Метрология и технические измерения

Лекция №1

Метрология и технические измерения

Основы метрологии(Конспект)

 

Метрология – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности

 

Метрология(Конспект)

 

 Метрологию - науку об измерениях, подразделяют на теоретическую, прикладную и законодательную.

Теоретическая метрология занимается вопросами фундамен­тальных исследований, созданием системы единиц измерений, физических постоянных, разработкой новых методов измерения.

Прикладная (практическая) метрология занимается вопроса­ми практического применения в различных сферах деятельности результатов теоретических исследований в рамках метрологии.

Законодательная метрология включает совокупность взаимообусловленных правил и норм, направленных на обеспечение единства измерений, которые возводятся в ранг правовых положений (уполномоченными на то органами государствен­ной власти), имеют обязательную силу и находятся под контролем государства.

К области законодательной метрологии относятся государственный метрологический контроль и надзор.

Калибровка средств измерений(Конспект)

«Средства измерений, не подлежащие поверке, могут подвергаться калибровке при выпуске из производства или ремонта, при ввозе по импорту, при эксплуатации, прокате и продаже». Добровольный характер калибровки не освобождает МС от необходимости использования при калибровочных работах эталонов, соподчинённых с государственными эталонами единиц величин.

Калибровка средства измерения — совокупность операций, выполняемых с целью определения и подтверждения действи­тельных значений метрологических характеристик и (или) при­годности к применению средства измерений, не подлежащего государственному метрологическому контролю и надзору.

Из определения можно сделать два вывода:

1) калибровка проводится для тех СИ, которые не используются в сферах ГМКиН (установленных ст. 13 Закона РФ от 27.04.93 № 4871-1 «Об обеспечении единства измерений»), а зна­чит, не подлежат поверке;

2) калибровка выполняет две функции:

- определение и подтверждение действительных значений метрологических характеристик СИ;

- определение и подтверждение пригодности СИ к применению.

В первом случае лаборатория, калибрующая по заявке (договору) заказчика СИ, не делает вывода о пригодности прибора. Установленные характеристики могут отличаться от пас­портных, и только в компетенции заказчика определять, в каких условиях и для каких целей можно и нужно использовать данные СИ.

Во втором случае СИ признается пригодным, если действительное значение его метрологических характеристик соответ­ствует техническим требованиям, установленным в НД или заказчиком. Вывод о пригодности СИ в этом случае делает ка­либровочная лаборатория.

Результаты калибровки СИ удостоверяются калибровочным знаком, наносимым на СИ, записью в эксплуатационных документах или сертификатом о калибровке.

На основе договоров, заключаемых с государственными научными метрологическими центрами или органами ГМС, заинтересованные МС юридических лиц могут быть аккредитованы на право проведения калибровочных работ. В этих случаях последним предоставляется право выдавать сертификаты о калибровке работ от имени органов и организаций, которые их аккредитовали.

 

Характеристика государственного

ЛЕКЦИЯ№3

 

Сновные понятия фундаментальной

И практической метрологии

Основные задачи метрологии— это развитие общей теории измерений, установление единиц физических величин, разработка методов и средств измерений, разработка способов определения точности измерений, обес­печение единства измерений и единообразия средств измерений, установ­ление эталонов и образцовых средств измерений, разработка методов пе­редачи размеров единиц от эталонов и образцовых средств рабочим сред­ствам измерений.

Высказывание философом П. А. Флоренским, которое вошло в «Техническую энциклопедию» изда­ния 1931 г.: «Измерение — основной познавательный процесс науки и тех­ники, посредством которого неизвестная величина количественно сравни­вается с другою, однородною с ней и считаемою известной».

 

Виды измерений

 

Измерения различают по способу получения информации, по харак­теру изменений измеряемой величины в процессе измерений, по коли­честву измерительной информации, по отношению к основным единицам.  

По способу получения информации измерения разделяют на пря­мые, косвенные, совокупные и совместные.

Прямые измерения— это непосредственное сравнение физической величины с ее мерой. Например, при определении длины предмета ли­нейкой происходит сравнение искомой величины (количественного вы­ражения значения длины) с мерой, т.е. линейкой.

Косвенные измерения отличаются от прямых тем, что искомое значе­ние величины устанавливают по результатам прямых измерений таких величин, которые связаны с искомой определенной зависимостью. Так, если измерить силу тока амперметром, а напряжение вольтметром, то по известной функциональной взаимосвязи всех трех названных величин можно рассчитать мощность электрической цепи,

Совокупные измерения сопряжены с решением системы уравнений, составляемых по результатам одновременных измерений нескольких однородных величин. Решение системы уравнений дает возможность вычислить искомую величину.

Совместные измерения — это измерения двух или более неоднородных физических величин для определения зависимости между ними.

Совокупные и совместные измерения часто применяют в измерениях различных параметров и характеристик в области электротехники.

По количеству измерительной информации различают однократные и многократные измерения.

