Лабораторные работы по метрологии, стандартизации и сертификации. Лабораторный практикум по дисциплине "метрология, стандартизация и сертификация" методические указания и контрольные задания

Транскрипт

1 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» А.С. Спиридонова, Н.М. Наталинова ПРАКТИКУМ ПО МЕТРОЛОГИИ, СТАНДАРТИЗАЦИИ И СЕРТИФИКАЦИИ Рекомендовано в качестве учебного пособия Редакционно-издательским советом Томского политехнического университета Издательство Томского политехнического университета 2014

2 УДК (076.5) ББК я73 С72 С72 Спиридонова А.С. Практикум по метрологии, стандартизации и сертификации: учебное пособие / А.С. Спиридонова, Н.М. Наталинова; Томский политехнический университет. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, с. Пособие содержит шесть лабораторных работ и четыре практических занятия, которые включают в себя необходимые теоретические материалы и контрольные вопросы для подготовки к защите выполненных работ. Предназначено для студентов всех направлений для закрепления теоретических основ метрологии, методов измерений, порядка проведения измерений значений физических величин и правил обработки результатов измерений, оценивания неопределенности измерений, нормативноправовых основ метрологии, а также теоретических положений деятельности по стандартизации, принципов построения и правил пользования стандартами, комплексами стандартов и другой нормативной документацией. УДК (076.5) ББК я73 Рецензенты Кандидат технических наук, доцент ТГАСУ А.А. Алексеев Кандидат химических наук, доцент ТГУ Н.А. Гавриленко ФГАОУ ВО НИ ТПУ, 2014 Спиридонова А.С., Наталинова Н.М., 2014 Оформление. Издательство Томского политехнического университета, 2014

3 ВВЕДЕНИЕ Метрология и стандартизация являются инструментами обеспечения качества и безопасности продукции, работ и услуг важного аспекта многогранной деятельности. Качество и безопасность являются основными фактором реализации товара. Целью преподавания дисциплины «Метрология, стандартизация и сертификация» является изложение понятий, формирование у студентов знаний, умений и навыков в областях деятельности по стандартизации, метрологии и подтверждения соответствия для обеспечения эффективности производственной и других видов деятельности. В результате изучения дисциплины студент должен обладать следующими компетенциями: знать цели, принципы, сферы применения, объекты, субъекты, средства, методы, нормативно-правовую базу стандартизации, метрологии, деятельности по подтверждению соответствия; уметь применять техническое и метрологическое законодательство; работать с нормативными документами; распознавать формы подтверждения соответствия; различать международные и национальные единицы измерения; владеть опытом работы с действующими федеральными законами, нормативными и техническими документами, необходимыми для осуществления профессиональной деятельности. Работа соответствует требованиям государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования (ФГОС ВПО и стандартам ООП ТПУ) по дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация» для студентов всех специальностей. Данное пособие предназначено для закрепления теоретических основ метрологии, методов измерений, порядка проведения измерений значений физических величин и правил обработки результатов измерений, нормативно-правовых основ метрологии, также теоретических положений деятельности по стандартизации и сертификации, принципов построения и правил пользования стандартами, комплексами стандартов и другой нормативной документацией. 3

4 РАЗДЕЛ 1. МЕТРОЛОГИЯ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1 КЛАССИФИКАЦИЯ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ И НОРМИРУЕМЫЕ МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ 1.1. Основные понятия и определения В соответствии с РМГ средство измерений это 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. Средства измерений (СИ), используемые в различных областях науки и техники, чрезвычайно разнообразны. Однако для этого множества можно выделить некоторые общие признаки, присущие всем СИ независимо от области применения. Эти признаки положены в основу различных классификаций СИ, некоторые из них приведены далее. Классификация средств измерений По техническому назначению: Мера физической величины средство измерений, предназначенное для воспроизведения и (или) хранения физической величины одного или нескольких заданных размеров, значения которых выражены в установленных единицах и известны с необходимой точностью; Различают следующие разновидности мер: однозначная мера мера, воспроизводящая физическую величину одного размера (например, гиря 1 кг, конденсатор постоянной емкости); многозначная мера мера, воспроизводящая физическую величину разных размеров (например, штриховая мера длины, конденсатор переменной емкости); набор мер комплект мер разного размера одной и той же физической величины, предназначенных для применения на практике как в отдельности, так и в различных сочетаниях (например, набор концевых мер длины); магазин мер набор мер, конструктивно объединенных в единое устройство, в котором имеются приспособления для их соединения в различных комбинациях (например, магазин электрических сопротивлений). 4

5 Измерительный прибор средство измерений, предназначенное для получения значений измеряемой физической величины в установленном диапазоне. Измерительный прибор, как правило, содержит устройство для преобразования измеряемой величины в сигнал измерительной информации и его индексации в форме, наиболее доступной для восприятия. Во многих случаях устройство для индикации имеет шкалу со стрелкой или другим устройством, диаграмму с пером или цифровое табло, благодаря которым может быть произведен отсчет или регистрация значений физической величины. В зависимости от вида выходной величины различают аналоговые и цифровые измерительные приборы. аналоговый измерительный прибор это измерительный прибор, показания (или выходной сигнал) которого являются непрерывной функцией измеряемой величины (например, стрелочный вольтметр, стеклянный ртутный термометр). цифровой измерительный прибор это измерительный прибор, показания которого представлены в цифровой форме. В цифровом приборе происходит преобразование входного аналогового сигнала измерительной информации в цифровой код, и результат измерения отражается на цифровом табло. По форме представления выходной величины (по способу индикации значений измеряемой величины) измерительные приборы разделяют на показывающие и регистрирующие измерительные приборы. показывающий измерительный прибор измерительный прибор, допускающий только отсчитывание показаний значений измеряемой величины (микрометр, аналоговый или цифровой вольтметр). регистрирующий измерительный прибор измерительный прибор, в котором предусмотрена регистрация показаний. Регистрация значений измеряемой величины может осуществляться в аналоговой или цифровой форме, в виде диаграммы, путем печатания на бумажной или магнитной ленте (термограф или, например, измерительный прибор, сопряженный с компьютером, дисплеем и устройством для печатания показаний). По действию измерительные приборы разделяют на интегрирующие и суммирующие. Различают также приборы прямого действия и приборы сравнения Измерительный преобразователь техническое средство с нормативными метрологическими характеристиками, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или измерительный сигнал, удобный для обработки, хранения, дальнейших преобразований, индикации или передачи. Полученные в результате преобразования величина 5

6 или измерительный сигнал, не доступны для непосредственного восприятия наблюдателем, они определяются через коэффициент преобразования. Измерительный преобразователь или входит в состав какого-либо измерительного прибора (измерительной установки, измерительной системы), или же применяется вместе с каким-либо средством измерений. По характеру преобразования различают аналоговые, цифроаналоговые, аналого-цифровые преобразователи. По месту в измерительной цепи различают первичные и промежуточные преобразователи. Выделяют также масштабные и передающие преобразователи. Примеры: термопара в термоэлектрическом термометре, измерительный трансформатор тока, электропневматический преобразователь. Измерительная установка совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей и других устройств, предназначенная для измерений одной или нескольких физических величин и расположенная в одном месте. Измерительную установку, применяемую для поверки, называют поверочной установкой. Измерительную установку, входящую в состав эталона, называют эталонной установкой. Некоторые большие измерительные установки называют измерительными машинами, предназначенными для точных измерений физических величин, характеризующих изделие. Примеры: установка для измерений удельного сопротивления электротехнических материалов, установка для испытаний магнитных материалов. Измерительная система совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей, ЭВМ и других технических средств, размещенных в разных точках контролируемого объекта и т. п. с целью измерений одной или нескольких физических величин, свойственных этому объекту, и выработки измерительных сигналов в разных целях. В зависимости от назначения измерительные системы разделяют на измерительные информационные, измерительные контролирующие, измерительные управляющие системы и др. Измерительную систему, перестраиваемую в зависимости от изменения измерительной задачи, называют гибкой измерительной системой (ГИС). Примеры: измерительная система теплоэлектростанции, позволяющая получать измерительную информацию о ряде физических величин в разных энергоблоках. Она может содержать сотни измерительных каналов; радионавигационная система для определения местоположения различных объектов, состоящая из ряда измерительно-вычислительных комплексов, разнесенных в пространстве на значительное расстояние друг от друга. 6

7 Измерительно-вычислительный комплекс функционально объединенная совокупность средств измерений, ЭВМ и вспомогательных устройств, предназначенная для выполнения в составе измерительной системы конкретной измерительной задачи. Компаратор средство сравнения, предназначенное для сличения мер однородных величин (рычажные весы, компаратор для сличения нормальных элементов). По метрологическому назначению все СИ подразделяются на эталоны, рабочие эталоны и рабочие СИ. Эталон единицы физической величины (эталон) средство измерений (или комплекс средств измерений), предназначенное для воспроизведения и (или) хранения единицы и передачи ее размера нижестоящим по поверочной схеме средствам измерений и утвержденное в качестве эталона в установленном порядке. Конструкция эталона, его свойства и способ воспроизведения единицы определяются природой данной физической величины и уровнем развития измерительной техники в данной области измерений. Эталон должен обладать, по крайней мере, тремя тесно связанными друг с другом существенными признаками неизменностью, воспроизводимостью и сличаемостью. Рабочий эталон эталон, предназначенный для передачи размера единицы рабочим средствам измерений. При необходимости рабочие эталоны подразделяют на разряды (1-й, 2-й,..., n-й). В этом случае передачу размера единицы осуществляют через цепочку соподчиненных по разрядам рабочих эталонов. При этом от последнего рабочего эталона в этой цепочке размер единицы передают рабочему средству измерений. Рабочее средство измерений средство измерений, предназначенное для измерений, не связанных с передачей размера единицы другим средствам измерений. По значимости измеряемой физической величины все СИ подразделяются на основные и вспомогательные средства измерений. Основные средства измерений СИ той физической величины, значение которой необходимо получить в соответствии с измерительной задачей. Вспомогательные средства измерений СИ той физической величины, влияние которой на основное средство измерений или объект измерений необходимо учитывать для получения результатов измерений требуемой точности (термометр для измерения температуры газа в процессе измерений объемного расхода этого газа). 7

8 Классификация СИ по техническому назначению является основной и представлена на рис Рис. 1.1 Метрологическая характеристика средства измерений (MX СИ): Характеристика одного из свойств средства измерений, влияющая на результат измерений и на его погрешность. Для каждого типа средств измерений устанавливают свои метрологические характеристики. Метрологические характеристики, устанавливаемые нормативно-техническими документами, называют нормируемыми метрологическими характеристиками, а определяемые экспериментально действительными метрологическими характеристиками. Номенклатура метрологических характеристик и способы их нормирования установлены ГОСТ . Все метрологические характеристики СИ можно разделить на две группы: характеристики, влияющие на результат измерений (определяющие область применения СИ); характеристики, влияющие на точность (качество) измерения. К основным метрологическим характеристикам, влияющим на результат измерений, относятся: диапазон измерений измерительных приборов; 8

9 значение однозначной или многозначной меры; функция преобразования измерительного преобразователя; цена деления шкалы измерительного прибора или многозначной меры; вид выходного кода, число разрядов кода, цена единицы наименьшего разряда кода средств измерений, предназначенных для выдачи результатов в цифровом коде. Диапазон измерений средства измерений (диапазон измерений) область значений величины, в пределах которой нормированы допускаемые пределы погрешности средства измерений (для преобразователей это диапазон преобразования). Значения величины, ограничивающие диапазон измерений снизу и сверху (слева и справа), называют соответственно нижним пределом измерений или верхним пределом измерений. Для мер пределы воспроизведения величин. Однозначные меры имеют номинальное и действительное значение воспроизводимой величины. Номинальное значение меры значение величины, приписанное мере или партии мер при изготовлении. Пример: резисторы с номинальным значением 1 Ом, гиря с номинальным значением 1 кг. Нередко номинальное значение указывают на мере. Действительное значение меры значение величины, приписанное мере на основании ее калибровки или поверки. Пример: в состав государственного эталона единицы массы входит платиноиридиевая гиря с номинальным значением массы 1 кг, тогда как действительное значение ее массы составляет 1, кг, полученное в результате сличений с международным эталоном килограмма, хранящимся в Международном Бюро Мер и Весов (МБМВ) (в данном случае это калибровка). Диапазон показаний средства измерений (диапазон показаний) область значений шкалы прибора, ограниченная начальным и конечным значениями шкалы. Диапазон измерений средства измерений (диапазон измерений) область значений величины, в пределах которой нормированы допускаемые пределы погрешности средства измерений. Значения величины, ограничивающие диапазон измерений снизу и сверху (слева и справа), называют соответственно нижним пределом измерений или верхним пределом измерений. Цена деления шкалы (цена деления) разность значения величин, соответствующих двум соседним отметкам шкалы средства измерений. К метрологическим характеристикам, определяющим точность измерения, относится погрешность средства измерений и класс точности СИ. 9

10 Погрешность средства измерений разность между показанием средства измерений (x) и истинным (действительным) значением (x d) измеряемой физической величины. x x x d. (1.1) В качестве x d выступает либо номинальное значение (например, меры), либо значение величины, измеренной более точным (не менее чем на порядок, т. е. в 10 раз) СИ. Чем меньше погрешность, тем точнее средство измерений. Погрешности СИ могут быть классифицированы по ряду признаков, в частности: по отношению к условиям измерения основные, дополнительные; по способу выражения (по способу нормирования МХ) абсолютные, относительные, приведенные. Основная погрешность средства измерений (основная погрешность) погрешность средства измерений, применяемого в нормальных условиях. Как правило, нормальными условиями эксплуатации являются: температура (293 5) К или (20 5) ºС; относительная влажность воздуха (65 15) % при 20 ºС; напряжение в сети 220 В 10 % с частотой 50 Гц 1 %; атмосферное давление от 97,4 до 104 кпа. Дополнительная погрешность средства измерений (дополнительная погрешность) составляющая погрешности средства измерения, возникающая дополнительно к основной погрешности вследствие отклонения какой-либо из влияющих величин от нормального ее значения или вследствие ее выхода за пределы нормальной области значений. При нормировании характеристик погрешностей средств измерений устанавливают пределы допускаемых погрешностей (положительный и отрицательный). Пределы допускаемых основной и дополнительной погрешностей выражаются в форме абсолютных, приведенных или относительных погрешностей в зависимости от характера изменения погрешностей в пределах диапазона измерений. Пределы допускаемой дополнительной погрешности можно выражать в форме, отличной от формы выражения пределов допускаемой основной погрешности. Абсолютная погрешность средства измерений (абсолютная по- x, выраженная в еди- грешность) погрешность средства измерений ницах измеряемой физической величины. Абсолютная погрешность определяется по формуле (1.1). 10

