4 (1024354)
Текст из файла
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ПРИБОРОСТРОЕНИЯ И ИНФОРМАТИКИ
Кафедра ПР-2 «Метрология, сертификация и диагностика»
УТВЕРЖДАЮ
Заведующий кафедрой ПР-2
________________В.В. Клюев
«___»____________2007г.
Для студентов курса факультета ПР
Специальностей 2005. 01, 2005. 03
Кандидат технических наук, доцент Пухальский В. А.
ЛЕКЦИЯ № 4
по дисциплине 2204 «Метрология, стандартизация, сертификация и взаимозаменяемость»
ТЕМА «Метрология, технические измерения и средства измерений»
Обсуждена на заседании кафедры
(предметно-методической секции)
«___»_______________2007 г.
Протокол №___
МГУПИ – 2007г.
Метрология, технические измерения и
средства измерения
Метрология – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. К основным задачам метрологии относятся: установление единиц физических величин и государственных эталонов единиц физических величии; создание образцовых средств измерении; определение физических констант и физико-химических свойств веществ и материалов, а также получение стандартных образцов этих свойств; разработка стандартных методов и средств испытания и контроля; разработка теории измерении и методов оценки погрешностей; надзор за приборостроением и эксплуатацией средств измерений; систематические поверки мер и измерительных приборов; ревизии состояния измерении на предприятиях и организациях.
4.1. Понятия об измерениях и единицах физических величин
Измерение – нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств, например измерение размеров вала микрометром. За единицу физической величины принимают единицу измерения, определяемую установленным числовым значением, которое принято за исходную (основную или производную) единицу (например, метр – единица длины и т. п.).
Основное уравнение измерения имеет вид Q = qU, где Q и q – измеряемая физическая величина и ее числовое значение в принятых единицах; U – единица физической величины.
Измерения производят для установления действительных размеров изделий и соответствия их требованиям чертежа, а также для проверки точности технологической системы и подналадки ее для предупреждения брака.
Вместо определения значения физической величины часто проверяют, находится ли действительное значение этой величины (например, размер детали) в установленных пределах. Процесс получения и обработки информации об объекте (параметре детали, механизма, процесса и т. д.) с целью определения его годности или необходимости введения управляющих воздействий на факторы, влияющие на объект, называют контролем. При контроле деталей проверяют только соответствие действительных значений изометрических, механических, электрических и других параметров нормирования допускаемым значениям этих параметров, например, с помощью калибров (см. гл. 6).
Для введения единообразия в единицах измерения во всем мире на XI Генеральной конференции по мерам в 1960г. была принята Международная система единиц (СИ).
В СИ установлены семь основных единиц, используя которые, можно измерять все механические, электрические, магнитные, акустические и световые параметры, а также характеристики ионизирующих излучений и параметры в области химии. Основными единицами СИ являются: метр (м) – для измерения длины; килограмм (кг) – для измерения массы; секунда (с) – для измерения времени; ампер (А) – для измерения силы электрического тока; кельвин (К) – для измерения температуры; моль (моль) – для измерения количества вещества и кандела (кд) – для измерения силы света.
Кроме семи основных единиц, СИ устанавливает производные единицы, образованные с помощью простейших уравнений связи между физическими величинами. Так, единицу скорости образуют с помощью уравнения, определяющего скорость прямолинейно и равномерно движущейся точки: и = S/t, где u – скорость; S – длина пройденного пути: t – время движения точки. Подстановка вместо S и t их единиц СИ дает [u] = [S]/[t] = 1 м/с. Поэтому за единицу скорости СИ принят метр в секунду (м/с), равный скорости прямjлинейно и равномерно движущейся точки, при которой она за время 1 с проходит путь длиной в 1 м.
В системе СИ для обозначения десятичных кратных (умноженных на 10 в положительной степени) и дольных (умноженных на 10 в отрицательной степени) приняты следующие приставки: экса (Э) – 1018; пета (П) – 1015; тера (Т) – 1012;
гига (Г) – 109; мега (М) – 106; кило (К) – 103; гекто (г) – 102; дека (да) –101;
деци (д) – 10-1; санти (с) – 10-2; милли (м) – 10-3; микро (мк) – 10-6; нано (н) – 10-9; пико (п) – 10-12; фемто (ф) – 10-15; атто (а) – 10-18;
4.2. Классификация измерительных средств и методов измерений
Средство измерения – это техническое устройство, используемое при измерениях и имеющее нормированные метрологические свойства. К средствам измерений относятся, например, различные измерительные приборы и инструменты: штангенинструменты, микрометры и др.
Принцип действия средства измерения – физический принцип, положенный в основу построения данного средства измерения. Часто принцип действия отражен непосредственно в названии средства измерения, например оптиметр.