Однократные измерения — это одно измерение одной величины, т.е. число измерений равно числу измеряемых величин. Практическое приме­нение такого вида измерений всегда сопряжено с большими погрешно­стями, поэтому следует проводить не менее трех однократных измерений и находить конечный результат как среднее арифметическое значение.

Многократные измерения характеризуются превышением числа измерений количества измеряемых величин. Обычно минимальное число измерений в данном случае больше трех. Преимущество многократных из­мерений — в значительном снижении влияний случайных факторов на погрешность измерения.

Средства измерений (ЧИТАТЬ)

 

Средства линейно-угловых измерений общего назначения можно подразделить на три основные группы: меры, калибры, универсальные измерительные приборы и системы.

Мера представляет собой средство измерений, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера. К мерам относятся плоскопараллельные меры длины (плитки) и уг­ловые меры.

Калибры представляют собой тела и устройства, предназначен­ные для контроля нахождения в заданных границах размеров, вза­имного расположения поверхностей и формы деталей. К ним от­носятся, например, гладкие предельные калибры (скобы и пробки, рис.2; 3), резьбовые калибры (резьбовые кольца или скобы, резьбовые проб­ки) и т. п.

 

 

 

 

Рис. 2.

Калибры-скобы гладкие листовые (а) и регулируемые (б)

 

 

Рис. 3.

Калибры – пробки гладкие

 

Измерительный прибор—устройство, вырабатывающее сигнал измерительной информации в форме, доступной для непо­средственного восприятия наблюдателем.

Измерительной системой называется совокупность средств измерений (мер, измерительных приборов, измерительных преоб­разователей) и вспомогательных устройств, соединенных между собой каналами связи. Она предназначена для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для автоматизиро­ванной обработки, передачи или использования в автоматических системах управления.

Универсальные измерительные приборы и инструменты пред­назначены для определения действительных размеров.Этим они и отличаются от калибров, позволяющих убедиться лишь в том, что размер лежит в заданных пределах. Любой универсальный прибор характеризуется назначением, принципом действия, т. е. физическим принципом, положенным в основу его построения, особенностями конструкции и метрологическими характеристиками.

Штангенциркуль ШЦ-1

 

 Штангенциркулем (рис. 6) называется средство для измерения линейных размеров, основанное на штанге 5, на которой нанесена шкала с ценой деления 1 мм. По штанге 5 передвигается рамка 3 со вспомогательной шкалой-нониусом 7. Штангенцир­куль снабжен губками для наружных измерений 8 и для внутренних измерений, а также зажимом 2. К рамке 3 прикреплена линейка глубиномера 6 и плоская пружи­на 4.

8	а)

 

 

б)

 

Рис. 6.

а - Штангенциркуль ШЦ-1; б – отсчет по нониусу 25,3 мм

Нониус 7 (рис. 6, б) служит вспомогательной шкалой, позволяющей отсчитывать доли деления шкалы штанги. Он наносится на скошенной поверхности рамки или от­дельной пластинки, укрепленной в окне рамки.

Порядок отсчета показаний штангенциркуля по шка­лам штанги и нониуса:

- читают число целых миллиметров - для этого нахо­дят на шкале штанги штрих, ближайший меньший к нулевому штриху нониуса, и запоминают его числовое зна­чение (на рис. 6, б — 25 мм);

- читают долю миллиметра в отсчете - для этого на­ходят на шкале нониуса штрих, совпадающий со штри­хом шкалы штанги, запоминают его порядковый номер и умножают этот номер на величину отсчета по данно­му нониусу. Это будет искомая доля миллиметра в от­счете (на рис. 6, б) совпадающий штрих нониуса имеет номер 3, а величина отсчета по нониусу равна 0,1 мм, значит, доля миллиметра в отсчете здесь равна ЗХ Х0,1 мм==0,3 мм).

 - подсчитывают полную величину показания штангенциркуля - для этого складывают число целых милли­метров с долей миллиметра в отсчете (на рис. 6 пол­ная величина показания равна 25+0,3== 25,3 мм).

 

Измерительные головки

 

Под измерительной головкой по­нимают механические отсчетные устройства, преобразующие малые перемещения измерительного наконечника в большие перемещения стрелки и имеющие шкалу, по которой отсчитывают величины перемещения наконечника.

В качестве отдельного прибора эти головки не используют,ихустанавливают в устройствах для отсчета перемещений. Поэтому измерительные головки еще называют «отсчетными головками».

По принципу действия измерительные головки подразделяют на пружинные (ГОСТ 6933—81); рычажно-зубчатые (ГОСТ 18833—73; ГОСТ 9696—82); рычажные. Измерительные головки устанавлива­ют на стойки или штативы (ГОСТ 10197—70).