11 Пределы допускаемой основной абсолютной погрешности могут быть заданы в виде: a (1.2) или a bx, (1.3) где пределы допускаемой абсолютной погрешности, выраженной в единицах измеряемой величины на входе (выходе) или условно в делениях шкалы; x значение измеряемой величины на входе (выходе) средств измерений или число делений, отсчитанных по шкале; ab, положительные числа, не зависящие от x. Приведенная погрешность средства измерения (приведенная погрешность) относительная погрешность, выраженная отношением абсолютной погрешности средства измерений к условно принятому значению величины (нормирующему значению), постоянному во всем диапазоне измерений или в части диапазона. Приведенная погрешность средства измерений определяется по формуле: 100 %, (1.4) x N где пределы допускаемой приведенной основной погрешности, %; пределы допускаемой абсолютной основной погрешности, устанавливаемые по формуле (1.2); x N нормирующее значение, выраженное в тех же единицах, что и. Пределы допускаемой приведенной основной погрешности следует устанавливать в виде: p, (1.5) где p отвлеченное положительное число, выбираемое из ряда 1 10 n ; 1,5 10 n ; (1,6 10 n); 2 10 n ; 2,5 10 n ; (3 10 n); 4 10 n ; 5 10 n ; 6 10 n (n = 1, 0, 1, 2 и т. д.). Нормирующее значение x N принимается равным: конечному значению рабочей части шкалы (x k), если нулевая отметка находится на краю или вне рабочей части шкалы (равномерной или степенной); сумме конечных значений шкалы (без учета знака), если нулевая отметка внутри шкалы; модулю разности пределов измерений для СИ, шкала которых имеет условный нуль; длине шкалы или ее части, соответствующей диапазону измерений, если она существенно неравномерна. В этом случае абсолютную погрешность, как и длину шкалы, надо выражать в миллиметрах. 11

12 Относительная погрешность средства измерений (относительная погрешность) погрешность средства измерений, выраженная отношением абсолютной погрешности средства измерений к результату измерений или к действительному значению измеренной физической величины. Относительная погрешность средства измерений вычисляется по формуле: 100 %, (1.6) x где пределы допускаемой относительной основной погрешности, %; пределы допускаемой абсолютной погрешности, выраженной в единицах измеряемой величины на входе (выходе) или условно в делениях шкалы; x значение измеряемой величины на входе (выходе) средств измерений или число делений, отсчитанных по шкале. Если bx, то пределы допускаемой относительной основной погрешности устанавливают в виде: q, (1.7) где q отвлеченное положительное число, выбираемое из ряда, приве- a bx, то в виде: денного выше; или если x cd k 1, (1.8) x где x k больший (по модулю) из пределов измерений; cd, положительные числа, выбираемые из ряда, приведенного выше. В обоснованных случаях пределы допускаемой относительной основной погрешности определяют по более сложным формулам либо в виде графика или таблицы. Характеристики, введенные ГОСТ 8.009, наиболее полно описывают метрологические свойства СИ. Однако в настоящее время в эксплуатации находится достаточно большое количество СИ, метрологические характеристики которых нормированы несколько по-другому, а именно на основе классов точности. Класс точности средств измерений (класс точности) обобщенная характеристика данного типа средств измерения, как правило, отражающая уровень их точности, выражаемая пределами допускаемых основной и дополнительной погрешностей, а также другими характеристиками, влияющими на точность. Класс точности дает возможность судить о том, в каких пределах находится погрешность измерений этого класса. Это важно при выборе средств измерений в зависимости от заданной точности измерений. 12

13 Обозначение классов точности СИ присваивают в соответствии с ГОСТ . Правила построения и примеры обозначения классов точности в документации и на средствах измерений приведены в приложении Б. Обозначение класса точности наносят на циферблаты, щитки и корпуса СИ, приводят в нормативной документации на СИ. Номенклатура нормируемых метрологических характеристик СИ определяется назначением, условиями эксплуатации и многими другими факторами. Нормы на основные метрологические характеристики приводятся в стандартах, в технических условиях (ТУ) и эксплуатационной документации на СИ Цель работы ознакомление с технической документацией на СИ и определение по ней основных классификационных признаков и нормируемых метрологических характеристик применяемых средств измерений; приобретение навыков определения основных классификационных признаков, применяемых средств измерений и их нормируемых метрологических характеристик непосредственно по средствам измерений; закрепление теоретических знаний по разделу «Классификация средств измерений» изучаемой дисциплины «Метрология, стандартизация и сертификация» Используемое оборудование и приборы 1) осциллограф; 2) вольтметр цифровой; 3) вольтметр аналоговый; 4) генератор; 5) усилитель; 6) источник питания; 7) элемент нормальный термостатированный; 8) источник калиброванных напряжений программируемый Программа работы Определить классификационные признаки, указанные в табл. 1.2 из числа находящихся на рабочем месте средств измерений (СИ) Ознакомиться с технической документацией на СИ (руководство по эксплуатации, техническое описание с инструкцией по эксплуатации или паспорт). 13

14 Определить нормированные метрологические характеристики СИ непосредственно по средствам измерений и по технической документации на них и заполнить на каждое средство измерений табл Составить отчет о проделанной работе (пример оформления титульного листа см. в приложении А). Таблица 1.2 Классификационные признаки Средство измерения (указать тип СИ) По видам (по техническому назначению) По виду выходной величины По форме представления информации (только для измерительных приборов) По назначению По метрологическому назначению Нормированные метрологические характеристики 1.5. Контрольные вопросы 1. Назовите виды средств измерений. 2. По каким классификационным признакам подразделяются СИ. 3. Охарактеризовать каждый вид СИ. 4. На какие группы подразделяются метрологические характеристики СИ. 5. Что такое метрологические характеристики? 6. Что такое нормируемые и действительные метрологические характеристики и чем они отличаются от метрологических характеристик? 7. Назовите метрологические характеристики, определяющие: область применения СИ; качество измерения. 8. Назовите виды погрешностей. 9. Какая характеристика определяет точность СИ? 10. Какую функцию выполняют эталоны? 11. В чем различие в назначении рабочих СИ и рабочих эталонов? 1.6. Литература 1. РМГ ГСИ. Метрология. Основные термины и определения. Рекомендации по межгосударственной стандартизации. 2. ГОСТ ГСИ. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений. 3. ГОСТ ГСИ. Классы точности средств измерений. 4. Сергеев А.Г., Терегеря В.В. Метрология, стандартизация и сертификация. М.: Издательство Юрайт: ИД Юрайт,

15 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2 КОСВЕННЫЕ ОДНОКРАТНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ 2.1. Основные понятия и определения Измерением называют 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. Измерения являются основным источником информации о соответствии продукции требованиям нормативной документации. Только достоверность и точность измерительной информации обеспечивают правильность принятия решений о качестве продукции, на всех уровнях производства при испытаниях изделий, в научных экспериментах и т. д. Измерения классифицируются: а) по числу наблюдений: однократное измерение измерение, выполняемое один раз. Недостатком этих измерений является возможность грубой ошибки промаха; 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. Обычно их число n 3. Многократные измерения проводят с целью уменьшения влияния случайных факторов на результат измерений; б) по характеру точности (по условиям измерения): равноточные измерения ряд измерений какой-либо величины, выполненных одинаковыми по точности СИ в одних и тех же условиях с одинаковой тщательностью; неравноточные измерения ряд измерений какой-либо величины, выполненных несколькими различающимися по точности СИ и (или) в разных условиях; в) по выражению результата измерения: абсолютное измерение измерение, основанное на прямых измерениях одной или нескольких основных величин и (или) использовании значений физических констант (например, измерение силы F m g основано на измерении основной величины массы m и использовании физической постоянной ускорения свободного падения g (в точке измерения массы); относительное измерение измерение отношения величины к одноименной величине, играющей роль единицы, или измерение изме- 15

16 нения величины по отношению к одноименной величине, принимаемой за исходную; г) по способу получения результата измерения: прямое измерение это измерение, при котором искомое значение физической величины получают непосредственно (например, измерение массы на весах, измерение длины детали микрометром); косвенное измерение это определение искомого значения физической величины на основании результатов прямых измерений других физических величин, функционально связанных с искомой величиной; совокупные измерения это проводимые одновременно измерения нескольких одноименных величин, при которых искомые значения величин определяют путем решения системы уравнений, получаемых при измерениях этих величин в различных сочетаниях (например, значение массы отдельных гирь набора определяют по известному значению массы одной из гирь и по результатам измерений (сравнений) масс различных сочетаний гирь); совместные измерения это проводимые одновременно измерения двух или нескольких неодноименных величин для определения зависимости между ними; д) по характеру изменения измеряемой физической величины: статическое измерение измерение физической величины, принимаемой в соответствии с конкретной измерительной задачей за неизменную на протяжении времени измерения. Они проводятся при практическом постоянстве измеряемой величины; динамическое измерение измерение изменяющейся по раз- меру физической величины; е) по метрологическому назначению используемых средств измерений: технические измерения измерения с помощью рабочих средств измерений; метрологические измерения измерения при помощи эталонных средств измерений с целью воспроизведения единиц физических величин для передачи их размера рабочим средствам измерений. Результаты измерений представляют собой приближенные оценки значений величин, найденные путем измерений, так как даже самые точные приборы не могут показать действительного значения измеряемой величины. Обязательно существует погрешность измерений, причинами которой могут быть различные факторы. Они зависят от метода измерения, от технических средств, с помощью которых проводятся измерения, и от восприятия наблюдателя, осуществляющего измерения. 16

17 Точность результата измерений это одна из характеристик качества измерения, отражающая близость к нулю погрешности результата измерения. Чем меньше погрешность измерения, тем больше его точность. Погрешность измерения x отклонение результата измерения x от истинного или действительного значения (x i или x d) измеряемой величины: xx x id. (2.1) Истинное значение физической величины значение физической величины, которое идеальным образом характеризует в качественном и количественном отношении соответствующую физическую величину. Оно не зависит от средств нашего познания и является абсолютной истиной. Оно может быть получено только в результате бесконечного процесса измерений с бесконечным совершенствованием методов и средств измерений. Действительное значение физической величины значение физической величины, полученное экспериментальным путем и настолько близкое к истинному значению, что в поставленной измерительной задаче может быть использовано вместо него. Погрешности измерения также могут быть классифицированы по ряду признаков, в частности: а) по способу числового выражения; б) по характеру проявления; в) по виду источника возникновения (причин возникновения). По способу числового выражения погрешность измерения может быть: Абсолютная погрешность измерения (x) представляет собой разность между измеренной величиной и действительным значением этой величины, т. е. x x x d. (2.2) Относительная погрешность измерения () представляет собой отношение абсолютной погрешности измерения к действительному значению измеряемой величины. Относительная погрешность может выражаться в относительных единицах (в долях) или в процентах: x или x 100 %. (2.3) x x Относительная погрешность показывает точность проведенного измерения. 17

18 В зависимости от характера проявления различают систематическую (с) и случайную (0) составляющие погрешности измерений, а также грубые погрешности (промахи). Систематическая погрешность измерения (с) это составляющая погрешности результата измерений, остающаяся постоянной или закономерно изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же физической величины. Случайная погрешность измерения (0) составляющая погрешности результата измерений, изменяющаяся случайным образом (по знаку и значению) при повторных измерениях, проведенных с одинаковой тщательностью, одной и той же физической величины. Грубые погрешности (промахи) возникают из-за ошибочных действий оператора, неисправности СИ или резких изменений условий измерений (например, внезапное падение напряжения в сети электропитания). В зависимости от вида источника возникновения погрешности рассматриваются следующие составляющие общей погрешности измерений: Погрешности метода это погрешности, обусловленные несовершенством метода измерений, приемами использования средств измерения, некорректностью расчетных формул и округления результатов, проистекающие от ошибочности или недостаточной разработки принятой теории метода измерений в целом или от допущенных упрощений при проведении измерений. Инструментальные составляющие погрешности это погрешности, зависящие от погрешностей применяемых средств измерений. Исследование инструментальных погрешностей является предметом специальной дисциплины теории точности измерительных устройств. Субъективные составляющие погрешности это погрешности, обусловленные индивидуальными особенностями наблюдателя. Такого рода погрешности вызываются, например, запаздыванием или опережением при регистрации сигнала, неправильным отсчетом десятых долей деления шкалы, асимметрией, возникающей при установке штриха посередине между двумя рисками и т. д Приближенное оценивание погрешности Однократные измерения. Подавляющее большинство технических измерений являются однократными. Выполнение однократных измерений обосновывают следующими факторами : производственной необходимостью (разрушение образца, невозможность повторения измерения, экономическая целесообразность и т. д.); 18

19 возможностью пренебрежения случайными погрешностями; случайные погрешности существенны, но доверительная граница погрешности результата измерения не превышает допускаемой погрешности измерений. За результат однократного измерения принимают одноединственное значение отсчета показания прибора. Будучи по сути дела случайным, однократный отсчет х включает в себя инструментальную, методическую и личную составляющие погрешности измерения, в каждой из которой могут быть выделены систематические и случайные составляющие погрешности. Составляющими погрешности результата однократного измерения являются погрешности СИ, метода, оператора, а также погрешности, обусловленные изменением условий измерения. Погрешность результата однократного измерения чаще всего представлена систематическими и случайными погрешностями. Погрешность СИ определяют на основании их метрологических характеристик, которые должны быть указаны в нормативных и технических документах, и в соответствии с РД Погрешности метода и оператора должны быть определены при разработке и аттестации конкретной МВИ. Личные погрешности при однократных измерениях обычно предполагаются малыми и не учитываются. Косвенные измерения. При косвенных измерениях искомое значение величины находят расчетом на основе прямых измерений других физических величин, функционально связанных с искомой величиной известной зависимостью y f x1, x2,..., xn, (2.4) где x1, x2,..., x n подлежащие прямым измерениям аргументы функции y. Результатом косвенного измерения является оценка величины у, которую находят подстановкой в формулу (4) измеренных значений аргументов х i. Поскольку каждый из аргументов х i измеряется с некоторой погрешностью, то задача оценивания погрешности результата сводится к суммированию погрешностей измерения аргументов. Однако особенность косвенных измерений состоит в том, что вклад отдельных погрешностей измерения аргументов в погрешность результата зависит от вида функции (4). 19

