Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника arrow Метрология, стандартизация и сертификация
Посмотреть оригинал

Метрологические характеристики средств измерений

Для обеспечения единства измерений и взаимозаменяемости СИ характеристики их метрологических свойств (метрологические характеристики) нормируются и регламентируются стандартами. Метрологическая характеристика СИ — это характеристика одного из свойств СИ, влияющая на результат измерения и на его погрешность. Метрологические характеристики, устанавливаемые нормативно-техническими документами, называют нормируемыми, а определяемые экспериментально — действительными. На основании сравнения нормируемых и действительных метрологических характеристик при поверке дают заключение о пригодности СИ. Сравнение нормируемых метрологических характеристик различных СИ позволяет осуществить выбор СИ, необходимого для конкретных условий измерения.

Номенклатура метрологических характеристик зависит от назначения СИ, условий и режимов эксплуатации и других факторов. Наиболее широко используемые в практике технических измерений метрологические характеристики СИ приведены в табл. 4.11.

Таблица 4.11

Метрологические характеристики средств измерения (по РМГ 29—99)

Метрологические характеристики

Пример

Наименование

Определение

Цена деления шкалы

Разность значений величины, соответствующих двум соседним отметкам шкалы СИ

См. рис. 4.12

Диапазон показаний средства измерений

Область значений шкалы прибора, ограниченная начальным и конечным делениями шкалы

См. рис. 4.12

Диапазон измерений средства измерений

Область значений величины, в пределах которой нормированы допускаемые пределы погрешности СИ

См. рис. 4.12

Чувствительность средства измерений

Свойство СИ, определяемое отношением изменения выходного сигнала этого СИ к вызывающему его изменению измеряемой величины

Абсолютную чувствительность определяют по формуле S = А1/Ах, где Д/ — изменение сигнала на выходе; Дх — изменение измеряемой величины

Окончание

Метрологические характеристики

Пример

Наименование

Определение

Погрешность средства измерения

Разность между показанием СИ и истинным (действительным) значением измеряемой ФВ

Класс точности средства измерения

Обобщенная характеристика данного типа СИ, отражающая, как правило, уровень их точности, выражаемая пределами допускаемых основной и дополнительной погрешностей, а также другими характеристиками, влияющими на точность

Например, микрометры гладкие типа МК выпускают 1 и 2-го классов точности

Схема, поясняющая основные параметры средства измерения [22]

Рис. 4.12. Схема, поясняющая основные параметры средства измерения [22]:

  • 1 — основание; 2 — столик; 3 — кронштейн; 4 — измерительный прибор;
  • 5 — объект измерения; 6 — блок концевых мер; L — размер объекта измерения; М — размер блока концевых мер; а — угол между начальным А и конечным В значениями шкалы; (—А, +В) — диапазон показаний средства измерения

Основной метрологической характеристикой СИ является его погрешность. На погрешность измерения и погрешность СИ большое влияние оказывают условия измерений [19] — совокупность влияюших величин, описывающих состояние окружающей среды, объекта и средства измерений. Влияющая величина — это ФВ, не измеряемая данным СИ, но оказывающая влияние на размер измеряемой величины и (или) результат измерений.

Изменение условий измерения приводит к изменению состояния объекта измерений и соответственно к изменению размера измеряемой величины. Влияние условий измерения на СИ проявляется в изменении его метрологических характеристик.

В зависимости от диапазона значений влияющих величин различают нормальные, рабочие и предельные условия измерений.

Нормальные условия измерений характеризуются совокупностью значений или областей значений влияющих величин, при которых изменением результата измерений пренебрегают вследствие его малости. Область значений влияющей величины, в пределах которой изменением результата измерения под ее воздействием можно пренебречь в соответствии с установленными нормами точности, называется нормальной областью значений влияющей величины. Нормальные условия измерений устанавливаются нормативными документами на СИ конкретного типа. Номинальные значения некоторых влияющих величин при нормальных условиях измерений, а также перечень основных влияющих величин при измерении линейных и угловых размеров приведены в табл. 4.12 и 4.13.

Таблица 4.12

Номинальные значения влияющих величин при нормальных условиях выполнения линейных и угловых измерений (ГОСТ 8.050—73)

Влияющая величина

Значение

1. Температура окружающей среды, °С

20

2. Атмосферное давление, кПа (мм рт. ст.)

101,3 (760)

3. Относительная влажность окружающего воздуха, %

58

4. Ускорение свободного падения, м/с2

9,8

5. Направление линии измерения:

— линейных размеров у наружных поверхностей до 160 мм

Вертикальная

— линейных размеров у наружных поверхностей свыше 160 мм

Горизонтальная

— линейных размеров у внутренних поверхностей

Горизонтальная

6. Положение плоскости измерения углов

Горизонтальное

7. Относительная скорость движения внешней среды

0

8. Частота возмущающих гармонических вибраций, действующих на средства и объект измерения, не должна превышать, Гц

30

Таблица 4.13

Основные влияющие величины при выполнении линейных и угловых измерений (МИ 88—76)

Средства измерения

Влияющие величины

Механические, оптико-механические

Температура, вибрации, ориентация в пространстве отсчетного устройства

Пневматические

Температура, вибрации, ориентация в пространстве отсчетного устройства, атмосферное давление

Интерференционные

Температура, атмосферное давление, влажность воздуха, вибрации, запыленность, содержание С02

При нормальных условиях измерений определяется основная погрешность СИ.