Пружинными измерительными головками называют головки, в которых передаточным механизмом являются упругие элементы (пружина плоская или свернутая, торсионный вал) и используются ее упругие свойства. Стандартизованы измерительные головки с ме­ханизмом в виде свернутой пружины. На базе пружинного механиз­ма головки изготавливают в основном четырех видов: головки пружинные (микрокаторы); головки измерительные пружинно-оп­тические (оптикаторы); головки измерительные пружинные малога­баритные (микаторы) и головки измерительные рычажно-пружинные. К рычажно-зубчатым головкам относят: головки с зубчатым   механизмом, (индикатор часового типa). Конструкция индикатора часового типа представляет собой измерительную головку с продольным перемещением наконечника (рис. 11). Основанием индикатора является корпус 13, внутри которого смонтирован преобразую­щий механизм — реечно-зубчатая передача. Через кор­пус 13 проходит измерительный стержень 1 с наконеч­ником 4. На стержне нарезана рейка. Движения измерительного стержня-рейки 1 передаются зубчатыми колесами — реечным 5, передаточным 7 и трубкой 9 основной стрелке 8, величина поворота которой отсчи­тывается по круглой шкале — циферблату. Для установ­ки на «О» круглая шкала поворачивается ободком 2.

Круглая шкала индикатора часового типа состоит из 100 делений, цена каждого деления—0,01 мм. Это озна­чает, что при перемещении измерительного наконечника на 0,01 мм стрелка индикатора перейдет на одно деление шкалы.

Рис. 11.

Индикатор часового типа:

а —общий вид, б —схема зубчатой передачи

 

Примеры применения индикаторов часового типа.

Рис. 12. Высотомер индикаторный		Рис. 13. Глубиномер индикаторный

Рис. 14. Индикаторный нутромер

а — конструктивная схе­ма; в — нутромер, с. ша­риковымивставками

 

Нутромеры с центрирующим мостиком:

Диапазоны измерений,мм, 6...10; 10...18;

18... 50; 50...100;

100..,160; 160...250;

250...450;

450...700; 700...1000

Нутромеры с шариковыми вставками:

Диапазоны изме­рений, мм., З...6; 6...10; 10...18

Цена деления зависит от уста­новленной на нутромер измеритель­ной стрелочной головки. Обычно применяют на нутромерах с мости­ком 1, 2 или 10 мкм; на нутромерах с шариковой вставкой 1 или 2 мкм.

Наибольшее распространение в машиностроении по­лучили измерения индикаторными нутромерами диамет­ров отверстий и отклонений формы их поверхностей. Эти измерения значительно производительнее, чем измере­ния микрометрическими нутромерами, и обладают более высокой точностью.

Пневматические приборы

 

Рис. 20.

Ротаметр: а – фильтр-стабилизатор,

б – корпус с измерительными трубками, в – пневматические калибры

 

Литература

 

1. Ганевский Г.М., Гольдин И.И. Допуски, посадки и технические измерения в машиностроении. - М.: Высшая школа 1987.

2. Гуторова И.А. Стандартизация метрология сертификация. Учебно-практическое пособие. - М.: Изд-во ПРИОР, 2001.

3. Крылова Г.Д. Основы стандартизации, сертификации, метрологии. - М., 2000

4. Лифиц И.М. Основы стандартизации, метрологии, сертификации. Учебник. - М.: Юрайт-М, 2001.

5. Никифоров А.Д. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения. М.: Высшая школа, 2000.

6. Якушев А.И., Воронцов Л.Н., Федотов Н.М. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения. - М.: Машиностроение, 1986.

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Метрология и технические измерения ….......…………...……...		5
1.	Основы метрологии…………………..…………………..	5
1.1.	Краткая история метрологии………………………....……	5
1.2.	Метрология…………………………………………………	7
1.3.	Государственный метрологический контроль и надзор..	7
1.4.	Калибровка средств измерений……………………………	10
1.5.	Характеристика государственного метрологического надзора….……………………………..	11
1.6.	Правовая основа метрологии…….……………………….	13
1.7.	Основные понятия фундаментальной и практической метрологии………………………..………	14
1.8.	Физические величины и их измерения……………………	14
1.9.	Виды измерений……………………...………………….…	16
2.	Основы технических измерений ……………………….	17
2.1.	Средства измерений ……………………....……………….	17
2.2.	Первичные средства измерения....................................…..	19
2.3.	Штангенинструменты……………………...…….........…..	19
2.3.1.	Штангенциркуль ШЦ-1………………….…………………	21
2.4.	Микрометрические инструменты …............................…..	23
2.5.	Измерительные головки……………………..…………….	27
2.5.1.	Примеры применения индикаторов часового типа....…..	28
2.6.	Головки измерительные пружинные.................................	30
2.7.	Оптические измерительные приборы……........................	31
2.8.	Электроизмерительные приборы…...................................	32
2.9.	Пневматические приборы……............................................	34
Литература ………………………….……………………………..		35

 

 

Лекция №1

Метрология и технические измерения

Основы метрологии(Конспект)

 

Метрология – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности