150470 (Линейные измерения)

Форма отчета

Ф. И. О., курс, группа

Лабораторная работа В-1. "Линейные измерения".

Оборудование: микрометр, штангенциркуль, набор тел.

Цель работы: ознакомление с методами измерений - линейных размеров:определение доверительных интервалов.

Содержание работы:

1.C помощью микрометра определить площадь поверхности металлического бруска. Вычислить среднее значение площади S и доверительный интервал S при доверительной вероятности Р= 0.95;

2. Определить с помощью штангенциркуля объем тела. Вычислить среднее значение объема V и доверительный интервал при доверительной вероятности Р==0.95 .

Результаты работы представить в виде отчета, где во вводной части приведены описания измерительных приборов и вывод формул, необ­ходимых для расчетов доверительных интервалов.

Примеры заполнения таблиц

Упр. № 1. Определение параметров цилиндра с помощью штангенциркуля.

ц.д._{штангенциркуля} = 0,05 мм.

а_ср= =

Допустимая ошибка штангенциркуля равна цене деления шкалы нониуса.

ц.д.=0.05мм

Упр. № 2

Определение параметров параллелепипеда c помощью микрометра.

а_ср= = с_ср=

ц.д._{микрометра}=0.01мм

Погрешность показаний применяемого в данной работе микрометра равна 0.004 мм

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № B-1.

OIIPЕДЕЛЕНИE ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ.

Цель работы: изучить некоторые методы линейных измерений, определить размеры предложенных деталей.

Введение. Линейные измерения - определение расстояний между задан­ными точками, определение размеров элементов разных сооружений, деталей (при необходимости измерение площадей, объемов) - применяются во многих областях науки и техники. Любое измерение состоит в установлении численного соотношения между величиной измеряемого объекта и величиной эталона, воспроизводящего единицу измерения.

XI Генеральная конференция по мерам и весам в I960 году приняла в качестве эталона единицы длины метр, выраженный в длинах световых волн оранжевой линии спектра криптона-86; соответствующей переходу между уровнями 2Р₁₀ и

5d₅ этого атома. Метр - длина, равная 1650763,73 длин волн в вакууме излучения, соответствующего переходу между уровнями 2Р₁₀ и 5d₅ атома криптона-86. При соблюдении условий эксплуатации комплекса аппаратуры, входящего в состав госу­дарственного эталона метра, единица длины воспроизводится и передается со средней квадратичной погрешностью, не превышающей 3 • 10^-8 м (ГОСТ 8.020-72).

Основное метрологическое назначение любого эталона - сохранение единства мер и, следовательно, значение единицы от эталона должно передаваться с необходимой точностью принимаемым в различных областях человеческой деятельности измерительным мерам и приборам. Для исполнения этой задачи создается ряд вторичных эталонов, точность которых всегда несколько ниже точности первичного эталона, однако их роль в хранении и передаче единиц измерения очень велика. По метрологиче­скому назначению вторичные эталоны разделяются на:

• эталоны-копии - заменяют первичный эталон при передаче единиц другим

вторичным эталонам;

• эталоны-свидетели - предназначены для наблюдения за сохран­ностью

первичного эталона и хранятся в общих с ним условиях;

• рабочие эталоны - предназначены для текущих метрологических работ по

передаче единицы измерения образцовым и рабочим (высшей точности)

средствам измерений.

Средства измерений - технические средства, необходимые для осущест­вления измерений. Основные виды средств измерений: мера - устройство служащее для воспроизведения одного или нескольких известных значе­ний величины; набор мер - совокупность мер, применяемых как отдельно так и в различных сочетаниях с целью воспроизведения ряда значений величины в определенных пределах; измерительный прибор – устройство, в котором измеряемая величина преобразуется в показание или сигнал пропорциональный измеряемой величине или связанный с ней другой функциональной зависимостью; измерительная установка – совокупность мер, измерительных приборов, вспомогательных устройств, объединен­ных в единое целое общей схемой и методом, предназначенная для измерения одной или нескольких величин.

