1 ГОСТ 166–89;

4. Штангенциркуль типа ШЦ–I с диапазоном измерения 0–150 мм и ценой деления круговой шкалы 0,02 мм:

Штангенциркуль ШЦК–I–150–0,02 ГОСТ 166-89;

5. Штангенциркуль типа ШЦ–I с диапазоном измерения 0–125 мм и шагом дискретности цифрового отсчетного устройства 0,01 мм:

Штангенциркуль ШЦЦ–I–125–0,01 ГОСТ 166-89;

6. Штангенглубиномер с пределом измерений 0–200 им:

Штангенглубиномер ШГ–200 ГОСТ 162–90;

7. Штангенрейсмас с пределом измерений 0–250 мм и отсчетом по нониусу 0,05 мм:

Штангенрейсмас ШР–250–0,05 ГОСТ 164–90.

14. Измерение. Условия измерений. Результаты измерения, формы записи

В основе точных естественных наук лежит измерение, под которым понимается

процесс количественного сравнения некоторого свойства объекта с мерой этого свойства или со стандартом (эталоном). Измерения делятся на прямые и косвенные

Точность измерений отражает близость результатов к истинному значению

измеряемой величины. Разность между результатом измерения некоторой величины хизм и

его истинным значением хист называется абсолютной погрешностью (ошибкой) измерения

Однако качество измерения обычно характеризуется относительной погрешностью

(ошибкой) δх, которая представляет собой отношение (часто выраженное в процентах)

абсолютной погрешности к истинному значению измеряемой величины:

Погрешность измерения — оценка отклонения измеренного значения величины от её истинного значения. Погрешность измерения является характеристикой (мерой) точности измерения.

Поскольку выяснить с абсолютной точностью истинное значение никакой величины невозможно, то невозможно и указать величину отклонения измеренного значения от истинного. (Это отклонение принято называть ошибкой измерения. В ряде источников, например в Большой советской энциклопедии, термины ошибка измерения и погрешность измерения используются как синонимы, но согласно РМГ 29-99[1] термин ошибка измерения не рекомендуется применять как менее удачный). Возможно лишь оценить величину этого отклонения, например, при помощи статистических методов. На практике вместо истинного значения используют действительное значение величины хд, то есть значение физической величины, полученное экспериментальным путем и настолько близкое к истинному значению, что в поставленной измерительной задаче может быть использовано вместо него[1]. Такое значение, обычно, вычисляется как среднестатистическое значение, полученное при статистической обработке результатов серии измерений. Это полученное значение не является точным, а лишь наиболее вероятным. Поэтому в измерениях необходимо указывать, какова их точность. Для этого вместе с полученным результатом указывается погрешность измерений. Например, запись T=2,8±0,1 c. означает, что истинное значение величины T лежит в интервале от 2,7 с. до 2,9 с. с некоторой оговорённой вероятностью (см. доверительный интервал, доверительная вероятность, стандартная ошибка, предел погрешности).

15. Рабочие средства измерений. Микрометрические приборы: назначение, виды и типоразмеры, запись в НД

Микрометрическими приборами называют средства измерений, применяемые для измерения линейных размеров. Метод измерения – непосредственной оценки, абсолютный. Эти приборы являются более точными достаточно распространенными в цеховых условиях по сравнению со штангенприборами.

К микрометрическим приборам относят: гладкий микрометр, микрометрический глубиномер, микрометрический нутромер и др.

Технические характеристики

Микрометрические приборы выпускают с различными диапазонами измерений (0-25, 25-50, 50-75, верхний предел гладких микрометров 600 мм) с величиной отсчета 0,01 мм. Погрешность показаний приборов зависит от класса точности и диапазона измерений, варьируется от ±0,002 мм до ±0,01 мм.

Условное обозначение микрометрических приборов

1. Гладкий микрометр с диапазоном измерения 25-50 мм 1-го класса точности:

Микрометр МК50–1 ГОСТ 6507–90;

2. Гладкий микрометр с электронным цифровым отсчетным устройством с диапазоном измерения 50-75 мм:

Микрометр МК Ц75 ГОСТ 6507–90;

3. Микрометрический глубиномер с отсчетом по шкалам стебля и барабана при диапазоне измерения от 0 до 100 мм класса точности 2:

Глубиномер ГМ100–2 ГОСТ 7470–92;

4. Микрометрический нутромер с верхним пределом измерения 600 мм:

Нутромер НМ600 ГОСТ 10–88.

16. Измеряемые величины. Качественные и количественные характеристики измеряемых величин. Шкалы измерений

Объектами измерений могут быть любые параметры физических объектов и процессов, описывающие их свойства.

•Измерения геометрических величин: длин; диаметров; углов; отклонений формы и расположения поверхностей; шероховатости поверхностей; зазоров.

•Измерения механических и кинематических величин: массы; силы; напряжений и деформаций; твердости; крутящих моментов; скорости движения и вращения; кинематических параметров зубчатых колёс и передач.

•Измерения параметров жидкости и газа: расхода, уровня, объема; статического и динамического давления потока; параметров пограничного слоя.

•Физико-химические измерения: вязкости; плотности; содержания (концентрации) компонентов в твердых, жидких и газообразных веществах; влажности; электрохимические измерения.

•Теплофизические и термодинамические измерения: температуры; давления, тепловых величин; параметров цикла; к.п.д.

•Измерения времени и частоты: измерение времени и интервалов времени; измерение частоты периодических процессов.

• Измерения электрических и магнитных величин: напряжения, силы тока, сопротивления, емкости, индуктивности; параметров магнитных полей; магнитных характеристик материалов.

•Радиоэлектронные измерения: интенсивности сигналов; параметров формы и спектра сигналов; свойств веществ и материалов радиотехническими методами.

•Измерения акустических величин: акустические - в воздушной, газовой и водной средах; акустические - в твердых средах; аудиометрия и измерения уровня шума.

•Оптические и оптико-физические измерения: измерения оптических свойств материалов; энергетических параметров некогерентного оптического излучения; спектральных, частотных характеристик, поляризации лазерного излучения; параметров оптических элементов, оптических характеристик материалов; характеристик фотоматериалов.

•Измерения ионизирующих излучений и ядерных констант: дозиметрических характеристик ионизирующих излучений; спектральных характеристик ионизирующих излучений; активности радионуклидов; радиометрических характеристик ионизирующих излучений.

Размер измеряемой величины

Целью измерения является получение информации о размере физической величины.

Под физической величиной подразумевается свойство, общее в качественном отношении многим объектам, но в количественном отношении индивидуальное для каждого объекта. Леонард Эйлер определил это так: "величиной называется все, что способно увеличиваться или уменьшаться, или то, к чему можно нечто прибавить или от чего можно отнять".

Размер есть количественная характеристика измеряемой физической величины.

На практике появляется необходимость проводить измерения величин харктеризущих свойства явлений и процессов. Некоторые свойства проявляются качественно, другие количественно. Отображение свойств в виде множества элементов или чисел или условных знаков представляет собой шкалу измерений этих свойств.

Шкала измерений — это упорядоченная совокупность значений физической величины, которая служит основой для ее измерения. Поясним это понятие на примере температурных шкал. В шкале Цельсия за начало отсчета принята температура таяния льда, а в качестве основного интервала (опорной точки) — температура кипения воды. Одна сотая часть этого интервала является единицей температуры (градус Цельсия).

Различают несколько типов шкал: наименований, порядка, разностей (интервалов), отношений и абсолютные и др..

•Шкалы наименований характеризуются только отношением эквивалентности (равенства). Шкала наименований это - качественная шкала, она не содержит количественную информацию, в ней нет нуля и единиц измерений. Элементы этих шкал характеризуются только соотношениями эквивалентности (равенства) и сходства конкретных качественных проявлений свойств. Примером может служить атлас цветов (шкала цветов). Процесс измерения заключается в визуальном сравнении окрашенного предмета с образцами цветов (эталонными образцами атласа).

•Шкалы порядка - характеризуют значение измеряемой величины в баллах. Эти шкалы описывают свойства, для которых имеют смысл не только соотношения эквивалентности, но и соотношения порядка по возрастанию или убыванию количественного проявления свойства. Характерным примером шкал порядка являются существующие шкалы чисел твердости тел, шкалы баллов землетрясений, шкалы баллов ветра, шкала оценки событий на АЭС и т.п. Узкоспециализированные шкалы порядка широко применяются в методах испытаний различной продукции.