20 Для оценки погрешностей существенным является разделение косвенных измерений на линейные и нелинейные косвенные измерения. При линейных косвенных измерениях уравнение измерений имеет вид: y n bi xi, (2.5) i1 где b i постоянные коэффициенты при аргументах х i. Результат линейного косвенного измерения вычисляют по формуле (2.5), подставляя в нее измеренные значения аргументов. Погрешности измерения аргументов х i могут быть заданы своими границами xi. При малом числе аргументов (меньше пяти) простая оценка погрешности результата y получается простым суммированием предельных погрешностей (без учета знака), т. е. подстановкой границ х 1, х 2, х n в выражение: y x1x2... xn. (2.6) Однако эта оценка является излишне завышенной, поскольку такое суммирование фактически означает, что погрешности измерения всех аргументов одновременно имеют максимальное значение и совпадают по знаку. Вероятность такого совпадения практически равна нулю. Для нахождения более реалистичной оценки переходят к статическому суммированию погрешности аргументов по формуле: n 2 2 i i, (2.7) i1 yk b x где k коэффициент, определяемый принятой доверительной вероятностью (при Р = 0,9 при k = 1,0; Р = 0,95 при k = 1,1; Р = 0,99 при k = 1,4). Нелинейные косвенные измерения любые другие функциональные зависимости, отличные от (2.5). При сложной функции (2.4) и, в особенности, если это функция нескольких аргументов, определение закона распределения погрешности результата связано со значительными математическими трудностями. Поэтому в основе приближенного оценивания погрешности нелинейных косвенных измерений лежит линеаризация функции (2.4) и дальнейшая обработка результатов, как при линейных измерениях. Запишем выражение для полного дифференциала функции у через частные производные по аргументам х i: y y y dy dx1 dx2... dxn. (2.8) x x x 1 2 n 20

21 По определению полный дифференциал функции это приращение функции, вызванное малыми приращениями ее аргументов. Учитывая, что погрешности измерения аргументов всегда являются малыми величинами по сравнению с номинальными значениями аргументов, можно заменить в формуле (2.8) дифференциалы аргументов dx n на погрешность измерений xn, а дифференциал функции dy на погрешность результата измерения y: y y y y x x... xn. (2.9) x x x Если проанализировать формулу (2.9), то можно получить простое правило оценивания погрешности результата нелинейного косвенного измерения . Погрешности в произведениях и частных. Если измеренные значения x1, x2,..., x n используются для вычисления y x... 1x2 xn или y 1, x2 то суммируются относительные погрешности y x1x2... xn, где y y. y 2.3. Погрешность записи (округления) числа Погрешность записи (округления) числа определяется как отношение половины единицы младшего разряда числа к значению числа. Например, для нормального ускорения падающих тел g = 9,81 м/с 2, единица младшего разряда равна 0,01, следовательно, погрешность записи числа 9,81 будет равна 0,01 5, = 0,05 %. 29, Цель работы n x освоение методов проведения однократных прямых и косвенных измерений; усвоение правил обработки, представления (записи) и интерпретации результатов проведенных измерений; приобретение практических навыков применения различных по точности средств измерений, а также анализа и сопоставления точности результатов косвенных измерений с точностью средств измерений, используемых при проведении прямых измерений; выявление возможных источников и причин методических погрешностей; 21

22 закрепление теоретического материала по разделу «Метрология» изучаемой дисциплины «Метрология, стандартизация и сертификация» Используемое оборудование штангенциркуль (далее ШЦ); микрометр; линейка. При записи используемых средств измерений указать их нормируемые метрологические характеристики, используя средства измерений Программа работы Произвести однократные измерения диаметра и высоты цилиндра средствами измерений различной точности: штангенциркулем, микрометром и линейкой. Результаты измерений записать в табл В качестве цилиндра 1 выбрать цилиндр меньшей высоты. Результаты прямых измерений диаметра и высоты цилиндров записать в таблицу с той точностью, с какой позволяет измерить средство измерений. Таблица 2.1 Результаты измерений Измеряемый Цилиндр 1 (маленький) Цилиндр 2 (большой) параметр Диаметр d, мм Высота h, мм Объем V, мм Отн.погреш. V Абс. погреш. V, мм 3 микрометр ШЦ ШЦ линейка Определить объем цилиндра, используя соотношение: 2 V d h, мм 3, (2.10) 4 где = 3,14 числовой коэффициент; d диаметр цилиндра, мм; h высота цилиндра, мм Определить относительную погрешность измерений, выраженную в относительных единицах V V. (2.11) V 22

23 Для определения относительной погрешности измерений V необходимо формулу (2.11) преобразовать в удобную для расчета, используя формулу (2.9) (см. п. 2.2). В полученной формуле d, h погрешности средств измерений, используемых при измерениях. При косвенных измерениях физических величин очень часто используются табличные данные или иррациональные константы. В силу этого используемое при расчетах значение константы, округленное до некоторого знака, является приближенным числом, вносящим свою долю в погрешность измерений. Эта доля погрешности определяется как погрешность записи (округления) константы (см. п. 2.3) Определить погрешность вычисления объема по формуле V V, мм 3. (2.12) V Округлить погрешности измерений и записать результат измерений объемов цилиндров V V V мм 3. (2.13) Для того чтобы записать окончательный результат косвенных измерений, необходимо произвести округление погрешности измерений V в соответствии с МИ 1317 , согласовать числовые значения результата и погрешности измерений (см. п. 2.4) Изобразить на рисунках области, в которых находятся результаты измерений объемов, полученные разными средствами измерений для каждого из цилиндров. Пример приведен на рисунке 2.1. V 2 ΔV 2 V 2 V 1 ΔV 1 V 1 V 1 + ΔV 1 V 2 + ΔV 2 Рис Области результатов измерений объема цилиндра Первая точка (например, V 2) проставляется произвольно, ей присваивается значение объема цилиндра, погрешность измерения которого больше. Затем необходимо выбрать масштаб и проставить все остальные точки. На рисунке показать погрешность метода. 23

24 2.6.7 Оформить отчет и сделать вывод (пример оформления титульного листа см. в приложении А). В выводе оценить полученные результаты измерений, выявить возможные источники и причины методических погрешностей Контрольные вопросы 1. Назовите основные виды измерений. 2. По каким признакам классифицируются погрешности измерения? 3. Назовите и охарактеризуйте основные виды погрешностей измерений. 4. Как определить погрешность записи числа? 5. Как определить погрешность результата косвенного измерения? 2.8. Используемая литература 1. РМГ Рекомендации по межгосударственной стандартизации. ГСИ. Метрология. Основные термины и определения. 2. Р Рекомендации по метрологии. ГСИ. Измерения прямые однократные. Оценивание погрешностей и неопределенности результата измерений. М., Издательство стандартов, Борисов Ю.И., Сигов А.С., Нефедов В.И. Метрология, стандартизация и сертификация: учебник. М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, МИ Методические указания. ГСИ. Результаты и характеристики погрешности измерений. Формы предоставления. Способы использования при испытаниях образцов продукции и контроле их параметров. 24

25 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 3 ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ПРЯМЫХ МНОГОКРАТНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ 3.1. Введение Необходимость выполнения прямых многократных измерений устанавливают в конкретных методиках измерений. При статистической обработке группы результатов прямых многократных независимых измерений выполняют следующие операции: исключают известные систематические погрешности из результатов измерений; вычисляют оценку измеряемой величины; вычисляют среднее квадратическое отклонение результатов измерений; проверяют наличие грубых погрешностей и при необходимости исключают их; проверяют гипотезу о принадлежности результатов измерений нормальному распределению; вычисляют доверительные границы случайной погрешности (доверительную случайную погрешность) оценки измеряемой величины; вычисляют доверительные границы (границы) неисключенной си- стематической погрешности оценки измеряемой величины; вычисляют доверительные границы погрешности оценки измеряемой величины. Проверку гипотезы о том, что результаты измерений принадлежат нормальному распределению, проводят с уровнем значимости q от 10 % до 2 %. Конкретные значения уровней значимости должны быть указаны в конкретной методике измерений. Для определения доверительных границ погрешности оценки измеряемой величины доверительную вероятность P принимают равной 0, Основные понятия и определения В зависимости от характера проявления различают систематическую (C) и случайную (0) составляющие погрешности измерений, а также грубые погрешности (промахи). Грубые погрешности (промахи) возникают из-за ошибочных действий оператора, неисправности СИ или резких изменений условий измерений, например внезапное падение напряжения в сети электропитания. К ним тесно примыкают промахи погрешности, зависящие от 25

26 наблюдателя и связанные с неправильным обращением со средствами измерений. Систематическая погрешность измерения (систематическая погрешность C) это составляющая погрешности результата измерений, остающаяся постоянной или закономерно изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же физической величины. Считается, что систематические погрешности могут быть обнаружены и исключены. Однако в реальных условиях полностью исключить систематическую составляющую погрешности измерения невозможно. Всегда остаются какие-то факторы, которые нужно учитывать, и которые будут составлять неисключенную систематическую погрешность. Неисключенная систематическая погрешность (НСП) составляющая погрешности результата измерений, обусловленная погрешностями вычисления и введения поправок на влияние систематических погрешностей или систематической погрешностью, поправка на действие которой не введена вследствие ее малости. Неисключенная систематическая погрешность характеризуется ее границами. Границы неисключенной систематической погрешности Θ при числе слагаемых N 3 вычисляют по формуле: N i, (3.1) i1 где граница i-й составляющей неисключенной систематической i погрешности. При числе неисключенных систематических погрешностей N 4 вычисление проводят по формуле k N 2 i, (3.2) i1 где k коэффициент зависимости отдельных неисключенных систематических погрешностей от выбранной доверительной вероятности Р при их равномерном распределении (при Р = 0,95, k = 1,1; при Р = 0,99, k = 1,4). Здесь Θ рассматривается как доверительная квазислучайная погрешность. Случайная погрешность измерения (0) составляющая погрешности результата измерений, изменяющаяся случайным образом (по знаку и значению) при повторных измерениях, проведенных с одинаковой тщательностью, одной и той же физической величины. 26

27 Для уменьшения случайной составляющей погрешности проводят многократные измерения. Случайная погрешность оценивается доверительным интервалом tp Sx, (3.3) где t P коэффициент Стьюдента для данного уровня доверительной вероятности Р д и объема выборки n (число измерений). Доверительные границы погрешности результата измерения границы интервала, внутри которого с заданной вероятностью находится искомое (истинное) значение погрешности результата измерений. Выборка ряд из х результатов измерений {х i }, i = 1,..., п (п > 20), из которых исключены известные систематические погрешности. Объем выборки определяется требованиями точности измерений и возможностью производить повторные измерения. Вариационный ряд выборка, упорядоченная по возрастанию. Гистограмма зависимость относительных частот попадания результатов измерения в интервалы группирования от их значений, представленная в графическом виде. Оценка закона распределения оценка соответствия экспериментального закона распределения теоретическому распределению. Проводится с помощью специальных статистических критериев. При п < 15 не проводится. Точечные оценки закона распределения оценки закона распределения, полученные в виде одного числа, например оценка дисперсии результатов измерений или оценка математического ожидания и т. д. Средняя квадратическая погрешность результатов единичных измерений в ряду измерений (средняя квадратическая погрешность результата измерений) оценка S рассеяния единичных результатов x измерений в ряду равноточных измерений одной и той же физической величины около среднего их значения, вычисляемая по формуле: 1 n S 2 x x 1 i x n, (3.4) i1 где i x результат i-го единичного измерения; x среднее арифметическое значение измеряемой величины из n единичных результатов. Примечание. На практике широко распространен термин среднее квадратическое отклонение (СКО). Под отклонением в соответствии с приведенной выше формулой понимают отклонение единичных результатов в ряду измерений от их среднего арифметического значения. В метрологии это отклонение называется погрешностью измерений. 27

28 Средняя квадратическая погрешность результата измерений среднего арифметического оценка S x случайной погрешности среднего арифметического значения результата измерений одной и той же величины в данном ряду измерений, вычисляемая по формуле 2 i S Sx 1 x x x n nn1, (3.5) где S x средняя квадратическая погрешность результатов единичных измерений, полученная из ряда равноточных измерений; n число единичных измерений в ряду Исключение грубых погрешностей Для исключения грубых погрешностей используют статистический критерий Граббса, который основан на предположении о том, что группа результатов измерений принадлежит нормальному распределению. Для этого вычисляют критерии Граббса G 1 и G 2, предполагая, что наибольший x max или наименьший x min результат измерений вызван грубыми погрешностями: xmax x x x G1, min S G. (3.6) x 2 Sx Сравнивают G 1 и G 2 с теоретическим значением G T критерия Граббса при выбранном уровне значимости q. Таблица критических значений критерия Граббса приведена в приложении В. Если G 1> G T, то x max исключают как маловероятное значение. Если G 2 > G T, то x min исключают как маловероятное значение. Далее вновь вычисляют среднее арифметическое и среднее квадратическое отклонения ряда результатов измерений и процедуру проверки наличия грубых погрешностей повторяют. Если G1 G T, то x max не считают промахом и его сохраняют в ряду результатов измерений. Если G 2 G T, то x min не считают промахом и его сохраняют в ряду результатов измерений Доверительные границы погрешности оценки измеряемой величины Доверительные границы погрешности оценки измеряемой величины находят путем построения композиции распределений случайных погрешностей и НСП, рассматриваемых как случайные величины. Границы погрешности оценки измеряемой величины (без учета знака) вычисляют по формуле 28

29 K S, (3.7) где K коэффициент, зависящий от соотношения случайной составляющей погрешности и НСП. Суммарное среднее квадратическое отклонение S оценки измеряемой величины вычисляют по формуле S S2 S2 x, (3.8) где S среднее квадратическое отклонение НСП, которое оценивают в зависимости от способа вычисления НСП по формуле S, (3.9) 3 где границы НСП, которые определяют по одной из формул (3.1), или P S, (3.10) k 3 где P доверительные границы НСП, которые определяют по одной из формул (3.2); k коэффициент, определяемый принятой доверительной вероятностью P, числом составляющих НСП и их соотношением между собой. Коэффициент K для подстановки в формулу (3.7) в зависимости от числа НСП определяют по эмпирическим формулам соответственно K, P K. (3.11) S S S x x S 3.5. Алгоритм обработки результатов наблюдений Обработку результатов наблюдений проводят в соответствии с ГОСТ «ГСИ. Измерения прямые с многократные. Методы обработки результатов измерений. Основные положения» Определение точечных оценок закона распределения x 1 n x i ; 1 n S 2 x x 1 i x n ; S Sx x. n n i Построение экспериментального закона распределения результатов многократных наблюдений а) в таблицу 3.2 записать вариационный ряд результатов многократных наблюдений x ; i i1 29

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 6 «Обработка результатов равноточных измерений, свободных от систематических погрешностей» Занятие посвящено решению задач по расчѐту погрешностей равноточных измерений Погрешности

Лекция 5 СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ И И ПОГРЕШНОСТИ 5.1 Виды средств измерений Средство измерения (СИ) это техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики,

Лекция 3 СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ И ИХ ПОГРЕШНОСТИ 3.1 Виды средств измерений Средство измерения (СИ) это техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики,

КОНТРОЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ 1 ПОВЕРКА АМПЕРМЕНТРА И ВОЛЬТМЕТРА Амперметр магнитоэлектрической системы с пределом измерения по току I N 5.0 A и пределом сигнала измерительной информации y N 100 делений, имеет оцифрованные

Измерения физических величин Измерение физической величины совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, обеспечивающих нахождение соотношения (в явном

МСИИК Основные понятия Физическая величина (ФВ) Истинное значение ФВ Действительное значение ФВ Единица ФВ основные единицы системы СИ, децибелл, испытание, контроль, средства измерений, классификация

Метрологические характеристики Метрологические характеристики (МХ) характеристики, которые позволяют определить пригодность СИ для измерений в известном диапазоне с известной точностью. Характеристики,

Лабораторная работа 1. Расчет погрешности измерения напряжения с помощью потенциометра и делителя напряжения. Теоретические сведения. Классификация погрешностей измерений Погрешность средств измерения

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА БИОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ И ТЕХНОЛОГИИ ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ ПО МЕТРОЛОГИИ УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПОГРЕШНОСТЕЙ ФИЗИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ Введение Неотъемлемой частью экспериментальных исследований, в том числе и проводимых в физическом практикуме, являются измерения физических величин. Измерения

ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ. СИСТЕМАТИЧЕСКИЕ ПОГРЕШНОСТИ Измерение Измерение физической величины заключается в сопоставлении этой величины с однородной величиной, принятой за единицу. В законе РБ Об обеспечении

«Погрешности измерений, испытаний и контроля. Основные характеристики измерительных приборов» Цель: 1. Формировать знания студентов по теме, добиться понимания вопросов, обеспечивать усвоение и закрепление

Контрольные задания по метрологии 1. При измерении активного сопротивления резистора были произведены десять равноточных измерений, результаты которых приведены в таблице. Оцените абсолютную и относительную

ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ Погрешность результата измерения (сокращенно погрешность измерений) представляется отклонением результата измерения от истинного значения величины Основные источники погрешности результата

ИЗМЕРЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН. ВИДЫ И МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ. Измерения и их виды Физическая величина как объект измерения Физическая величина это свойство общее в качественном отношении многим физическим объектам

1 Обработка результатов эксперимента Определения Измерение нахождение значения физической величины опытным путём с помощью специально для этого предназначенных технических средств Измерение состоит из

Теория погрешностей При анализе измерений следует четко разграничивать два понятия: истинные значения физических величин и их эмпирические проявления - результаты измерений. Истинные значения физических

Лекция 3 ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ. СИСТЕМАТИЧЕСКИЕ ПОГРЕШНОСТИ 3.1 Постулаты метрологии. Классификация погрешностей Качество средств и результатов измерений принято характеризовать, указывая их погрешности.

ИЗМЕРЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН Измерение процесс определения количественного значения физической величины опытным путём с помощью специальных технических средств (приборов) и, выражении этого значения в

1 ВАРИАНТ 1 (Выбор предусматривает обоснование правильного ответа) 1) При определении твердости материала используется шкала 2) Упорядоченная совокупность значений физической величины, принятая по соглашению

1 Метрология - это... ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ а) теория передачи размеров единиц физических величин; б) теория исходных средств измерений (эталонов); в) наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их

ГОСТ Р 8.736-2011 Государственная система обеспечения единства измерений. Измерения прямые многократные. Методы обработки результатов измерений. Основные положения НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Лекция 4 МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СИ 4.1 Метрологические характеристики СИ и их нормирование Метрологические характеристики (MX) - такие характеристики СИ, которые позволяют судить об их пригодности

Цифровые лаборатории «Архимед» - мощная мобильная измерительная лаборатория для проведения естественнонаучных экспериментов. Множество датчиков, измерительный интерфейс, преобразующий непрерывные сигналы

ЛЕКЦИЯ 4 Метрологические характеристики средств измерений Все средства измерений, независимо от их конкретного исполнения, обладают рядом общих свойств, необходимых для выполнения ими их функционального

Измерение физических величин ГН Андреев В основе точных естественных наук лежат измерения При измерениях значения величин выражаются в виде чисел, которые указывают во сколько раз измеренная величина больше

Метрология, стандартизация и сертификация Глава 1 Метрология 1 Объект и предмет метрологии Метрология (от греч. «metron» мера, «logos» учение) это наука об измерениях, методах и средствах обеспечения единства

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО- СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА ПО ФИЗИКЕ «ИЗМЕРЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ТЕЛА ПРАВИЛЬНОЙ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Министерство образования и науки Российской Федерации федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Российский экономический университет имени Г.В. Плеханова» ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ

Лекция 9 СОЗДАНИЕ НЕСТАНДАРТИЗОВАННЫХ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ 9. Метрологические работы, связанные с созданием и применением НСИ Экспериментальная деятельность непременно связана с созданием новых и расширением

I. Измерение физических величин. Краткая теория погрешностей измерения прямые измерения, которые представляют собой косвенные измерения, которые представляют собой сравнение значения физической вычисление

Работа 3 Стандартная обработка результатов прямых измерений с многократными наблюдениями 1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ Ознакомление с методикой выполнения прямых измерений с многократными наблюдениями. Получение в этом

Погрешность измерения Материал из Википедии свободной энциклопедии Погрешность измерения оценка отклонения величины измеренного значения величины от её истинного значения. Погрешность измерения является

УТВЕРЖДЕНА приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от «27» декабря 2018 г. 2768 ГОСУДАРСТВЕННАЯ ПОВЕРОЧНАЯ СХЕМА ДЛЯ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ КОЭФФИЦИЕНТОВ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СИЛЫ

1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО ПРОВЕДЕНИЮ ВСТУПИТЕЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ ПО ПРИЕМУ В МАГИСТРАТУРУ НА НАПРАВЛЕНИЕ 27.04.01 «Стандартизация и метрология» 3 1.1 Настоящая Программа, составленная в соответствии с федеральнымм

Министерство образования Республики Беларусь БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Е.В. Журавкевич ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ В ФИЗИЧЕСКОМ ПРАКТИКУМЕ Методические указания к лабораторным

Федеральное агентство железнодорожного транспорта Уральский государственный университет путей сообщения Л. С. Горелова Т. А. Антропова Погрешности измерений Обработка многократных измерений Екатеринбург

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Самарская государственная сельскохозяйственная

Лекция 2 Классификация измерений. Измерение физических величин. Виды и методы измерений 2.1 Измерение Измерение физических величин заключается в сопоставлении какой-либо величины с однородной величиной,

Работа 1. Определение линейных размеров и объемов тел. Обработка результатов измерений Оборудование: штангенциркуль, микрометр, исследуемые тела. Введение Погрешности любого измерения складываются из ошибок,

Нижегородский Государственный Технический университет имени Р.Е. Алексеева Кафедра ФТОС Статистическая обработка результатов измерений в лабораторном практикуме Попов Е.А., Успенская Г.И. Нижний Новгород

Приложение ОЦЕНКА ПОГРЕШНОСТЕЙ ОПЫТОВ ПРИ ОБРАБОТКЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ Основные понятия. Все экспериментальные исследования, проводимые в лаборатории сопротивления материалов, сопровождаются измерением

УДК 373.167.1:3 ББК 22.3я72 К28 К28 Касьянов, В. А. Физика. 10 класс. Базовый и углублённый уровни: тетрадь для лабораторных работ / В. А. Касьянов, В. А. Коровин. 3-е изд., стереотип. М. : Дро фа, 2017.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

Лабораторная работа 1.01 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ТВЕРДОГО ТЕЛА Е.В. Козис, Е.В. Жданова Цель работы: изучение методики проведения простейших физических измерений, а также основных методов оценки погрешностей

НЕОБХОДИМЫЕ СВЕДЕНИЯ ПО МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ В лабораторном практикуме вы постоянно будете иметь дело с измерениями физических величин. Необходимо уметь правильно обрабатывать

Раздел 1 МЕХАНИКА Работа 1.1 Измерение времени соударения шаров. Статистический метод оценки случайных погрешностей Оборудование: штатив, шары, электронный счетчик-секундомер. Введение Измерить физическую

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Мордовский государственный университет им.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Оренбургский государственный университет Л.Н. ТРЕТЬЯК ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

Аннотация к рабочей программе дисциплины «Метрология, стандартизация и сертификация в инфокоммуникациях» Рабочая программа предназначена для преподавания дисциплины «Метрология, стандартизация и сертификация

ЗАДАЧА 1 (Шифр 04) ПОВЕРКА ТЕХНЧЕСКХ ПРБОРОВ ОСНОВЫ МЕТРОЛОГ Технический амперметр магнитоэлектрической системы с номинальным током 5 числом номинальных делений 100 имеет оцифрованные деления от нуля до

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) И.Н.ЖЕЛБАКОВ, В.Ю.КОНЧАЛОВСКИЙ, Ю.С.СОЛОДОВ МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ, СЕРТИФИКАЦИЯ Учебно-методический комплекс Москва 004 ПРЕДИСЛОВИЕ Данный

Определение плотности деревянного бруска. Цель работы: познакомиться с теорией погрешностей, научиться производить простейшие измерения, находить погрешности измерений, обрабатывать и анализировать полученные

ЛЕКЦИЯ 3 Виды, методы и средства измерений Измерение физической величины совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, заключающихся в сравнении (в явном

А.Г.Сергеев

М.В.Латышев

В.В.Терегеря

ПРАКТИКУМ

ПО МЕТРОЛОГИИ, СТАНДАРТИЗАЦИИ, СЕРТИФИКАЦИИ

Владимир 2005

А.Г.Сергеев, М.В.Латышев, В.В.Терегеря

ПРАКТИКУМ

ПО МЕТРОЛОГИИ, СТАНДАРТИЗАЦИИ, СЕРТИФИКАЦИИ

Учебное пособие

Владимир 2005

УДК 621.753(076) + 658.516(075.8)

Рецензент

Практикум по метрологии, стандартизации, сертификации /Сост.: А.Г.Сергеев, М.В.Латышев, В.В.Терегеря; Владим. гос. ун-т. Владимир, 2005. с.

Составлены в соответствии с программой курса «Метрология, стандартизация, сертификация» для специальностей 120301, 114000, 210200

В разделах учебного пособия приведены материалы практических занятий по следующим темам курса «Метрология, стандартизация, сертификация»: правовые основы стандартизации, классификация НТД, разработка технических условий на продукцию и услуги, контроль точности изготовления деталей, основные понятия о соединениях и посадках, государственный стандарт ЕСДП, выбор методов и средств измерения линейных размеров, обработка результатов прямых многократных измерений, основы сертификации.

Предназначены для студентов дневной формы обучения названных специальностей.

Ил. Табл. . Библиогр. назв.

УДК 621.753(076 + 658.516

1. СТАНДАРТИЗАЦИЯ

1.1. ПРАВОВЫЕ ОСНОВ И НОРМАТИВНЫЕ ДОКУМЕНТЫ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Основные положения . Основным документом в Российской Федерации по стандартизации является закон «О техническом регулировании», а также законы «Об обеспечении единства измерений», «О защите прав потребите-лей» и постановления Правительства РФ, принятыми для исполнения этих Законов РФ.

Закон «О техническом регулировании» устанавливает правовые основы стандартизации в РФ, определяет права и обязанности участников регулируемые Федеральным законом отношений. Он регулирует отношения, возникающие при разработке, принятии, применении и использовании обязательных требований к продукции, процессам производства, эксплуатации и утилизации, а также разработке, принятии, применении и использовании на добровольной основе требований к продукции, процессам производства, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и утилизации, выполнению работ или оказанию услуг. Иные Федеральные законы и нормативные акты РФ, касающиеся сферы стандартизации (в том числе прямо или косвенно предусматривающие осуществление контроля за соблюдением требований технических регламентов), применяются в части, не противоречащей основному документу. Федеральные органы исполнительной власти вправе издавать в среде технического регулирования акты только рекомендательного характера, за исключением в случае регулирования в отношении оборонной продукции (работ, услуг) и продукции (работ, услуг) сведения о которой составляют государственную тайну. Если международ-ным договором РФ в сфере технического регулирования установлены иные правила, чем те, которые предусмотрены основным Федеральным законом, применяются правила международного договора, а в случае, если из международного договора следует, что для его применения требуется издания внутригосударственного акта, применяются правила международного договора и принятия на его основе законодательство РФ (см. приложение 1).

Для усиления роли стандартизации в научно-техническом прогрессе, повышении качества продукции и экономичности ее производства разрабо-тана Российская национальная система стандартизации (РНСС). Основу РНСС составляет Государственная система стандартизации (ГОСТ Р 1.0 – 92.

ГСС РФ. Основные положения; ГОСТ 1.5 – 2002. ГСС РФ. Стандарты. Общие требования к построению, изложению, оформлению, содержанию и обозначению; ГОСТ Р 1.8 – 2002. ГСС РФ. Стандарты междугосударствен-ные. Правила разработки, применения, обновления и прекращения в части работ, осуществляемых в Российской Федерации; ГОСТ Р 1.9 – 95. ГСС РФ. Порядок маркировки продукции и услуг знаком соответствия государственным стандартам; ГОСТ Р 1.12 – 99. ГСС РФ. Термины и определения. и др.) с изменениями в свете Федерального закона «О техническом регулировании». РНСС устанавливает правовые основы стандартизации в РФ, для всех органов управления, а также предприятий и предпринимателей, общественных объединений, и определяет меры государственной защиты интересов потребителей и государства посредством разработки и применения нормативных документов по стандартизации.

Стандартизация по определению ИСО/МЭК – это установление и применение правил с целью упорядочения деятельности в определенной области на пользу и при участии всех заинтересованных сторон, в частности для достижения всеобщей оптимальной экономии при соблюдении условий эксплуатации (использования) и требований безопасности.

Согласно Федеральному закону «О техническом регулировании» стан-датизация осуществляется в целях: повышение уровня безопасности жизни или здоровья граждан, имущества физических или юридических лиц, государственного или муниципального имущества, экологической безопас-ности, безопасности жизни или здоровья животных и растений и содействия соблюдению требований технических регламентов; повышение уровня безо-пасности объектов с учетом риска возникновения чрезвычайных ситуации природного и технического характеров; обеспечение научно-технического прогресса; повышение конкурентноспособности продукции, работ и услуг; рационального использования ресурсов; технической и информационной совместимости; сопоставимости результатов исследований (испытаний) и измерений, технических и экономико-статистических данных; взаимозаменя-емости продукции. Стандартизация руководствуется следующими принципа-ми: добровольного применения стандартов; максимального учета при разра-ботки стандартов законных интересов заинтересованных лиц; примене-ние международного стандарта как основы разработки национального стандарта за исключением случаев если такое применение признано невозможным в следствия несоответствия требований международных стандартов климатическим и географическим особенностям РФ, техническим и (или) технологическим особенностям или по иным основаниям либо РФ в

соответствии с установленными процедурами выступала против принятия международного стандарта или отдельного его положения; недопустимости создания препятствий производству и обращению продукции, выполнению работ и оказанию услуг в большей степени чем это минимально необходимо для выполнения целей стандартизации; недопустимости установления таких стандартов которые противоречат техническим регламентам; обеспечение условий для единообразного применения стандартов.

Деятельность по стандартизации регламентируется нормативными документами . Нормативный документ по стандартизации – это документ, устанавливающий правила, принципы, нормы, характеристики, касающиеся объектов стандартизации, различных видов деятельности или их результатов, и доступный широкому кругу пользователей. Перечень основных нормативных документов по стандартизации приведен на рис.1.1.1.

Международные стандарты разрабатывает и выпускает международная организация по стандартизации. На основе международных стандартов создаются национальные стандарты, их используют также для международных экономических связей. Основная цель этих стандартов – содействовать благоприятному развитию стандартизации в мире, чтобы облегчить международный обмен товарами и развивать взаимное сотрудничество в области интеллектуальной, научной, технической и экономической деятельности.

Международные, а также национальные зарубежные стандарты вводятся в Российской Федерации через принятие государственного стандарта или технических регламентов.

Международные стандарты широко используются в мире, их число в настоящее время превышает 12 тыс., причем ежегодно принимаются или пересматриваются около тысячи стандартов. Они не являются обязательными для применения странами-членами международной организации по стандартизации. Решение об их применении связано со степенью участия конкретной страны в международном разделении труда и состоянием ее внешней торговли. В России в настоящее время идет активный процесс внедрения международных стандартов в национальную систему стандартизации.

На рис. 1.1.2 приведен перечень международных организаций по стандар-тизации.

Рис. 1.1.1. Перечень основных нормативных документов по стандартизации

Нормативные документы

СТП – стандарт предприятий и организаций.

Рис. 1.1.1. Окончание

Рис. 1.1..2. Международные организации по стандартизации

Рабочее задание. Изучить основные правовые документы по стандарти-зации (Федеральный закон «О техническом регулировании, см. прил.1), категории и виды нормативных документов по стандартизации. Ознакоми-

ться с понятием «международные стандарты» и с деятельностью междунаро-дных организаций по стандартизации.

Практические задания . Ответить на вопросы:

понятие стандартизации.

цели стандартизации.

российская национальная система стандартизации.

определение стандарта.

международная стандартизация.

международные органы по стандартизации.

Определить правильные ответы тест-контроля.

1. Назовите нормативный документ по правовым основам стандартизации Российской Федерации:

«Закон О техническом регулировании»;

«Закон Об обеспечении единства измерений»;

«Международные акты»;

«Нормативно-технические документы по стандартизации».

2. Каков характер требований технических регламентов:

обязательные лишь отдельные из них;

они обязательные для применения;

3. Укажите головную международную организацию в области стандартизации:

Международная электротехническая комисия (МЭК);

Эвропейский комитет по стандартизации (СЕН);

Международная организация по стандартизации (ИСО).

4. Что называется стандартом:

документ, в котором в целях добровольного многократного использо-вания устанавливают характеристики продукции, правила осуществления и характеристики процессов производства, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и утилизации, выполнения работ или оказания услуг;

это плановая деятельность по установлению обязательных правил, норм и требований к объекту стандартизации.

5. Что называют техническим регламентом:

документ указывающий только технические требования к объекту стандартизации;

нормативный документ, разрабатываемый на конкретные производст-венные процессы и их элементы, связанные с решением задач организации и управления работами по стандартизации, метрологии, сертификации, аккре-дитации, лицензированию, государственному контролю и надзору за соблю-дением обязательных требований технических регламентов, государственных и международных стандартов.

это плановая деятельность по установлению обязательных правил, норм и требований к объекту стандартизации.

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Югорский государственный университет» (ЮГУ)

НИЖНЕВАРТОВСКИЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИКУМ

(филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения

высшего профессионального образования «Югорский государственный университет»

(ННТ (филиал) ФГБОУ ВПО «ЮГУ»)

МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ

Методические указания к выполнению лабораторных работ

для студентов всех форм обучения образовательных учреждений СПО.

Нижневартовск 2015

ТЕМАТИКА ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«МЕТРОЛОГИЯ СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ»

Номер

Номер и наименование занятия

К-во аудиторных часов

Форма контроля

1.

Лабораторная работа № 1 «Измерение деталей штангенинструментами»

2

2.

Лабораторная работа № 2 «Измерение деталей микрометрическим инструментом

2

3.

Лабораторная работа № 3 «Измерение деталей индикаторными приборами»

2

4.

Лабораторная работа № 4 «Измерение калибр-пробки»

2

5.

Лабораторная работа № 5 «Шероховатость поверхности»

2

Лабораторная работа № 1

ИЗМЕРЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ ШТАНГЕНИНСТРУМЕНТАМИ

Цель работы

Изучить устройство, принцип измерения и метрологические характеристики штангенинструментов.

Измерить выданную деталь штангенциркулем.

Выполнить эскиз детали с нанесением действительных размеров.

ШТАНГЕНИНСТРУМЕНТЫ

Для измерения линейных размеров абсолютным методом и для воспроизведения размеров при разметке деталей служат штангенинструменты, объединяющие под этим названием большую группу измерительных средств: штангенциркули, штангенглубиномеры, штангенгрейсмасы, штангензубомеры и т.д.

Наиболее распространенным типом штангенинструмента является штангенциркуль. Существует несколько моделей штангенциркулей (ГОСТ 166-80).

Рис.1

Штангенциркуль ШЦ- I а ) для наружных и внутренних измерений и с линейкой для измерения глубин (цена деления нониуса 0,1 мм, предел измерений от 0 до 125 мм) имеет штангу (линейку) 1 с основной шкалой, деления которой нанесены через 1 миллиметр. Штанга имеет неподвижные измерительные двусторонние губки с рабочими поверхностями, перпендикулярными штанге. По линейке перемещается измерительная рамка 2 со второй парой губок; на рамке имеется стопорный винт 4 для ее фиксации в требуемом положении. На измерительной рамке нанесена дополнительная шкала - нониус 3 . Наружные размеры измеряют нижними губками, имеющими плоские рабочие поверхности малой ширины. Верхние губки применяют для измерения внутренних размеров. Линейка-глубиномер 5 предназначена для измерения высоты уступов, глубины глухих отверстий и т.п.

Штангенциркуль ШЦ- II с двусторонним расположением губок (рис.1,б ) предназначен для наружных и внутренних измерений и разметочных работ. Состоит из тех же основных деталей, что и ШЦ-I , но имеет вспомогательную рамку микроподачи 4 для точного перемещения рамки 1 по штанге 5 . Для этого необходимо предварительно зафиксировать вспомогательную рамку 4 стопорным винтом 3 , а затем, вращая гайку 6 по микровинту 7 , перемещать измерительную рамку по штанге. Как правило, этой подачей пользуются для точной установки размера на штангенциркуле при разметке. Остроконечные губки штангенциркуля ШЦ-II применяют для разметки или измерения наружных размеров в труднодоступных местах. Нижние губки для измерения внутренних размеров имеют цилиндрические рабочие поверхности. Размер губок в сведенном состоянии обычно бывает равен 10 мм и определяет наименьший внутренний размер, который может быть измерен этим штангенциркулем. При внутренних измерениях к отсчету по шкале следует прибавить размер губок, указанный на их боковой стороне. Штангенциркули типа ШЦ-II имеют нониусы с ценой деления 0,1 и 0,05 мм и пределы измерения 0-160, 0-200, 0-250 мм.

Штангенциркуль ШЦ- III не имеет верхних остроконечных губок и устройства для микроподачи измерительной рамки. Он применяется для наружных и внутренних измерений с помощью таких же, как у ШЦ-II , нижних губок. Цена деления нониуса 0,1 и 0,05 мм, пределы измерений от 0 до 2000 мм.

Штангенглубиномер (рис.2) служит для измерения глубин и выступов. Он состоит из основания 1 , штанги 6 с основной миллиметровой шкалой, измерительной рамки 3 , стопорного винта 2 , устройства микрометрической подачи 5 , стопорного винта 4 , гайки и винта 7 микрометрической подачи и нониуса 8 .

Рис.2

Выпускаются штангенглубиномеры с ценой деления нониуса 0,05 мм и пределами измерений 0-160, 0-200, 0-250, 0-315, 0-400 мм. По конструкции штангенглубиномер отличается от штангенциркуля отсутствием неподвижных губок на штанге и наличием вместо них основания 1 , которое является опорой при измерении глубины. Нулевой размер штангенглубиномер показывает при совмещении торца штанги (линейки) 6 и основания 1 .

Рис.3

Штангенрейсмас применяют для разметки, но он может быть использован и для измерения высоты деталей, установленных на плите (рис.3). Штангенрейсмасы имеют цену деления нониуса 0,1 и 0,05 мм и предел измерений до 2500 мм. Они имеют массивное основание 5 для установки на плите. Перпендикулярно основанию расположена штанга 1 с миллиметровой шкалой. Подвижная рамка 2 с нониусом 3 имеет державку 4 для установки специальной измерительной ножки 6 для измерения высоты или разметочной ножки 7 .

При разметке вертикальных поверхностей штангенрейсмас с установленным по шкале и нониусу размером (при этом рекомендуется пользоваться микроподачей рамки) перемещается по плите вдоль размечаемой заготовки. Острие разметочной ножки наносит на поверхность заготовки горизонтальную линию.

ОТСЧЕТНОЕ УСТРОЙСТВО

В основу конструкции отсчетного устройства входят штанга (измерительная линейка) с нанесенной на ней основной шкалой с интервалом деления 1 мм. Каждое пятое деление шкалы штанги отмечено удлиненным штрихом, а каждое десятое – штрихом более длинным с соответствующим числом сантиметров.

По штанге свободно перемещается измерительная рамка, на скосе которой (напротив миллиметровой шкалы штанги) нанесена дополнительная шкала, называемая нониусом. Нониус служит для отсчета дробных долей миллиметра.

Отсчет измерений в нониусном устройстве основан на разности интервалов делений основной шкалы и дополнительно шкалы нониуса. Нониус имеет небольшое число делений n (10, 20 или 50 делений-штрихов). Нулевой штрих нониуса выполняет роль стрелки и позволяет отсчитывать размер в миллиметрах на основной шкале.

Цена деления нониуса с равна цене деления основной шкалы а =1 мм, разделенной на число делений шкалы нониуса n :

.

Применяются нониусы с ценой деления 0,1; 0,05 мм и в редких случаях 0,02 мм. Интервал деления шкалы нониуса зависит от принятого значения модуля , который выбирается из чисел 1; 2; 3; 4 и больше. Но надо иметь в виду, что с увеличением модуля увеличивается длина дополнительной шкалы-нониуса и увеличиваются габаритные размеры всего отсчетного устройства. Интервал деления шкалы нониуса принимают кратным интервалу деления основной шкалы

,

где - модуль нониуса, характеризующий растянутость шкалы нониуса или соотношение между значениями интервалов основной шкалы и нониуса.

Длина шкалы нониуса

Для примера возьмем цену деления нониуса с =0,1 мм при модуле
, тогда интервал деления шкалы нониуса
мм. Все последующие штрихи нониуса наносят с таким же интервалом. Из-за того, что интервалы делений нониуса меньше, чем на основной шкале, постепенно накапливается отставание положения штрихов нониуса от штрихов основной шкалы и десятый штрих нониуса совпадает с девятым штрихом основной шкалы (рис.4).

Рис.4

Для удобства отсчета дробных долей миллиметра чаще выпускаются штангенинструменты с модулем шкалы нониуса равным 2.

При определении размера детали поступают следующим образом. Если нулевой штрих дополнительной шкалы-нониуса совпал с каким-либо штрихом основной шкалы, то значение измеряемой величины отсчитывают только по основной шкале в мм.

Если же нулевой штрих нониуса не совпадает ни с одним штрихом основной шкалы, то отсчет получается из двух частей. Целое число в миллиметрах берут по основной шкале слева от нулевого штриха нониуса и прибавляют к нему доли миллиметра, полученные умножением цены деления нониуса на порядковый номер штриха нониусной шкалы, совпавшего со штрихом основной шкалы (рис.4,б,в ).

Цель работы.

Модель штангенциркуля и его основные метрологические характеристики. Метод измерения.

Контрольные вопросы

Назовите типы штангенинструментов.

Модели штангенциркулей, их конструктивные особенности и назначение.

Как отсчитываются при измерениях целые и дробные доли миллиметров? Устройство нониуса.

Для каких целей маркируется толщина губок у некоторых моделей штангенциркулей?

Для чего служит штангенглубиномер?

Для чего служит штангенрейсмас?

Литература

Лабораторная работа № 2

ИЗМЕРЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ МИКРОМЕТРИЧЕСКИМ ИНСТРУМЕНТОМ

Цель работы

Изучить устройство, принцип измерения и метрологические характеристики микрометрических инструментов.

Измерить деталь гладким микромером и дать заключение о годности детали.

МИКРОМЕТРИЧЕСКИЕ ИНСТРУМЕНТЫ

Микрометрические инструменты являются широко распространенными средствами измерений наружных и внутренних размеров, глубин пазов и отверстий. Принцип действия этих инструментов основан на применении пары винт-гайка. Точный микрометрический винт вращается в неподвижной микрогайке. От этого узла и получили название эти инструменты.

В соответствии с ГОСТ 6507-78 выпускаются следующие типы микрометров:

МК – гладкие для измерения наружных размеров;

МЛ – листовые с циферблатом для измерения толщины листов и лент;

МТ – трубные для измерения толщины стенок труб;

МЗ – зубомерные для измерения длины общей нормали зубчатых колес;

МВМ, МВТ, МВП – микрометры со вставками для измерения различных резьб и деталей из мягких материалов;

МР, МРИ – микрометры рычажные;

МВ, МГ, МН, МН2 – микрометры настольные.

Кроме перечисленных типов микрометров выпускаются микрометрические нутромеры (ГОСТ 10-75 и ГОСТ 17215-71) и микрометрические глубиномеры (ГОСТ 7470-78 и ГОСТ 15985-70).

Практически все выпускаемые микрометры имеют цену деления 0,01 мм. Исключение составляют микрометры рычажные МР, МР3 и МРИ, имеющие цену деления 0,002 мм. Диапазоны измерений гладких микрометров зависят от размеров скобы и составляют: 0-25, 25-50, …, 275-300, 300-400, 400-500, 500-600 мм

На рис.1,а,б показаны конструкция и схема гладкого микрометра. В отверстиях скобы 1 запрессованы с одной стороны неподвижная измерительная пятка 2 , а с другой - стебель 5 с отверстием, которое является направляющей микрометрического винта 4 . Микрометрический винт 4 ввинчивается в микрогайку 7 , имеющую разрезы и наружную резьбу. На эту резьбу навинчивают специальную регулировочную гайку 8 , которая сжимает микрогайку 7 до полного выбора зазора в соединении «микровинт-микрогайка». Это устройство обеспечивает точное осевое перемещение винта относительно микрогайки в зависимости от угла его поворота. За один оборот торец винта перемещается в осевом направлении на расстояние, равное шагу резьбы, т. е. на 0,5 мм. На микрометрический винт надевается барабан 6 , закрепляемый установочным колпачком-гайкой 9 . В колпачке-гайке смонтирован специальный предохранительный механизм 12 , соединяющий колпачок-гайку 9 и трещотку 10 , за нее и необходимо вращать барабан 6 при измерениях. Предохранительный механизм-трещотка, состоящий из храпового колеса, зуба и пружины, в случае превышения усилия между губками 500-900 сН отсоединяет трещотку 10 от установочного колпачка 9 и барабана 6 , и она начинает проворачиваться с характерным пощелкиванием. При этом микрометрический винт 4 не вращается. Для закрепления винта 4 в требуемом положении микрометр снабжен стопорным винтом 11 .

Рис.1

На стебле 5 микрометра нанесена шкала 14 с делениями через 0,5 мм. Для удобства отсчета четные штрихи нанесены выше, а нечетные - ниже сплошной продольной линии 13 , которая используется для отсчета углов поворота барабана. На коническом конце барабана нанесена круговая шкала 15 , имеющая 50 делений. Если учесть, что за один оборот барабана с пятьюдесятью делениями торец винта и срез барабана перемещают на 0,5 мм, то поворот барабана на одно деление вызовет перемещение торца винта, равное 0,01 мм, т.е. цена деления на барабане 0,01 мм.

При снятии отсчета пользуются шкалами на стебле и барабане. Срез барабана является указателем продольной шкалы и регистрирует показания с точностью 0,5 мм. К этим показаниям прибавляют отсчет по шкале барабана (рис.1,в ).

Перед измерением следует проверить правильность установки на нуль. Для этого необходимо за трещотку вращать микровинт до соприкосновения измерительных поверхностей пятки и винта или соприкосновения этих поверхностей с установочной мерой 3 (рис.1,а ).

Вращение за трещотку 10 продолжают до характерного пощелкивания. Правильной считается установка, при которой торец барабана совпадает с крайним левым штрихом шкалы на стебле и нулевой штрих круговой шкалы барабана совпадает с продольной линией на стебле. В случае их несовпадения необходимо закрепить микровинт стопором 11 , отвернуть на пол-оборота установочный колпачок-гайку 9 , повернуть барабан в положение, соответствующее нулевому, закрепить его колпачком-гайкой, освободить микровинт. После этого следует еще раз проверить правильность «установки на нуль».

К микрометрическим инструментам относятся также микрометрический глубиномер и микрометрический нутромер.

Микрометрический глубиномер (рис.2,а ) состоит из микрометрической головки 1 , запрессованной в отверстие основания 2 . Торец микровинта этой головки имеет отверстие, куда вставляют разрезными пружинящими концами сменные стержни 3 со сферической измерительной поверхностью. Сменные стержни имеют четыре размера: 25; 50; 75 и 100 мм. Размеры между торцами стержней выдержаны очень точно. Измерительными поверхностями в этих приборах являются наружный конец сменного стержня 3 и нижняя опорная поверхность основания 2 . При снятии отсчета необходимо помнить, что основная шкала, расположенная на стебле, имеет обратный отсчет (от 25 мм до 0).

Рис.2

Для настройки глубиномера опорную поверхность основания прижимают к торцу специальной установочной меры (рис.2,б ), которую ставят на поверочную плиту. Микровинт со вставкой с помощью трещотки доводят до контакта с плитой, фиксируют его стопором и далее проделывают те же операции, что и при настройке на нуль микрометра.

Измерение глубины отверстий, уступов, выточек и т.д. выполняют следующим образом. Опорную поверхность основания микрометрического глубиномера устанавливают на базовую поверхность детали, относительно которой измеряется размер. Одной рукой прижимают основание к детали, а другой вращают за трещотку барабан микрометрической головки до касания стержня с измеряемой поверхностью и пощелкивания трещотки. Затем фиксируют стопором микровинт и снимают отсчет со шкал головки. Микрометрические глубиномеры имеют пределы измерений от 0 до 150 мм и цену деления 0,01 мм.

Микрометрические нутромеры предназначены для измерения внутренних размеров изделий в диапазоне от 50 до 6000 мм.

Они состоят из микрометрической головки (рис.3,а ), сменных удлинителей (рис.3,б ) и измерительного наконечника (рис.3,в ).

Микрометрическая головка нутромера несколько отличается от головки микрометра и глубиномера и не имеет трещотки. В стебель 6 микрометрической головки с одной стороны запрессован измерительный наконечник 7 , а с другой ввинчен микровинт 5 , который соединен с барабаном 4 гайкой 2 и контргайкой 1 . Наружу выступает измерительный наконечник микровинта 5 .

Зазор в соединении винт-гайка выбирается с помощью регулировочной гайки 3 , навинчиваемой на разрезную микрогайку с наружной конической резьбой. Установленный размер фиксируется стопорным винтом 9 . Для расширения пределов измерения в резьбовое отверстие муфты 8 ввинчиваются удлинители (рис.3,б ) и измерительный наконечник (рис.3,в ).

Рис.3

Удлинитель представляет собой стержень со сферическими измерительными поверхностями, имеющий точный размер в осевом направлении. Стержень не выступает за пределы корпуса, на обоих концах которого нарезана резьба. Пружина, расположенная внутри корпуса, создает силовое замыкание стержней между собой при свинчивании удлинителя с микрометрической головкой. На свободный конец удлинителя может быть навинчен другой удлинитель и т. д. до получения нутромера с требуемым пределом измерения. В последний удлинитель ввинчивается измерительный наконечник. В процессе измерения с деталью соприкасаются измерительный наконечник микровинта и измерительный наконечник удлинителя. При использовании нутромера с несколькими удлинителями необходимо помнить, что удлинители следует соединять в порядке убывания их размеров и микрометрическую головку соединить с самым длинным из них.

Микрометрический нутромер в сборе с измерительным наконечником устанавливают на нуль по установочной мере-скобе размером 75 мм (рис.3,г ). В случае неудовлетворительной настройки нуля ослабляют на пол-оборота контргайку 1 , поворачивают барабан до совпадения нулевой риски с продольной линией стебля, затягивают контргайку 1 и отпускают винт 9 . Затем проверяют правильность установки. После настройки нутромера на нуль его свинчивают с удлинителями для получения требуемого размера и приступают к измерениям.

Измерения внутренних размеров нутромером осуществляют следующим образом. Вводят инструмент в пространство между измерительными поверхностями (например, в отверстие). Устанавливают один измерительный наконечник нутромера на поверхность и вращают барабан головки до касания второго измерительного наконечника противоположной поверхности. В процессе измерения необходимо не только вращать барабан, но еще и покачивать собранный нутромер, измеряя диаметр в плоскости, перпендикулярной к оси отверстия и в плоскости осевого сечения. Наибольший размер в первом положении и наименьший размер во втором положении должны совпадать.

Цель работы.

Конструкция и метрологические характеристики гладкого микрометра. Как читаются показания микрометра при измерениях?

Эскиз детали с действительными размерами.

Оценка годности деталей.

Контрольные вопросы

Виды микрометрических инструментов.

Устройство микрометров.

Как снимать показания микрометра? Настройка микрометра на нуль.

Для чего служит трещотка?

Устройство микрометрического глубиномера.

Устройство микрометрического нутромера.

Литература

Марков Н.Н., Ганевский Г.М. Конструкция, расчет и эксплуатация контрольно-измерительных инструментов и приборов. –М.:Машиностроение, 1993.

Белкин И.М. Средства линейно-угловых измерений. Справочник. –М.:Машиностроение, 1987.

Васильев А.С. Основы метрологии и технические измерения. –М.:Машиностроение, 1980.

Лабораторная работа № 3

ИЗМЕРЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ ИНДИКАТОРНЫМИ ПРИБОРАМИ

Цель работы

Изучить устройство, принцип действия и метрологические характеристики индикатора часового типа и индикаторных приборов.

Получить навыки самостоятельной работы с приборами, измерив детали индикаторной скобой и индикаторным нутромером.

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ГОЛОВКИ С ЗУБЧАТЫМ МЕХАНИЗМОМ
ИЛИ ИНДИКАТОРЫ ЧАСОВОГО ТИПА

Измерительными головками называются отсчетные устройства, преобразующие малые перемещения измерительного стержня в большие перемещения стрелки по шкале (индикаторы часового типа, рычажно-зубчатые индикаторы, многооборотные индикаторы, рычажно-зубчатые головки).

Рис.1. Индикатор часового типа ИЧ-10

В качестве отдельного измерительного устройства головки использоваться не могут и для измерения их устанавливают на стойках, штативах или оснащают приборы и контрольно-измерительные приспособления.

Измерительные головки предназначены в основном для относительных измерений. Если размеры деталей меньше диапазона показаний прибора, то измерения могут быть выполнены абсолютным методом.

Наиболее распространенными измерительными головками с зубчатой передачей являются индикаторы часового типа.

Принцип действия индикатора часового типа состоит в следующем (рис.1):

Измерительный стержень 1 перемещается в точных направляющих втулках. На стержне нарезана зубчатая рейка, находящаяся в зацеплении с трибом 4 (=16). Трибом в приборостроении называют зубчатое колесо малого модуля с числом зубьев ≤18. На одной оси с трибом 4 установлено зубчатое колесо 3 (=100), которое передает вращение трибу 2 (=10).На одной оси триба 2 закреплена большая стрелка 8 , которая двигается по шкале 7 , отсчитывая десятые и сотые доли миллиметра перемещения измерительного стержня с наконечником 12 .

При перемещении измерительного стержня в диапазоне показаний большая стрелка совершает несколько оборотов, поэтому в конструкции индикатора часового типа установлена дополнительная стрелка 5 на оси триба 4 и колеса 3 . При перемещении измерительного стержня на 1 мм большая стрелка 8 совершает один оборот, а стрелка 5 перемещается на одно деление малой шкалы 6.

Число делений малой шкалы определяет диапазон показаний индикаторов часового типа в мм.

С трибом 2 находится в зацеплении второе зубчатое колесо 9 (=100). К оси этого колеса одним концом присоединена спиральная пружина 10 , второй конец которой закреплен в корпусе индикатора. Пружина обеспечивает работу зубчатых колес в режиме однопрофильного зацепления, уменьшая тем самым влияние зазоров в зубчатых парах на погрешность измерений.

В индикаторе часового типа предусмотрена винтовая пружина 11 , один конец которой укреплен на измерительном стержне, а другой – на корпусе индикатора. Эта пружина создает измерительное усилие на стержне Р =150±60 сН.

Все индикаторы часового типа имеют цену деления большой шкалы равную 0,01 мм. Большинство индикаторов имеет диапазон показаний 2 мм (ИЧ-2), 5мм (ИЧ-5), 10мм (ИЧ-10) и реже выпускаются индикаторы с диапазоном показаний 25 мм (ИЧ-25) и 50мм (ИЧ-50).

Погрешность измерений индикатором часового типа зависят от перемещения измерительного стержня. Так в диапазоне показаний 1÷2 мм погрешность измерения находится в пределах 10÷15 мкм, а в диапазоне 5÷10мм погрешность находится в пределах 18÷22 мкм.

ИЗМЕРЕНИЕ ИНДИКАТОРОМ ЧАСОВОГО ТИПА

Индикатор 1 крепится на индикаторной стойке 2 винтом 3 (рис.2,а ). Ослабляя винт 5 , опускаем индикатор до касания наконечником измерительного столика 4 , после чего опускаем дополнительно еще на 1…2 мм (создаем «натяг»). Фиксируем это положение затягиванием винта 5 . Поворачиваем за ободок 6 круговой шкалы индикатора до совмещения «0» шкалы с большой стрелкой. Записываем показания индикатора (например, 1,00 мм при натяге 1 мм).

Не изменяя положение корпуса индикатора, поднимаем измерительный наконечник и кладем на измерительный столик деталь. Отпускаем стержень (рис.2,б ) и записываем показание индикатора (например, 2,15 мм) Разница между показанием индикатора при измерении и при настройке дает значение перемещения стержня относительно столика при измерении
(b =2,15-1,00=1,15 мм). Это и будет размер b . Таким способом производят измерения абсолютным методом.