Схема, устанавливающая соподчинение эталона, образцовых и рабочих средств измерения, представлена на рис.1.

Примером образцовых в одних и рабочих мер длины в других случае являются мерительные плитки (плитки Иогансона) - плоскопараллельные концевые меры длины в форме плиток, изготовленные из инструментальной легированной стали с высокой точностью; рабочий размер их определяется расстоянием между двумя параллельными измерительными плоскостям. Размеры плиток поддаются измерению непосредственно в длинах волн с очень высокой точностью (до 5* 10^-8 м) и потому большое число операций по градуировке и поверке приборов производится с их помощью. Плитки обладают очень полезным для их практического применения свойством - притираемостью, т.е. способностью прочно сцепляться между собой измерительными поверхностями (размер блока из нескольких плиток практически равен сумме размеров отдельных плиток, входящих в блок). Наибольшее распространение получил набор плиток от I до 100 мм. По величинам допусков на изготовление плитки разделены на пять классов точности (например, допустимые отклонения плиток до 10 mм составляют: + 0,0001 мм - нулевой класс; + 0,0025 мм - четвертый класс). Применение плиток в качестве образцовых мер предусматрива­ется поверочными схемами соответствующих ГОСТов. (ГОСТ 9038-59).

Методы и приборы для измерения линейных размеров. Методы измерения и применяемые приборы выбирают, учитывая следующие факторы:

- размеры измеряемого объекта;

- характер (особенности) объекта;

- требуемая точность результата.

Диапазон измеряемых в современной физике расстояний огромен (от 10^-15 до 10²⁶ м). Естественно, что методы и средства измерений, применяемые в различных частях этого диапазона, различны. Например, диаметр атомных ядер (~10 ^-15 м) определяют по эффективному сечению рассеяния нейтронов. Размеры крупных молекул, а также период кристаллической решетки ( ~ 10^-10 м) измеряются с помощью электронного микроскопа или по интерференционным картинам рассеяния корот­ких электромагнитных волн (нейтроно-, электроно- и рентгенография).

Оптическая интерференция позволяет измерить расстояния от 10^-8 до 10 ^-4 м. Размеры от 10^-6 м (I мкм - микрон) до 10^-3 м могут быть измерены с помощью оптического микроскопа. Измерение длин в области больших значений (>10^-3 м) производится методом триангуляции (т.е. сводится к измерение углов).

В данной работе рассматриваются простейшие методы линейных измерений, используемые в машиностроении.

Все методы линейных измерений можно разделить (по разным признакам) на следующие виды:

- методы непосредственной оценки и методы сравнения;

- контактные и бесконтактные.

В контактном методе измерительные поверхности прибора касаются поверхностей объекта (штангенциркуль, микрометр). Бесконтактные измерения можно производить с помощью микроскопа или специальных проекторов. Методы непосредственной оценки позволяют определить значение всей измеряемой величины (измерительная линейка, микрометрический винт). Методы сравнения дают возможность определить отклонение измеряемой величины от заданного размера. Примером такого измерительного устройства является штангенциркуль, в котором реализуется метод нониуса. Второй пример - стрелочный индикатор, используемый в сочетании с измерительными плитками.

Метод линейного нониуса. Нониусом называют небольшую линейку, которая может перемещаться вдоль основного масштаба. На нониусе нанесено некоторое число n делений; цена деления нониуса находится в определенном соотношении к цене деления масштаба ; чаще всего, общая длина n делений нониуcа равна длине n-1 делений масштаба (рис.2):

(1)

отсюда разность между длиной одного деления масштаба и одного деления нониуса:

(2)

где есть точность нониуса, которая, как видно, определяется ценой деления масштаба и числом делений нониуса n.

Рис. 2. Линейный нониус.

Наиболее распространенные типы нониусов представлены в табл.1:

Табл.1. Характеристики нониусов.