Лекция № 13 «Понятие о метрологии и технических измерениях»

 

Выбор измерительных средств.

В 1875 году рядом государств была подписана метрическая конвенция и создано Международное бюро мер и весов. Начиная с этого времени метрология из чисто описательной науки превратилась в

- науку об измерениях физических величин, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.

Предмет метрологии – получение количественной и качественной

информации о свойствах объектов и процессов (бочкообразность 0,005 мм).

Методы метрологии – это совокупность физических и математических методов, используемых для получения измерительной информации (профилометр).

Основные задачи метрологии определены ГОСТ 16263-70:

- установление единиц физических величин, государственных эталонов и образцовых средств измерений;

- разработка теории, методов и средств измерений и контроля, обеспечение единства измерений и единообразных средств измерений;

- разработка методов оценки погрешностей, состояния средств измерения и контроля;

- разработка методов передачи размеров единиц от эталонов или образцовых средств измерений рабочим средствам измерений. (плоскопараллельные меры.

Измерением называется нахождение числового значения физической

величины опытным путем с помощью специальных технических средств.

Контроль качества продукции – это проверка соответствия показателей качества продукции установленным требованиям (ГОСТ, ТУ и т.д.)

Контроль отдельного параметра можно понимать как определение того, находится ли значение контролируемой физической величины между предельными ее значениями или вне их. В ряде случаев нет необходимости определять действительные значения физических величин. Достаточно определить принадлежность физической величины некоторой области Т (допуску):

А Ì Т или А Ë Т.

Пример. В качестве средств контроля могут применяться калибры, шаблоны и т.д.

Диагностика – это область науки и техники, занимающаяся определением состояния технического объекта, включая решение задач определения работоспособности, поиска дефектов и прогнозирования изменения состояния объекта диагностики.

В соответствии с рекомендациями 11 Генеральной конференции по мерам и весам в 1960г. принята Международная система единиц (СИ), на основе которой для обязательного применения разработан ГОСТ 8.417-81

Основными единицами физических величин в СИ являются:

Длины – метр (м);

Массы – килограмм (кг);

Времени – секунда (с);

Силы электрического тока – ампер (А);

Термодинамической температуры – кельвин (К);

Силы света – кандела (кд);

Количества вещества – моль (моль).

Дополнительные единицы СИ: радиан (рад.) и стерадиан (ср) – для измерения плоского и темного углов соответственно.

Производные единицы СИ получены из основных с помощью уравнений связи между физическими величинами:

Сила – ньютон (1Н = 1 кг ×м × с ^–2);

Давление – паскаль (1Па = 1кг ×м ^-1× с ^–2) и т.д.

Средства измерений.

Технические средства, используемые при измерениях и имеющие нормированные метрологические свойства, называют средствами измерения. (микрометр).

Эталоны – это средства измерений, официально утвержденные и обеспечивающие воспроизведение и (или) хранение единицы физической величины с целью передачи ее размера нижестоящим по проверочной схеме средствам измерений.

В качестве эталона единицы длины утвержден метр, равный 1.650.763,73 длин световых волн в вакууме излучения, соответствующего переходу между уровнями

2 р₁₀ и 5d₅ атома криптона 86.

На 17 Генеральной конференции мер и весов принято новое определение единицы длины: метр – длина пути, проходимого светом в вакууме за 1/299792458 долю секунды.

Установлены эталоны, соответствующие другим единицам физических величин СИ.

Для воспроизведения единиц физических величин в промышленности широко используют меры.

Меры – это средства измерений, предназначенные для воспроизведения заданного размера физической величины.

Для воспроизведения длины используют штриховые и концевые меры.

Для воспроизведения углов наиболее широко применяются наборы призматических угловых мер.

Образцовые средства измерений – это меры, измерительные приборы или преобразователи, утвержденные в качестве образцовых для поверки по ним других средств измерений.

Рабочие средства измерений – применяют для измерений, не связанных с передачей размера единиц.

Порядок передачи размера единиц физической величины от эталона или исходного образцового средства к средствам более низких размеров (вплоть до рабочих) устанавливают в соответствии с проверочной схемой.

Методы измерений.

При измерениях используют разнообразные методы (ГОСТ 16263-70), представляющие собой совокупность приемов использования различных физических принципов и средств.

 

Классификации измерений. Разновидности методов измерений:

- метод сравнения с мерой (взвешивание с помощью гирь);

- дифференциальный метод (измерение на вертикальном оптиметре при предварительной настройке по блоку концевых мер;

- метод совпадений (например при помощи штангенциркуля по совпадению отметок основной и конусной шкал);

- поэлементный (контроль резьбы на микроскопе);

- комплексный (при помощи комплексного калибра);

- и другие.

Один и тот же метод измерения может быть реализован при различных измерительных средствах и схемах измерений.

Основные параметры средств измерений.

Длина деления шкалы – расстояние между соседними отметками шкалы.

Цена деления шкалы – разность значений величины соответствующих двум соседним отметкам шкалы.

Диапазон показаний – область значений шкалы, ограниченная наибольшим и наименьшим значениями измеряемой величины (Например для оптиметра ±0,1 мм)

Диапазон измерений – область значений измеряемой величины с нормированными допускаемыми погрешностями средства измерений. (Например, для оптиметра диапазон измерений 0…200 м).

Влияющая физическая величина – физическая величина, не измеряемая данным средством, но оказывающая влияние на результаты измерения (например, температура, оказывающая влияние на результат измерения линейного размера).

Порог чувствительности – наименьшее изменение измеряемой величины, способное вызвать фиксируемое изменение выходной величины. (Например, если при измерении Æ вала с номинальным размером х. = 100 мм изменение измеряемой величины Dх. = 0,01 мм вызвало перемещение стрелки на Dl = 10 мм, то абсолютная чувствительность прибора составляет ).

Допустимая погрешность измерения.

Погрешности измерений и их классификация.

Под погрешностью измерений подразумевают отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины.

Абсолютная погрешность измерения – разность между значением величины, полученным при измерении и ее истинным значением, выражаемая в единицах измеряемой величины.

Выбор средств измерений.

Выбор измерительных средств зависит от масштаба производства. В опытном и мелкосерийном производстве применяют универсальные средства контроля и измерений. При крупносерийном и массовом производстве применяют специализированные средства.

При выборе измерительных средств необходимо учитывать допускаемую погрешность измерения , которая зависит от допуска Т на изготовление детали.

Для размеров до 500 мм установлены ряды погрешностей измерения для 2…17 квалитетов.

Пример. Необходимо выбрать измерительное средство для контроля вала Æ 40h6.

По справочнику определяем, что Т = 16 мм = 0,016 мм доп. погрешность зим. = 0,005 мм.

Тогда для контроля размера вала можно выбрать микрометр с диапазоном измерения 25…50 мм и допустимой погрешностью ±0,004 мм.