В тех случаях, когда размер детали больше диапазона показаний прибора, пользуются относительным методом. Для этого определяем приблизительно размер детали (например, около 42 мм), набираем блок из плоскопараллельных концевых мер длины (тоже 42 мм) настраиваем прибор на «0» относительно плоскопараллельных концевых мер длины (ПКМД) (рис.2,в ) аналогично настройке при абсолютном методе. Записываем показания индикатора (например, 1,00 мм), убираем блок ПКМД и ставим деталь. Записываем показания индикатора (например, 2,15 мм). Определяем перемещение стержня при измерении относительно ПКМД ( =2,15-1,00=1,15 мм) (рис.2,г ). Действительный размер детали d =ПКМД+ (например, d =42+1,15=43,15 мм). При сложении необходимо учитывать знак относительного перемещения: если размер детали окажется меньше блока ПКМД, то  получится отрицательным. Например, если индикатор показывал при настройке 1,00 мм, а при измерении 0,42 мм, то
 =0,42-1,00=-0,58 мм.

Рис.2. Измерение индикатором

Относительным методом пользуются и в тех случаях, когда необходимо уменьшить погрешность измерения, т.е. уменьшить измерительное перемещение с тем, чтобы избавиться от накапливающейся погрешности прибора.

ИНДИКАТОРНАЯ СКОБА

В корпусе скобы (рис.3) установлены индикатор часового типа, подвижная пятка 2 и сменная переставная пятка 3 .

Подвижная пятка 2 постоянно отжимается в сторону изделия измерительным стержнем индикатора и специальной пружиной. Переставная пятка 3 при освобожденном винте 4 и снятом колпачке может перемещаться в пределах до 50 мм. Диапазоны измерений индикаторных скоб составляют: 0÷50 мм, 50÷100 мм, 100÷200 мм, …, 600÷700 мм, 700÷ 850 мм, 850÷1000 мм.

Основная погрешность прибора (в зависимости от типоразмера скобы) изменяется от 5 до 20 мкм.

ИЗМЕРЕНИЕ ИНДИКАТОРНОЙ СКОБОЙ

ИНДИКАТОРНЫЙ НУТРОМЕР

Индикаторные нутромеры предназначены для измерения внутренних размеров и диаметров отверстий относительным методом.

Наиболее часто применяют нутромеры типоразмеров из следующего ряда диапазонов измерения: 6-10; 10-18; 18-50; 50-100; 100-160; 160-250; 250-450; 450-700; 700-1000 мм.

Устройство и работу индикаторных нутромеров рассмотрим на примере нутромера модели НИ-100 (рис.4).

В корпусе нутромера вставлена втулка-вставка 2 , в которую с одной стороны ввернут сменный неподвижный измерительный стержень 3 , а с другой стороны находится подвижный измерительный стержень 4, воздействующий на двухплечий рычаг 5 , закрепленный на оси 6 .

Внутри корпуса размещен шток 8 , поджимаемый к рычагу 5 измерительным стержнем индикатора часового типа и спиральной пружиной 10 . Последние создают измерительное усилие в пределах от 200 до 500 сН.

Рис.4.

В пределах диапазона измерений нутромеры снабжаются комплектом сменных измерительных стержней. Положение неподвижного измерительного стержня после настройки фиксируется гайкой 7 . Подвижный измерительный стержень 4 под воздействием измерительного усилия находится в крайнем исходном положении. Центрирующий мостик 12 , поджимаемый двумя пружинами 11 к поверхности контролируемого отверстия, обеспечивает совмещение линии измерения с диаметром отверстия.

Настройку нутромера на требуемый номинальный размер осуществляют по блокам ПКМД с боковиками, установленными в державках-струбцинах, или по аттестованным кольцам. Погрешность нутромеров обычно нормируется равной 1,5÷2,5 цены деления отсчетной головки.

ИЗМЕРЕНИЕ ИНДИКАТОРНЫМ НУТРОМЕРОМ.

Подсчитать по номинальному размеру отверстия измеряемой детали номинальные размеры ПМДК. Подготовить установочный комплект (рис.5) из блока ПМКД, двух боковиков 2 и струбцины 1 . Из комплекта сменных регулируемых стержней (прилагаются к нутромеру) выбрать стержень с диапазоном размеров, в котором находится номинальный размер измеряемого отверстия. Ввинтить сменный регулируемый стержень 3 в корпус нутромера 5 .

Ввести нутромер измерительными стержнями в установочный комплект между боковиками и создать для индикатора часового типа натяг 1÷2 мм (рис.5).

Покачивая нутромер от себя на себя, поворачивая его влево - вправо вокруг вертикальной оси, нужно установить ось измерительных стержней (ось измерения) в положение, совпадающее с наименьшим расстоянием между измерительными поверхностями боковиков. Это положение покажет большая стрелка индикатора, когда дойдет до самого дальнего (при ее движении по часовой стрелке) деления шкалы и начнет движение обратно. Придав правильное положение индикатору, нужно зажать контргайку 4 сменного измерительного стержня 3 и установить нулевое деление шкалы индикатора до совпадения с большой стрелкой.

Рис.5. Индикаторный нутромер при настройке (а ) (центрирующий мостик не показан)
и при измерении (б )

После настройки нутромера на «0» можно приступить к измерению отклонений размера отверстия детали от номинала.

Вводим в отверстие измеряемой детали измерительную головку нутромера. Подпружиненный центрирующий мостик 8 ориентирует измерительную ось нутромера строго в диаметральной плоскости измеряемого отверстия (рис.5, б ).

Покачивая нутромер в вертикальной плоскости, определяем показания индикатора при крайнем правом положении большой стрелки.

При определении действительных отклонений размеров отверстий от номинала руководствуются следующим правилом: отклонение принимают со знаком минус («-»), если большая стрелка индикатора отклонилась от «0» деления шкалы по часовой стрелке, а отклонение против часовой стрелки показывает увеличение диаметра отверстия о номинального размера и действительное отклонение принимают со знаком плюс («+»).

Значение действительного отклонения подсчитывают умножением числа делений шкалы индикатора (указанное большой стрелкой от «0») на цену деления 0,01 мм.

Действительный размер диаметра отверстия будет равен номинальному диаметру отверстия плюc («+») или минус («-») действительное отклонение.

Цель работы.

Виды индикаторных приборов, используемых в работе и их метрологические характеристики. Метод измерения.

Эскизы измеряемых деталей с действительными размерами.

Оценка годности деталей.

Контрольные вопросы

Конструкция индикаторов часового типа.

Метрологические характеристики индикаторных приборов. Метод измерения.

Как читают показания при измерениях индикаторными приборами?

Индикаторная скоба. Настройка скобы для измерений.

Как называется величина, которую фиксирует прибор?

Индикаторный нутромер. Настройка нутромера.

Измерение нутромером.

Литература

Белкин И.М. Средства линейно-угловых измерений. Справочник. –М.:Машиностроение, 1987.

Васильев А.С. Основы метрологии и технические измерения. –М.:Машиностроение, 1980.

Лабораторная работа № 4

ИЗМЕРЕНИЕ КАЛИБРА-ПРОБКИ

Цель работы

Изучить устройство, принцип действия и метрологические характеристики пружинных измерительных головок ИГП – микрокаторов (ГОСТ 6933-81).

Получить навыки самостоятельной работы с приборами для точных измерений относительным методом.

Научиться строить схемы полей допусков на калибры.

Измерить калибр-пробку с помощью ИГП, установленной на стойке С-1 или С-2.

Определить годность калибра-пробки.

ПРУЖИННЫЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ГОЛОВКИ-МИКРОКАТОРЫ

Эти приборы относятся к точным измерительным приборам с механическим преобразованием малых перемещений измерительного наконечника в большие перемещения стрелки относительно шкалы прибора. Эта группа приборов получила название «пружинных», так как в качестве чувствительного элемента используется завитая от середины в разные стороны пружина из тонкой бронзовой ленты.

14

а

б

Рис.1.

Ленточная пружина 2 закреплена на угольнике 1 и консольной плоской пружине 4 , установленной на жестком выступе (рис.1,а ). Изменяя положение пружины 4 , с помощью винтов регулируют натяжение ленточной пружины. Измерительный стержень 7 подвешен на мембранах 6 и жестко связан с угольником 1 . Перемещение измерительного стержня вызывает поворот угольника вокруг точки «а » и растяжение пружины 2 . Измерительное усилие создается конической пружиной 5 . К средней части бронзовой закрученной ленты приклеена кварцевая стрелка 3 . Растяжение пружины 2 вызывает поворот стрелки 3 относительно шкалы.

Пружинные измерительные головки применяют для высокоточных относительных измерений размеров изделий, а также отклонений формы и расположения поверхностей. Точность контролируемых изделий может быть от 2 го до 6 го квалитета.

Для измерений приборы крепятся в стойках (рис.1,б ) типа С-1 и С-2 или в специальных приспособлениях за трубку 7 диаметром 28 мм. При настройке на нулевое положение по блоку концевых мер используется микроподача стола стойки.

Во время транспортировки измерительный стержень зажимается поворотом фиксатора в основание трубки.

Пружинные измерительные головки выпускаются следующих модификаций: 01ИГП; 02ИГП; 05ИГП; 1ИГП; 2ИГП; 5ИГП; 10ИГП и имеют цену деления шкалы прибора соответственно: 0,0001; 0,0002; 0,0005; 0,001; 0,002; 0,005; и 0,01 мм.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Изучить устройство, принцип измерения и метрологические характеристики микрокатора на стойке С-1 или С-2. Записать в отчет основные метрологические характеристики прибора (цена деления шкалы прибора, диапазон измерения по шкале прибора).

2. Получить у преподавателя калибр-пробку для измерений.

3. По маркировке на калибре определить, для проверки какого отверстия он предназначен (номинальный диаметр отверстия, отклонение поля допуска отверстия и квалитет).

4. По ГОСТ-25347-82 (СТ СЭВ 144-75) определить предельные отклонения размера отверстия, а затем построить схему расположения поля допуска отверстия (рис.2)

5. По ГОСТ-24853-81 (СТ СЭВ 157-75) для заданного калибра-пробки найти допуски, предельные отклонения и построить схему расположения поля допуска на калибр.

7. Выбрать по схеме размер, относительно которого прибор настраивается на ноль с помощью концевых мер длины.

8. Из набора плоскопараллельных концевых мер длины взять меру или несколько мер для составления блока, размер которых равен размеру, выбранному по схеме.

9. Концевые меры, столик прибора промыть бензином, протереть мягкой тканью. Протертые меры притереть друг к другу и к столику.

10. Настроить прибор на нуль. Для этого (рис.1,б ), освободив стопорный винт 2 столика 3 вращением микрометрической гайки 1 , опускается предметный столик с притертым блоком концевых мер в нижнее положение. Затем, освободив стопорный винт 10 кронштейна 9 , вращением кольца-гайки 11 опускается кронштейн 9 с микрокатором до касания наконечника с поверхностью концевой меры или блока. О моменте касания судят по началу движения стрелки. В этом положении кронштейн 9 стопорится винтом 10 .

Внимание!!!

Кронштейн следует опускать плавно, не допуская удара наконечника о концевую меру! Нельзя трогать регулировочные винты 14 столика, так как это нарушит установку
столика

Окончательная установка прибора на нуль осуществляется при помощи гайки 1 ; столик 3 поднимается до тех пор, пока стрелка микрокатора не совместится с нулевым делением шкалы. В этом положении стол стопорится винтом 2 и проверяется установка на нуль путем подъема и опускания измерительного наконечника 4 с помощью арретира 5 .

Точная установка прибора на нуль осуществляется винтом 8 , который может смещать шкалу относительно стрелки в пределах ±5 делений.

11. Нажав на арретир, поднять измерительный наконечник и убрать концевую меру или блок (блок концевых мер не разбирать).

12. Поместить на предметный столик калибр-пробку и, плотно прижимая калибр двумя пальцами к столику, медленно прокатывать его под наконечником и следить за движением стрелки. Наибольшее отклонение стрелки в «плюс» или «минус» по шкале определяет действительное отклонение размера пробки в данном сечении относительно настроечного размера концевой меры или блока. Чтобы убедиться в правильности полученного отклонения, измерения повторяют два-три раза. Каждый раз должна быть четкая повторяемость показаний приборка. Такие измерения следует провести в трех сечениях по длине пробки и в двух плоскостях (рис.3). Результаты измерений занести в таблицу отчета.

13. Определить действительные размеры пробки в контролируемых сечениях, которые равны алгебраической сумме размера концевой меры или блока и показания прибора. Результат занести в таблицу отчета.

14. Проверить нулевое показание прибора. Для этого, нажав на арретир, убирается со столика калибр и под измерительный наконечник вновь устанавливается концевая мера или блок. Приподнимая и опуская два-три раза наконечник, убеждаются в установке стрелки на ноль.

Отклонения стрелки от нулевого штриха не должно превышать половины деления шкалы прибора, если отклонение больше, то нужно повторить настройку прибора на ноль и измерения калибра.

Полученные данные по результатам измерений заносятся в отчет.

1. Цель работы.

2. Название измерительного прибора и его основные метрологические характеристики (пределы измерения по шкале прибора, цена деления шкалы).

3. Тип калибра, который контролируется, и его маркировка.

4. Схема полей допусков на изделие и калибр с простановкой предельных размеров в мм и отклонений в мкм (рис.2).

Рис.2

5. Выбор концевой меры или блока концевых мер для настройки прибора на нуль.

6. Схема измерений калибра (рис.3) и результаты измерений с заполнением таблицы.

Рис.3.

Результаты измерений

Размеры концевой меры
или блока

Проходная сторона

Р-ПР

Непроходная сторона

Р-НЕ

Сечения

Сечения

Показания
прибора в мкм

Плоскость

II-II

Действительные размеры калибра в мм

Плоскость

II-II

7. Заключение о годности калибра.

Контрольные вопросы

Устройство, принцип действия и метрологические характеристики пружинных головок-микрокаторов.

Какую область применения имеют микрокаторы.

Метод измерения и настройка микрокатора для измерений.

Как располагаются на схемах поля допусков гладких предельных калибров-пробок и калибров-скоб?

Почему для оценки годности калибра-пробки надо пользоваться измерительными приборами типа микрокатор?

Как формулируется заключение о годности калибра?

Литература

Белкин И.М. Средства линейно-угловых измерений. Справочник. –М.:Машиностроение, 1987.