В этих шкалах также нет возможности ввести единицы измерений из-за того, что они не только принципиально нелинейны, но и вид нелинейности может быть различен и неизвестен на разных ее участках. Результаты измерений в шкалах твердости, например, выражаются в числах твердости по Бринеллю, Виккерсу, Роквеллу, Шору, а не в единицах измерений. Шкалы порядка допускают монотонные преобразования, в них может быть или отсутствовать нулевой элемент.

•Шкалы разностей (интервалов) - отличаются от шкал порядка тем, что для описываемых ими свойств имеют смысл не только соотношения эквивалентности и порядка, но и суммирования интервалов (разностей) между различными количественными проявлениями свойств. Характерный пример - шкала интервалов времени.

Интервалы времени (например, периоды работы, периоды учебы) можно складывать и вычитать, но складывать даты каких-либо событий бессмысленно.

Другой пример, шкала длин (расстояний) пространственных интервалов определяется путем совмещения нуля линейки с одной точкой, а отсчет делается у другой точки. К этому типу шкал относятся и шкалы температур по Цельсию, Фаренгейту, Реомюру.

Шкалы разностей имеют условные (принятые по соглашению) единицы измерений и нули, опирающиеся на какие-либо реперы.

В этих шкалах допустимы линейные преобразования, в них применимы процедуры для отыскания математического ожидания, стандартного отклонения, коэффициента асимметрии и смещенных моментов.

•Шкалы отношений имеют естественное нулевое значение, а единица измерений устанавливается по согласованию. Например, шкала массы, начинаясь от нуля, может быть градуирована по-разному в зависимости от требуемой точности взвешивания. Сравните бытовые и аналитические весы. К множеству количественных проявлений в этих шкалах применимы соотношения эквивалентности и порядка - операции вычитания и умножения, (шкалы отношений 1-го рода - пропорциональные шкалы), а во многих случаях и суммирования (шкалы отношений 2-го рода - аддитивные шкалы).

Массы любых объектов можно суммировать, но суммировать температуры разных тел нет смысла, хотя можно судить о разности и, отношении их термодинамических температур. Примерами шкал отношений являются шкалы массы (2-го рода), термодинамическая температурная шкала (1-го рода).

Шкалы отношений широко используются в физике и технике, в них допустимы все арифметические и статистические операции.

• Абсолютные шкалы обладают всеми признаками шкал отношений, но в них дополнительно существует естественное однозначное определение единицы измерения. Такие шкалы используются для измерений относительных величии (отношений одноименных величин: коэффициентов усиления, ослабления, КПД, коэффициентов отражений и поглощений, амплитудной модуляции и т.д.).

17. Рабочие средства измерений. Средства измерения резьбовых изделий, соединений: виды, типы, запись в НД

Резьбоизмерительные инструменты

резьбоизмерительные приборы, средства измерения и контроля резьбы (См. Резьба). Различают Р. и. для комплексного контроля и для измерения отдельных параметров; наружной и внутренней резьб; цилиндрической и конической резьб; ходовых винтов и т. п. Наибольшим разнообразием отличаются Р. и. для измерения наружных резьб. Внутренние резьбы обычно измеряют по слепкам.

К средствам комплексного контроля, используемым при приёмке готовых деталей, относятся проходные и непроходные Калибры, с помощью которых определяют, находятся ли в допускаемых пределах размеры сопрягаемых винтовых поверхностей (болт и гайка) на длине свинчивания. Проходным калибром, который должен при проверке свинчиваться, контролируют т. н. приведённый средний диаметр (искусственно созданный контрольный параметр), обеспечивающий сопряжение резьбового соединения (См. Резьбовое соединение). Для комплексного контроля пользуются также индикаторными Р. и. с резьбовыми измерительными элементами (рис. 1).