Средство измерения, предназначенное для воспроизведения физической величины: заданного размера, называют мерой. Различают однозначные меры, воспроизводящие физическую величину одного размера (например, концевые меры длины, гири, конденсаторы постоянной емкости и т. д.), и многозначные меры, воспроизводящие ряд одноименных величин различного размера (например, рулетки, разделенные на миллиметры, конденсаторы переменной емкости).
Эталон единицы физической величины – средство измерения (или комплекс средств измерений), официально утвержденное эталоном для воспроизведения единицы физических величин с наивысшей достижимой точностью и ее храпения (например, комплекс средств измерений для воспроизведении метра через длину световой волны). Примером точности эталонов может служить государственный эталон времени, погрешность которого за 30 тыс. лет не превысит 1 с.
Эталонные средства измерения – это меры, измерительные приборы или преобразователи, утвержденные в качестве эталонных. Они служат для контроля нижестоящих по поверочной схеме измерительных средств и в то же время сами периодически подвергаются проверке по эталонам. Их точность имеет большое значение для обеспечения единства и правильности измерений,
Измерительное средство и приемы его использования в совокупности образуют метод измерения. По способу получения значений измеряемых величин различают два основных метода измерений: метод непосредственной оценки и метод сравнения с мерой.
Метод непосредственной оценки – метод измерения, пои котором значение величины определяют непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора прямого действия, например измерение длины с помощью линейки, размеров деталей микрометром, угломером и т. д.
Метод сравнения с мерой – метод измерения, при котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой. Например, для измерения высоты L детали 1 (рис. 4.1) миниметр 2 закрепляют в стойке. Стрелку миниметра устанавливают на нуль по какому-либо образцу (набору концевых мер 3), имеющему высоту N, равную номинальной высоте L измеряемой детали. Затем приступают к измерению партии деталей. О точности размеров L судят по отклонению ±Δ стрелки миниметра относительно нулевого положения. При измерении линейных величин независимо от рассмотренных методов различают контактный и бесконтактный методы измерений. Примером первого является измерение размера вала штангенциркулем, а второго – измерение того же вала с помощью проекционных приборов, например микроскопа.
В зависимости от взаимосвязи показании прибора с измеряемой физической величиной измерения подразделяют на прямые и косвенные, абсолютные и относительные.
При прямом измерении искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных, например измерение угла угломером, диаметра – штангенциркулем.
При косвенном измерении искомое значение величины определяют на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям, например определение среднего диаметра резьбы с помощью трех проволочек на вертикальном длиномере, угла с помощью синусной линейки и т. д.
Абсолютное измерение основано на прямых измерениях величины и (или) использовании значений физических констант, например измерение размеров деталей штангенциркулем или микрометром. Относительное измерение основано на сравнении измеряемой величины известным значением меры, например измерение отношения величины к одноименной величине, играющей роль единицы, или измерения величины по отношению к одноименной величине, принимаемой за исходную. Размер в этом случае определяется алгебраическим суммированием размера установочной меры и показаний прибора. Например, высоту L детали 1 (см. рис. 4.1) находят по отклонению Δ от размера N, по которому построен миниметр:
L = N ± Δ.
4.3. Метрологические показатели средств измерения
При выборе средства измерения в зависимости от заданной точности изготовления деталей необходимо учитывать их метрологические показатели (рис. 4.2): цену деления шкалы, диапазоны показаний и измерений, пределы измерения, измерительное усилие и др. Основным элементом отсчетного устройства является шкала, по которой снимается отсчет. Цена деления шкалы – разность значений величин, соответствующих двум соседним отметкам шкалы, например 0,002 мм при длине (интервале) деления шкалы прибора, равной 1 мм (под интервалом деления шкалы понимаем расстояние между осями двух соседних отметок шкалы).
Начальное и конечное значения шкалы – соответственно наименьшее и наибольшее значения измеряемой величины, указанные на шкале, характеризующие возможности шкалы измерительного средства и определяющие диапазон показаний.
Диапазон показаний – область значений шкалы, ограниченная конечным и начальным значениями шкалы. Диапазон измерений, состоящий из диапазонов показаний и перемещения измерительной головки по стойке прибора, – это область значении измеряемой величины, для которой нормированы допускаемые погрешности средства измерений. Придел измерении – наибольшее пли наименьшее значение диапазона измерений.
Одной из основных характеристик контактных средств измерения линейных и угловых величин контактным методом является измерительное усилие, которое возникает в зоне контакта чувствительного элемента средства измерений с деталью пли другим исследуемым объектом.
При анализе измерений сравнивают истинные значения физических величин с результатами измерений. Отклонение Δ результата измерения X от истинного значении Q измеряемой величины называют погрешностью измерения:
Δ = X –Q
Под точностью измерений понимают качество измерений, отражающее близость их результатов к истинному значению измеряемой величины (высокая точность измерений соответствует малым погрешностям).
Погрешности измерений обычно классифицируют по причине их возникновения и по виду погрешностей.
В зависимости от причин возникновения выделяют следующие погрешности измерений.
Характеристики
Тип файла документ
Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.
Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.
Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.