Васильев А.С. Основы метрологии и технические измерения. –М.:Машиностроение, 1980.

Лабораторная работа № 5

ШЕРОХОВАТОСТЬ ПОВЕРХНОСТИ

Цель работы

Изучить основные параметры шероховатости и обозначение шероховатости на чертежах.

Познакомиться со способами измерения и приборами для оценки шероховатости поверхности деталей машин.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Шероховатостью поверхности называют совокупность неровностей поверхности с относительно малыми шагами, выделенную с помощью базовой длины (ГОСТ 25142-82).

Базовая длина - длина базовой линии, используемая для выделения неровностей, характеризующих шероховатость поверхности.

Числовые значения шероховатости поверхности определяют от единой базы, за которую принята средняя линия профиля m , т. е. базовая линия, имеющая форму номинального профиля и проведенная так, что в пределах базовой длины среднее квадратическое отклонение профиля до этой линии минимально. Длина оценки - длина, на которой оценивается реальный профиль. Она может содержать одну или несколько базовых длин (рис. 1).

Рис. 1. Профилограмма и основные параметры шероховатости поверхности

НОРМИРУЕМЫЕ ПАРАМЕТРЫ ШЕРОХОВАТОСТИ

Параметры шероховатости в направлении высоты неровностей. Среднее арифметическое отклонение профиля
- среднее арифметическое из абсолютных значений отклонений профиля в пределах базовой длины:

или приближенно
,

где - базовая длина; - число выбранных точек профиля на базовой длине; у - расстояние между любой точкой профиля и средней линией. Нормируется от 0,008 до 100 мкм.

Высота неровностей профиля по десяти точкам
- сумма средних абсолютных значений высот пяти наибольших выступов профиля и глубин пяти наибольших впадин профиля в пределах базовой длины:

,

где
- высота i -го наибольшего выступа профиля;
- глубина i -й наибольшей впадины профиля.

Наибольшая высота неровностей профиля
- расстояние между линией выступов профиля и линией впадин профиля в пределах базовой длины . Нормируются от 0,025 до 100 мкм.

Параметры шероховатости в направлении длины профиля. Средний шаг неровностей профиля
- среднеарифметический шаг неровностей профиля в пределах базовой длины:

,

где п - число шагов в пределах базовой длины ;
- шаг неровностей профиля, равный длине отрезка средней линии, пересекающей профиль в трех соседних точках и ограниченной двумя крайними точками. Нормируется от 0,002 до 12,5 мм.

Средний шаг местных выступов профиля - среднеарифметический шаг местных выступов профиля в пределах базовой длины:

,

где п - число шагов неровностей по вершинам в пределах базовой длины ; - шаг неровностей профиля по вершинам выступов. Нормируется от 0,002 до 12,5 мм.

Числовые значения параметров шероховатости
,
,
,
и приведены в ГОСТ 2789-73, а в Приложении 1 указаны значения базовой длины , рекомендуемые для параметров
,
,
.

Параметры шероховатости, связанные с формой неровностей профиля. Опорная длина профиля - сумма длин отрезков , отсекаемых на заданном уровне р % в материале профиля линией, эквидистантной средней линии m - m и в пределах базовой длины (рис. 1).

- отношение опорной длины профиля к базовой длине:

.

Опорную длину профиля определяют на уровне сечения профиля р, т.е. на заданном расстоянии между линией выступов профиля и линией, пересекающей профиль эквидистантно линии выступов профиля. Линия выступов профиля - линия, эквидистантная средней линии, проходящая через высшую точку профиля в пределах базовой длины. Значение уровня сечения профиля р отсчитывают по линии выступов и выбирают из ряда: 5; 10; 15; 20; 25; 30; 40; 50; 60; 70; 80; 90% от
. Относительная опорная длина профиля назначается из ряда 10; 15; 20; 25; 30; 40; 50; 60; 70; 80; 90%.

Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации в ГОСТ 2.309-73 «Обозначения шероховатости поверхностей» внесены изменения и установлен срок введения изменений – с 1 января 2005 г.

Изменения касаются как обозначения шероховатости поверхностей, так и правил их нанесения на чертеж.

Межгосударственный стандарт ГОСТ 2.309 полностью соответствует стандарту ИСО 1302.

1. Обозначение шероховатости поверхностей

Шероховатость поверхностей обозначают на чертеже для всех выполняемых по данному чертежу поверхностей изделия, независимо от методов их образования, кроме поверхностей, шероховатость которых не обусловлена требованиями конструкции.

Рис.2.

Структура обозначения шероховатости поверхности приведена на рис.2. При применении знака без указания параметра и способа обработки его изображают без полки.

В обозначении шероховатости поверхности применяют один из знаков, изображенных на рис.3. Высота должна быть приблизительно равна применяемой на чертеже высоте цифр размерных чисел. Высота
равна (1,5…5). Толщина линий знаков должна быть приблизительно равна половине толщины сплошной основной линии, применяемой на чертеже. В обозначении шероховатости поверхности, способ обработки которой конструктором не устанавливается, применяют знак по рис.3, а . В обозначении шероховатости поверхности, которая должна быть образована только удалением слоя материала, применяют знак по рис.3, б . В обозначении шероховатости поверхности, которая должна быть образована без удаления слоя материала, применяют знак по рис.3, в с указанием значения параметра шероховатости.

Поверхности детали, изготавливаемой из материала определенного профиля и размера, не подлежащие по данному чертежу дополнительной обработке, должна быть отмечены знаком по рис.3,в без указания параметров шероховатости. Состояние поверхности, обозначенной таким знаком, должно соответствовать требованиям, установленным соответствующим стандартом или техническими условиями, или другим документом, причем на этот документ должна быть приведена ссылка, например, в виде указания сортамента материала в графе 3 основной надписи чертежа по ГОСТ 2.104-68.

Рис.3.

Значение параметра шероховатости по ГОСТ 2789-73 указывают в обозначении шероховатости после соответствующего символа, например: 0,4;
6,3;
0,63; 70; 0,032; 50. В примере 70 указана относительная опорная длина профиля =70% при уровне сечения профиля =50%. . Толщина линий знака должна быть приблизительно равна половине толщины сплошной основной линии.

Вид обработки поверхности указывают в обозначении шероховатости только в случаях, когда он является единственным, применимым для получения требуемого качества поверхности (рис.5).

Допускается применять упрощенное обозначение шероховатости поверхностей с разъяснением его в технических требованиях чертежа по примеру, указанному на рис.6.

2. Правила нанесения обозначений шероховатости
поверхностей на чертежах

Обозначения шероховатости поверхностей на изображении изделия располагают на линиях контура, выносных линиях (по возможности ближе к размерной линии) или на полках линий-выносок. Допускается при недостатке места располагать обозначение шероховатости на размерных линиях или на их продолжениях, на рамке допуска формы, а также разрывать выносную линию (рис.7).

Рис.7

Рис.8

Рис.9

Обозначения шероховатости поверхности, в которой знак имеет полку, располагают относительно основной надписи чертежа так, как показано на рис.8 и 9. При расположении поверхности в заштрихованной зоне обозначение наносят только на полке линии выноски.

При указании одинаковой шероховатости для всех поверхностей изделия обозначение шероховатости помещают в правом верхнем углу чертежа и на изображении не наносят (рис.10). Размеры и толщина линий знака в обозначении шероховатости, вынесенном в правый верхний угол чертежа, должны быть приблизительно в 1,5 раза больше, чем в обозначениях, нанесенных на изображении. а-в ), а для глобоидных червяков и сопряженных с ними колес – на линии расчетной окружности (рис.14,г ).

Обозначение шероховатости поверхности профиля резьбы наносят по общим правилам при изображении профиля (рис.15,а ), или условно на выносной линии для указания размера резьбы (рис.15, б - д ), на размерной линии или на ее продолжении (рис.15,е ).

Если шероховатость поверхностей, образующих контур, должна быть одинаковой, обозначение шероховатости наносят один раз в соответствии с рис.16. Диаметр вспомогательного знака - 4…5 мм. В обозначении одинаковой шероховатости поверхностей, плавно переходящих одна в другую, знак

Рис.16

Рис.17

Рис.18

При этом буквенное обозначение поверхности наносят на полке линии-выноски, проведенной от утолщенной штрихпунктирной линии, которой обводят поверхность на расстоянии 0,8…1,0 мм от линии контура (рис.18).

ИЗМЕРЕНИЕ И КОНТРОЛЬ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ

Аттестация шероховатости поверхности проводится по двум видам контроля: качественному и количественному.

Качественный контроль параметров шероховатости поверхности осуществляют путем сравнения с образцами или образцовыми деталями визуально или на ощупь. ГОСТ 9378-75 устанавливает образцы шероховатости, полученные механической обработкой, снятием позитивных отпечатков гальванопластикой или нанесением покрытий на пластмассовые отпечатки. Наборы или отдельные образцы имеют прямолинейные, дугообразные или перекрещивающиеся дугообразные расположения неровностей поверхности. На каждом образце указаны значение параметра
(в мкм) и вид обработки образца. Для повышения точности используют щупы и микроскопы сравнения.

Количественный контроль параметров шероховатости осуществляют бесконтактными и контактными средствами измерения.

Для количественной оценки шероховатости поверхности бесконтактным методом используются два способа - увеличение их с помощью оптической системы или использованием отражательных способностей обработанной поверхности.

Приборами, основанными на оценке поверхностных неровностей при увеличении их с помощью оптической системы, являются «приборы светового сечения». Приборами, основанными на отражательной способности, являются микроинтеферометры.

Принцип действия приборов светового сечения заключается в получении увеличенного изображения профиля измеряемой поверхности с помощью лучей, направленных наклонно к этой поверхности, и измерении высоты неровностей в получаемом изображении. Наиболее распространенным является двойной микроскоп типа МИС-11, который позволяет определять три параметра шероховатости с тем, что многие функциональные узлы у них совпадают. Эти приборы предназначены в основном для работы в лаборатории. Отечественная промышленность изготовляет несколько моделей приборов (201, 202, 252), основанных на индуктивном методе преобразования колебаний иглы в колебание напряжений.

Профилограф - прибор для записи величин неровностей поверхности в нормальном к ней сечении в виде профилограммы, обработкой которой определяются все параметры, характеризующие шероховатость и волнистость поверхности.

Профилометр - прибор для измерения поверхностных неровностей в нормальном к ней сечении и представлении результатов измерения на шкале прибора в виде значения одного из параметров» используемых для оценки этих неровностей. Большинство профилометров дают оценку поверхностных неровностей по параметру
и используются в качестве цеховых приборов. Оценка шероховатости по параметру
связана с трудностями обработки сигнала.

Рисунок профиля поверхностных неровностей с основными параметрами.

Оценка параметров шероховатости по заданному профилю.

Приборы для оценки шероховатости поверхности на деталях машин.

Пример обозначения шероховатости на чертеже детали.

Контрольные вопросы

Какие параметры используют для оценки шероховатости поверхности?

Чем и как контролируют шероховатость поверхности?

Какой параметр шероховатости измеряет прибор МИС-11?

Как обозначается шероховатость на чертежах?

Для чего на ответственных деталях машин добиваются малой шероховатости?

Литература

Марков Н.Н., Ганевский Г.М. Конструкция, расчет и эксплуатация контрольно-измерительных инструментов и приборов. –М.:Машиностроение, 1993.

Белкин И.М. Средства линейно-угловых измерений. Справочник. –М.:Машиностроение, 1987.

Васильев А.С. Основы метрологии и технические измерения. –М.:Машиностроение, 1980.

Данный сборник описаний практических и лабораторных работ по дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация» разработан для студентов по специальностям 150411, 240401,220301,140613. Задания для практических работ составлены в соответствии с действующей программой с учетом специфики каждой специальности. В сборник включены работы, позволяющие провести анализ структуры и содержания стандартов, проведение измерений и их математической обработки, изучение стандартизации в промышленной сфере, основных норм взаимозаменяемости продукции в целях обеспечения ее качества и конкурентоспособности. В сборник включены работы для ознакомления с основными нормами взаимозаменяемости продукции и стандартизацией точности ГЦС; по переводу неметрических единиц измерения в единицы СИ. В нем разбираются вопросы по выбору средств измерений и способам измерения ими линейных размеров.

Ввиду отсутствия литературы по дисциплине, основной теоретический материал, необходимый для изучения при проведении практических работ помещен в пособии. Данный материал прорабатывается самостоятельно при подготовке к практической работе и закрепляется при ее проведении. Чтобы совершенствовать теоретические и практические знания, в сборник включены контрольные вопросы и деловые ситуации.

Методическое пособие включает:

Задания к темам занятий с указанием порядка их выполнения;

В качестве приложения к сборнику заданий являются:

1. Закон РФ «Об обеспечении единства измерений»;

2. Федеральный закон «О техническом регулировании»;

3. Стандарты НСС: ГОСТ Р 1.0-2004, ГОСТ Р 1.12-2004, ГОСТ Р 1.2-2004, ГОСТ Р 1.4-2004, ГОСТ Р 1.5-2004, ГОСТ Р 1.9-2004, ГОСТ 2.114-95.

4. Система сертификации ГОСТ Р

5. Фрагменты стандартов ЕСДП.

6. Ответы к заданиям с решением.

Скачать:

Предварительный просмотр:

Чтобы пользоваться предварительным просмотром создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Вопросы для контрольной работы по предмету "Метрология, стандартизация, сертификация в общественном питании по профессии "Технология продукции о/п"" (заочное отделение)

Вопросы для контрольной работы по предмету "Метрология, стандартизация, сертификация в общественном питании по профессии "Технология продукции о/п"" (заочное отделение)...

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ »

Методические указания предназначены для выполнения лабораторных работ подисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация», содержат сведения обустройстве и методике контроля универсальным м...

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ по выполнению практических работ по дисциплине Метрология, стандартизация и сертификация для студентов очной и заочной форм обучения

Методические указания разработаны на основе Федерального государственного образовательного стандарта по специальности 190631 Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта среднего профес...

Практические работы по дисциплине " метрология, стандартизация, сертификация и техническое документоведение""

по дисциплине " метрология, стандартизация, сертификация и техническое документоведение"...

Методические рекомендации к самостоятельным работам по дисциплине "Метрология, стандартизация и сертификация"

Методика изучения современного курса метрологии, стандартизации и подтверждение качества предусматривают использования работы учащихся, направленной на самостоятельное приобретение и пополнение знаний...