Р. и., предназначенные для измерения отдельных параметров наружной резьбы — среднего диаметра, профиля и шага, используют при определении точности технологического процесса или для оценки эксплуатационных свойств специальных точных резьбовых деталей (ходовых винтов, винтов микрометров, резьбовых калибров и т. п.). Для измерения среднего диаметра применяют Микрометры со вставками, имеющими резьбовой профиль. Один из способов определения среднего диаметра точной резьбы — измерение с помощью проволочек (роликов), которые закладывают между витками резьбы и каким-либо измерительным средством — Оптиметром, микрометром и др. Определяют размер по высоте, на которую выступают проволочки над наружным диаметром резьбы. Пользуются также специальными приспособлениями с тремя, двумя или одной проволочкой, а при измерении среднего диаметра внутренней резьбы — Нутромерами специальной конструкции или приборами со сменными сферическими наконечниками.

Измерение профиля резьбы в деталях с относительно крупным шагом (ходовые винты, червяки) производят приборами, измерительный узел которых разворачивается на угол профиля резьбы, и наконечник перемещается вдоль её боковой поверхности. Иногда для этой цели пользуются угломерами специальной конструкции. Шаг резьбы обычно определяют в осевом сечении на инструментальных и универсальных Микроскопах и проекторах (см. Оптический измерительный прибор). Для контроля точных резьбовых деталей (например, ходовых винтов) служат приборы, обеспечивающие непрерывное измерение шага винтовой линии при вращении детали. Измерение осуществляют методом сравнения реальной винтовой линии с теоретической винтовой линией, воспроизводимой на приборе с помощью образцового винта (рис. 2), или импульсных линейных и угловых датчиков, выдающих импульсы с частотой, пропорциональной линейным перемещениям винтовой поверхности за определённый угол поворота. При использовании импульсных датчиков обработку данных производят на ЭВМ, являющихся частью прибора.

18. Размерность физической величины. Понятие размерности. Система ФВ и их единиц

Для того чтобы можно было установить для каждого объекта различия в количественном содержании свойства, отображаемого физической величиной, в метрологии введены понятия ее размера и значения.

Размер физической величины РМГ 29-99 это количественная определенность ФВ, присущая конкретному материальному объекту, системе, явлению или процессу. Например, каждое тело обладает определенной массой, вследствие чего тела можно различать по их массе, т.е. по размеру интересующей нас ФВ.

Значение физической величины РМГ 29-99 - выражение размера ФВ в виде некоторого числа принятых для нее единиц. Или вычисления в соответствии с основным уравнением измерения Q = q[Q], связывающим между собой значение ФВ Q, числовое значение q и выбранную для измерения единицу [Q]. В зависимости от размера единицы будет меняться числовое значение ФВ, тогда как размер ее будет оставаться неизменным.

Размер единиц ФВ РМГ 29-99: Количественная определенность единицы ФВ, воспроизводимой или хранимой СИ. Размер единиц ФВ устанавливается законодательно путем закрепления определения метрологическими органами государства.

Важной характеристикой ФВ является ее размерность dimQ — Выражение в форме степенного одночлена, составленного из произведений символов основных ФВ в различных степенях и отражающее связь данной ФВ с физическими величинами, принятыми в данной системе величин за основные с коэффициентом пропорциональности, равным 1:

dimQ = LaM b T g I h…,

где L, М, Т, I — условные обозначения основных величин данной системы; a, b, g, h — показатели размерности, Показатель степени, в которую возведена размерность основной ФВ, входящая в размерность производной ФВ. Целые или дробные, положительные или отрицательные вещественные числа.

Размерная физическая величина - ФВ, в размерности которой хотя бы одна из основных физических величин возведена в степень, не равную нулю. Если все показатели размерности равны нулю, то такую величину называют безразмерной.

Размерность ФВ является более общей характеристикой, чем представляющее ее уравнение связи, поскольку одна и та же размерность может быть присуща величинам, имеющим разную качественную природу и различающимся по форме определяющего уравнения. Например, работа силы F нарасстоянии L определяется А1 = FL. Кинетическая энергия тела массой m, движущегося со скоростью v, равна А2=mv2/2. Размерности этих качественно различных величин одинаковы.

Понятие размерности широко используется:

• для перевода единиц из одной системы в другую;

• для проверки правильности сложных расчетных формул, полученных в результате теоретического вывода;

В названии системы ФВ применяют символы величин, принятых за основные.

Совокупность основных и производных единиц ФВ, образованная в соответствии с принятыми принципами, называется системой единиц физических величин. Единица основной ФВ является основной единицей данной системы. В Российской Федерации используется система единиц СИ, введенная ГОСТ 8.417—81. В качестве основных единиц приняты метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин, моль и канделла.

19. Рабочие средства измерений. Средства измерений углов и конусов: виды, типоразмеры. Запись в НД

Основным параметром, контролируемым при обработке углов и конусов, является плоский угол, за единицу которого принят градус. Градусом называется 1/360 часть окружности, он состоит из 60 угловых минут, а минуты – из 60 угловых секунд.

Методы измерения углов можно разделить на 3 основных вида:

1. Метод сравнения с жесткими угловыми мерами или шаблонами.

2. Абсолютный метод, основанный на применении измерительных инструментов с угловой шкалой.

3. Косвенный метод, состоящий в измерении линейных размеров, связанных с углом конуса тригонометрическими зависимостями.

Простейшие инструменты для контроля углов – угольники с углом 90⁰, предназначенные для разметки и проверки взаимной перпендикулярности отдельных поверхностей деталей при монтаже оборудования и для контроля инструмента, приборов и станков. В соответствии со стандартом различают 6 типов угольников

Более универсальные инструменты для контроля и разметки углов – транспортирные угломеры (простые, оптические, универсальные). В машиностроении широко применяются угломеры с нониусом типа УН для измерения наружных и внутренних углов и типа УМ для измерения только наружных углов

Калибры для конусов инструментов представляют собой калибры-пробки и калибры-втулки. Контроль инструментальных конусов производят комплексным методом, т.е. одновременно проверяют угол конуса, диаметры и длину

Пример условного обозначения угломера типа 1 со значением отсчета по нониусу

2’: Угломер типа 1-2 ГОСТ 5378-88

20. Закон РФ «Об обеспечении единства измерений». Роль в развитии метрологии в Российской Федерации. Новое в законодательстве

21. Методика выполнения измерений: понятие, назначение, виды

Методика выполнения измерений (МВИ)– совокупность операций и правил, выполнение которых обеспечивает получение результатов измерений с известной точностью. Методики разрабатывают и используют для выполнения измерений с погрешностью, характеристики которой не хуже гарантированной в научно-технической документации наМВИ.

             Повышение результатов измерений с известной погрешностью или с погрешностью, не превышающей допустимых пределов, является одним из важнейших условий обеспечения единства измерений. С этой целью разрабатываются методики выполнения измерений (МВИ).             Из определения следует, что под МВИ понимают технологический процесс измерения, поэтому не следует смешивать МВИ идокумент на МВИ. Не все МВИ могут быть описаны или регламентированы документом на МВИ. Например, такие простейшие измерения, как измерения давления с помощью показывающих манометров, электрических величин щитовыми приборами, линейно-угловые измерения, измерения массы и многих других величин с помощью простых средств измерений, не требуют документированных МВИ. Необходимость документации МВИ устанавливает разработчик конструкторской, технологической или проектной документации. Или же разработку документа на МВИ может потребовать заказчик. Для разработки МВИ необходимо иметь следующие данные.

В назначении МВИ:

-область применения (объект измерений, в том числе наименование продукции и контролируемых параметров, а также область использования-для одного предприятия, для отрасли и т. п.);

- наименование измеряемой величины;

-характеристики измеряемой величины (диапазон и частотный спектр, значения неинформативных параметров и т. д.); при измерениивеличин, не установленных ГОСТ 8.417-81 в назначении МВИ указывают развернутое определение этих величин либо ссылки на НД, содержащие такие определения;

-характеристики объекта измерений.

МВИ бывают типовые, аттестованные, и на конкретный вид измерения (прибора)

22. Международная система СИ: разновидности, достоинства. Исторические закономерности

Международная система единиц (СИ — Система Интернациональная) была утверждена в 1960 г. на XI Генеральной конференции по мерам и весам. Она основывается на базисных (основных) и дополнительных единицах, приведенных в таблице.

Эти базисные (основные) единицы вместе с дополнительными единицами и когерентными производными единицами называются единицами СИ. При этом единицы, которые следуют из последних, согласно правилам СИ, как десятичные кратные или дробные (см. таблицу), называются кратными или дробными единицами СИ.

Исключение составляет в силу причин исторического характера лишь килограмм.

