- •1. Метрология: основные понятия
- •1.1. Основные термины и определения
- •1.2. Методы измерений
- •1.3. Классификация измерений
- •1.4. Системы единиц физических величин
- •1.4.1. Система единиц си
- •1.5. Единство измерений
- •1.6. Эталоны.
- •1.7. Поверочные схемы.
- •2. Основные понятия теории погрешностей.
- •2.1. Основные определения
- •2.2. Систематические погрешности
- •2.3. Случайные погрешности
- •2.4. Грубые погрешности
- •3. Условия проведения измерений
- •4. Доверительная вероятность и доверительный интервал
- •5. Средства измерения
- •5.1. Структурные схемы средств измерения
- •5.2. Метрологические характеристики си
- •5.2.1. Характеристики, предназначенные для определения результатов измерений.
- •5.2.2. Характеристики погрешности.
- •6. Обработка результатов измерений
- •6.1. Прямые многократные измерения и обработка их результатов.
- •6.1.1. Прямые многократные равноточные измерения и обработка их результатов.
- •6.1.2. Прямые многократные неравноточные измерения и обработка их результатов.
- •6.2. Однократные измерения и обработка их результатов.
- •6.2.1. Однократные измерения c приближенным оцениванием результатов.
- •6.3. Обработка результатов косвенных измерений.
- •7. Выбор средств измерений
- •8. Представление результатов измерений
7. Выбор средств измерений
При выборе СИ учитывают совокупность метрологических (цена деления, погрешность, пределы измерений, измерительное усилие), эксплуатационных и экономических показателей, к которым относятся: массовость (повторяемость измеряемых размеров) и доступность их для контроля; стоимость и надежность СИ; метод измерения; время, затрачиваемое на настройку и процесс измерения; масса, габаритные размеры, рабочая нагрузка; жесткость объекта контроля, шероховатость его поверхности; режим работы и т. д.
Основная трудность технико-экономического подхода при выборе СИ заключается в том, что сам процесс измерения не сопровождается непосредственным созданием материальных ценностей. Учитывая также различные цели контрольно-измерительных операций и их различную принадлежность к этапам жизненного цикла ТС (производство, эксплуатация, ремонт), невозможно предложить единую методику выбора СИ.
Общие принципы выбора на основании накопленного опыта сводятся к следующим положениям:
І. Для гарантирования заданной или расчетной относительной погрешности измерения относительная погрешность СИ должна быть на 25-30% ниже, чем δИ (т. е. δСИ = 0,7 δИ). Если известна приведенная погрешность измерения, то приведенная погрешность СИ:
,
где x и Xн - результат измерения и нормированное значение шкалы СИ.
ІІ. Выбор СИ зависит от масштаба производства или количества находящихся в эксплуатации однотипных ТС. пример, в массовом производстве с отработанным технологическим процессом, включая контрольные операции, используют высокопроизводительные механизированные и автоматизированные СИ. Универсальные СИ применяются преимущественно для наладки оборудования.
В серийном производстве основными средствами контроля должны быть жесткие предельные калибры, шаблоны, специальные контрольные приспособления. Возможно применение универсальных СИ.
В мелкосерийном и индивидуальном производстве основными являются универсальные СИ, поскольку применение других организационно и экономически невыгодно: неэффективно будут использоваться специальные контрольные приспособления или потребуется большое количество калибров различных типоразмеров.
ІІІ. Метод измерения, определяемый целью контроля, выдвигает требования к СИ по базировке: если контролируется точность технологического процесса, то выбирают СИ для технологических баз; если ТС контролируется с точки зрения эксплуатации, то СИ выбирается под эксплуатационные базы.
IV. При выборе СИ по метрологическим характеристикам необходимо учитывать следующее:
– если технологический процесс неустойчив, т. е. возможны существенные отклонения измеряемого параметра за пределы поля допуска, то нужно, чтобы пределы шкалы СИ превышали диапазон рассеяния значений параметра;
– цена деления шкалы должна выбираться с учетом заданной точности измерения. Например, если размер необходимо контролировать с точностью до 0,01 мм, то и СИ следует выбирать с ценой целения 0,01 мм, так как СИ с более грубой шкалой внесет дополнительные субъективные погрешности, а с более точной - выбирать не имеет смысла из-за удорожания СИ. При контроле технологических процессов должны использоваться СИ с ценой деления не более 1/6 допуска на изготовление;
– поскольку качество измерения определяется величиной относительной погрешности δ= ±(Δ/х) 100%, т. е. с уменьшением х величина δ увеличивается (качество измерения ухудшается). Следовательно, качество измерений на разных участках шкалы неодинаково. Поэтому при измерениях рабочий участок шкалы СИ должен выбираться по правилу: относительная погрешность в пределах рабочего участка шкалы СИ не должна превышать приведенную погрешность более чем в 3раза (δ<3γ). Из этого правила следует:
а) при односторонней равномерной шкале с нулевой отметкой в ее начале рабочий участок занимает последние две трети длины шкалы;
б) при двусторонней шкале с нулевой отметкой посредине последнюю треть каждого сектора;
в) при шкале без нуля рабочий участок может распространяться на всю длину шкалы.
В пределах рабочего участка шкалы наибольшая возможная абсолютная погрешность равновероятна на всех отметках. Таким образом, при выборе СИ важно определить рабочий участок шкалы и ее цену деления. Последняя зависит от класса точности СИ и числа nш делений шкалы.
Если класс точности СИ определяет наибольшую допустимую погрешность с заданной вариацией, то цена деления должна учитывать эту вариацию, а именно - должна быть равна удвоенному значению приведенной погрешности СИ: С= 2γ или nш = 100/2γ.
Исходя из требований удобства считывания показаний, допускается использование более крупных делений шкалы, но обязательно кратных пш (в пределах 2-10). Кроме того, цена деления должна составлять целое число единиц измеряемой величины 1, 2, 5, 10 и т. д.).