Особое внимание было обращено на то, чтобы при этом не играло роли отношение единиц к свойствам конкретных веществ. Так были отброшены, например, такие единицы, как атмосфера, и торр (торричелли).

Роль системы СИ определяется целым рядом ее свойств, которые делают эту систему особенно удобной для применения в теории и на практике.

1. Единицы СИ универсальны и применимы во всех областях физики и техники, так как не имеют никакого отношения к свойствам конкретного материала.

2. Эти единицы могут быть реализованы с достаточной степенью точности в соответствии со своими определениями или эквивалентными им соотношениями.

3. Система СИ абсолютна: сила или энергия любой природы может быть выражена в действующих в этой системе механических единицах (соответственно силы или энергии).

4. В случае электродинамики здесь действует когерентная система четырех единиц с электрической базисной единицей (система МКСА — метр, килограмм, секунда, ампер).

5. Система СИ принята в международных масштабах и вводится во всех странах в законодательном порядке. В СССР СИ была принята к употреблению с 1963 г.

1. длина метр м

2. масса килограмм

3. время секунда

4. количества вещества моль

5. температура кельвин

6.сила электрического тока ампер

7. сила света кандела

дополнительная величина

-----------------------------------------------------------------------

1. плоский угол радиан

2. телесный угол стерадиан

Для основных единиц изготовляются эталонные меры. Они воспроизводят размер единицы измерения с максимально возможной точностью. Эталонные меры хранятся в специальных научных учреждениях — институтах метрологии — в особых неизменных условиях.

Для удобства применяются еще две единицы в атомной физике, а именно

1) атомная единица массы (а. е. м.) — 1/ 12 массы атома изотопа 12С и

2) электрон-вольт (эВ) — атомная единица энергии.

Кроме того, допускаются особые обозначения для официальных единиц:

1 тонна = 1 т = 10³кг;

1 литр = 1 л = 1 дм3;

1 ар = 100 м2, а также 1 га = 100 а (при измерении площади участков земли);

1 бар = 10⁵Па;

1 вольт-ампер = 1 В·А;

1 вольт-секунда = 1 В·c = 1 Вб;

1 градус Цельсия = 1°С = 1 К (разность температур).

После 1977 г. прекращают действовать единицы:

калория, все единицы давления (кроме бар и Па), радиологические единицы кюри, рад, рем, рентген.

Вместо них принимаются:

1 Ки = 3,7·1010 с-1,

1 рад = 10-2 Дж/кг,

1 рем = 10-2 Дж/кг,

1 Р = 258·10-6 Кл/кг.

Существует ряд единиц, в основе которых лежат атомистические представления. Их стремятся относить к единице массы. В этом случае преимущество состоит в том, что все числовые зна­чения изменяются одним и тем же образом при изменении массы. Это справедливо, прежде всего, для следующих величин:

а) для числа Авогадро (или Лошмидта). Это число атомов ядер 12С, содержащихся в 12 г углерода. Оно изменится лишь в том случае, если уточнится масса атома 12С;

б) для моля как количества вещества. Моль — это совокупность такого числа частиц вещества, каково число атомов, содержащихся в 12 г углерода.

В приложении к углероду: его количество, содержащее 1 моль, обладает массой 12 г;

число Авогадро равно приблизительно 6·1023 моль-1.

23. Метрологическое обеспечение: цели, структура, основы, содержание

1. ВопросМетрологическое обеспечение (МО) – представляет собой установление и использование научных и организационных основ, а также ряда технических средств, норм и правил, нужных для соблюдения принципа единства и требуемой точности измерений.

Однако данный термин применим и в виде понятия «метрологическое обеспечение технологического процесса (производства, организации)», которое подразумевает МО измерений (испытаний или контроля) в данном процессе, производстве, организации. Объектом МО можно считать все стадии жизненного цикла изделия (продукции) или услуги, где жизненный цикл воспринимается как некая совокупность последовательных взаимосвязанных процессов создания и измерения состояния продукции от формирования исходных требований к ней до окончания эксплуатации или потребления. В процессе разработки МО желательно использовать системный подход, при котором указанное обеспечение рассматривается как некая совокупности взаимосвязанных процессов, объединенных одной целью. Этой целью является достижение требуемого качества измерений. В научной литературе выделяют как правило, целый ряд подобных процессов:

1. установление номенклатуры измеряемых параметров, а также наиболее подходящих норм точности при контроле качества продукции и управлении процессами;

2. технико-экономическое обеспечение и выбор СИ, испытаний и контроля и установление их рациональной номенклатуры;

3. стандартизация, унификация и агрегатирование используемой контрольно- измерительной техники;

4. разработка, внедрение и аттестация современных методик выполнения, испытаний и контроля (МВИ);

5. поверка, метрологическая аттестация и калибровки КИО или контрольно-измерительного, а также испытательного оборудования, применяемого на предприятии; и т.д.

Организация и проведение всех мероприятий МО является прерогативой метрологических служб. В основе метрологического обеспечения лежат четыре основы (рисунок 1).

- научная;

- организационная;

- нормативная;

- техническая.

Научной основойметрологического обеспечения является метрология, о которой говорилось раньше.

 

Техническая основа

Рисунок 1 - Структура метрологического обеспечения измерений

 

Важной особенностью метрологического обеспечения измерений является ее нормативная основа. В Российской Федерации создана и действует Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ), представляющая собой комплекс нормативных документов межрегионального и межотраслевого уровней, устанавливающих правила, нормы, требования, направленные достижение и поддержание единства измерений в стране (при требуемой точности), утверждаемых Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии. Ряд положений ГСИ установлен в ГОСТ Р 8.000-2000 ГСИ. Основные положения. Объектами ГСИ являются:

· единицы физических величин;

· государственные эталоны и общесоюзные поверочные схемы;

· методы и средства поверки средств измерений;

· номенклатура и способы нормирования метрологических характеристик средств измерений;

· нормы точности измерений;

· способы выражения и формы представления результатов и показателей точности измерений;

· методики выполнения измерений;

· методики оценки достоверности и формы представления данных о свойствах веществ и материалов;

· требования к стандартным образцам свойств веществ и материалов;

· термины и определения в области метрологии;

· организация и порядок проведения государственных испытаний средств измерений, поверки и метрологической аттестации средств измерений и испытательного оборудования; калибровки средств измерений, метрологической экспертизы нормативно-технической, проектной, конструкторской и технологической документации, а также экспертизы и данных о свойствах используемых материалов и веществ.

Технической основой метрологического обеспеченияявляется комплекс государственных систем:

· государственных эталонов единиц физических величин состоящая из 114 государственных и более 250 вторичных эталонов;

· передача размеров единиц физических величин от эталонов к рабочим средствам измерений;

· разработки, постановки на производство и выпуск в обращение средств измерений;

· государственных испытаний средств измерений;

· государственной поверки и калибровки средств измерений;

· стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов;

· стандартных справочных данных о физических константах и свойствах веществ и материалов.

Организационной основой метрологического обеспечения является метрологическая служба Российской Федерации. Она состоит из Государственной метрологической службы (ГМС), возглавляемой Федеральным агентством по техническому регулированию метрологии, а также метрологических служб государственных органов управления Российской Федерации и юридических лиц, образующих покрывающую всю страну сеть учреждений и организаций. В своей работе метрологическая служба Российской Федерации базируется на основных положениях законодательной метрологии.

Государственная метрологическая служба или сокращенно ГМС несет ответственность за обеспечение метрологических измерений в России на межотраслевом уровне, а также приводит контрольные и надзорные мероприятия в области метрологии.

Основная деятельность органов ГМС направлена на обеспечение единства измерений в стране.Она включает создание государственных и вторичных эталонов, разработку систем передачи размеров единиц физических величин рабочим средствам измерения, государственный надзор за состоянием, применением, производством, ремонтом средств измерений, метрологическую экспертизу документации и важнейших видов продукции, метрологическое руководство метрологической службы юридических лиц.

Обеспечение единства измерений — деятельность метрологических служб, направленная на достижение и поддержание единства измерений в соответствии с законодательными актами, а также правилами и нормами, установленными национальными стандартами и другими нормативными документами по обеспечению единства измерений. Понятие «единство измерений» имеет емкое наполнение. Оно охватывает ряд важнейших задач метрологии: унификацию единиц физических величин, разработку систем воспроизведения величин и передачу их размеров рабочим средствам измерений с установленной точностью и другие вопросы. Единство измерений должно обеспечиваться при любой точности, необходимой в практической метрологии. На достижение и поддержание на должном уровне единства измерений направлена деятельность государственных и ведомственных метрологических служб, проводимая в соответствии с установленными правилами, требованиями и нормами.

Для обеспечения единства измерений необходимо выполнение следующих условий:

• применение только узаконенных соответствующими правилами единиц измерений;

• установление допустимых погрешностей измерений и пределы, за которые они не должны выходить при заданной вероятности.

При проведении мероприятий в сферах, предусмотренных ст.13 закона «Об обеспечении единства измерений», создание метрологической службы является обязательным. В числе подобных сфер деятельности можно назвать:

1. здравоохранение, ветеринария, охрана окружающей среды, поддержание безопасности труда;

2. торговые операции и взаиморасчеты между продавцами и покупателями, в которые включаются, как правило, операции с использованием игровых автоматов и других устройств;

3. государственные научные операции;

4. оборона государства;

5. геодезические и гидрометеорологические работы;

6. банковские, таможенные, налоговые и почтовые операции;

7. производство продукции, поставляемой по контрактам для нужд государства в согласии с законодательной базой РФ;

8. контролирование и испытание качества продукции для обеспечения соответствия обязательным требованиям государственных стандартов РФ;

9. сертификация товаров и услуг в обязательном порядке;

10. измерения, проводимые по поручению ряда госорганов: суда, арбитража, прокуратуры, государственных органов управления РФ;

11. регистрационная деятельность, связанная с национальными или международными рекордами в сфере спорта.

Метрологическая служба государственного органа управления подразумевает в своем составе следующие компоненты:

1. структурные подразделения главного метролога в составе центрального аппарата госоргана;

2. головные и базовые организации метрологических служб в отраслях и подотраслях, назначаемые органами управления;

3. метрологическая служба предприятия, объединений, организаций и учреждений.

Другим важнейшим разделом метрологического обеспечения являются его научные и методические основы.

Основным компонентом данных основ становится Государственные научные метрологические центры (ГНМЦ), которые создаются из состава находящихся в ведении Госстандарта предприятий и организаций или их структурных подразделений, выполняющих различные операции по вопросам создания, хранения, улучшения, применения и хранения госэталонов единиц величин, а кроме того, разрабатывающих нормативные правила для целей обеспечения единства измерений.

Деятельность Государственных научно метрологических центров регламентируется Постановлением Правительства Российской Федерации от 12.02.94г. № 100.

Важным компонентом основы метрологического обеспечения являются, как было сказано, методические инструкции и руководящие документы, под которыми подразумеваются нормативные документы методического содержания, разрабатываются организациями, подведомственными Госстандарту Российской Федерации.

24. Погрешности измерений, их классификация. Профилактика погрешности. Нормирование погрешностей и формы представления результатов измерений

2. Отклонение результата измерения X от истинного значения Хи (действительного значения Хд) величины называется погрешностью измерений

(2.1)

Вследствие несовершенства применяемых методов и средств измерений, нестабильности условий измерений и других причин результат каждого измерения отягощен погрешностью. Но, так как Хи и Хд неизвестны, погрешность также остается неизвестной. Она является случайной величиной и поэтому в лучшем случае может быть только оценена по правилам математической статистики. Это должно быть сделано обязательно, поскольку результат измерения без указания оценки его погрешности не имеет практической ценности.

3. Используя различные процедуры оценивания, находят интервальную оценку погрешности ,в виде которой чаще всего выступают доверительные границы — ,+погрешности измерений при заданной вероятности Р. Под ними понимают верхнюю и нижнюю границы интервала, в котором с заданной вероятностью Р находится погрешность измерений .

4. Из предыдущего факта следует, что

истинное значение измеряемой величины находится с вероятностью Р в интервале [X- ; Х +]. Границы этого интервала называются доверительными границами результата измерений.

Таким образом, в результате измерения находят не истинное (или действительное) значение измеряемой величины, а оценку этого значения в виде границ интервала, в котором оно находится с заданной вероятностью.

Погрешности измерений могут быть классифицированы по различным признакам.