Рабочие условия измерений — условия, при которых значения влияющих величин находятся в пределах рабочих областей. Область значений влияющей величины, в пределах которой нормируют дополнительную погрешность или изменение показаний СИ, называется рабочей областью значений влияющей величины.

Дополнительной погрешностью СИ называется составляющая погрешности СИ, 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. Например, при измерении рычажной скобой стального вала диаметром 30 мм с допуском по 7-му квалитету в соответствии с ГОСТ 8.050—73 «ГСИ. Нормальные условия выполнения линейных и угловых измерений» допустимое отклонение температуры рабочего пространства от нормального значения (20 °С) составляет ±2 °С. Отклонение температуры за пределы 20 ± 2 °С приведет к дополнительной погрешности измерений.

Предельные условия измерений характеризуются экстремальными значениями измеряемой и влияющих величин, которые СИ может выдержать без разрушений и ухудшения его метрологических характеристик.

Учет всех нормируемых метрологических характеристик СИ при оценивании погрешности результата измерений является сложной и трудоемкой процедурой, оправданной при измерениях повышенной точности. На практике такая точность, особенно в производственных условиях, не всегда нужна. Поэтому для получения информации о возможной погрешности СИ используют нормирование обобщенных метрологических характеристик СИ на основе классов точности (см. табл. 4.11).

Как правило, нормирование метрологических характеристик классами точности принято для электроизмерительных приборов. Класс точности позволяет судить лишь о том, в каких пределах находится погрешность СИ данного типа. Классы точности присваивают СИ при их разработке на основании исследований и испытаний представителей партии СИ данного типа. При этом пределы допускаемых погрешностей нормируют и выражают в форме абсолютных, приведенных или относительных погрешностей, в зависимости от характера изменения погрешностей в пределах диапазона измерений. Обозначение классов точности наносят на шкалы, щитки или корпусы приборов.

Классы точности СИ обозначаются условными знаками (буквами, цифрами). Для СИ, пределы допускаемой основной погрешности которых выражают в форме относительной погрешности или приведенной погрешности в соответствии с зависимостями (4.7) и (4.8), классы точности обозначаются числами, равными этим пределам в процентах. Чтобы отличить относительную погрешность от приведенной, обозначение класса точности в виде относительной погрешности обводят кружком, например (2Д). Если погрешность нормирована в процентах от длины шкалы, то под обозначением класса ставят знак^". При дробном обозначении класса точности (например, 0,02/0,01) в числителе указывают приведенную погрешность, реализуемую в конце диапазона измерения, а в знаменателе — приведенную погрешность в нулевой точке диапазона. Как правило, так обозначают класс точности цифровых СИ. Тогда относительную погрешность измерения определяют по формуле

где хк больший по модулю из пределов измерений для СИ с нулем

посередине; х — показание СИ;

Cud — соответственно приведенные погрешности, реализуемые в конце и в нулевой точке диапазона измерений (в процентах).

Пример 4.19. Отсчет по шкале прибора с пределами измерений (0—10) А и равномерной шкалой составил 5 А. Пренебрегая другими видами погрешностей измерения, необходимо определить пределы допускаемой абсолютной

погрешности этого отсчета при использовании СИ классов точности 0,5; и 0,02/0,01.

1. Классом точности 0,5 задана приведенная погрешность измерения у = (Д/х^ЮО = ± 0,5%. Для нормирующего значения xN= 10 (больший по модулю из пределов измерений) абсолютная погрешность, А,

2. Классом точности (б^) задана относительная погрешность измерения 5Х = (Д/х) • 100 = ± 0,5%. Для отсчета х = 5 А абсолютная погрешность, А,

3. Классом точности 0,02/0,01 задана относительная погрешность измерения, определяемая по формуле (4.46):

Абсолютная погрешность измерения для С = 0,02; гУ = 0,01, хл = 10 А (больший по модулю из пределов измерений), отсчета х = 5 А составит, А:

В отличие от большинства электроизмерительных приборов для СИ геометрических параметров деталей пределы допускаемых погрешностей выражают в форме абсолютных погрешностей (см. подп. 4.4.2), т.е. единицах измеряемой величины.

Пределы допускаемых абсолютных погрешностей для большинства станковых приборов (координатно-измерительные машины, длинно- меры, компараторы и др.) устанавливают в соответствии с формулой

где Aiim— предел допускаемой абсолютной погрешности;

а — положительное число, выраженное в единицах измеряемой величины; b — положительное число; х — измеряемая величина.

Например, для длинномера DigimarCXl фирмы Mahr предел допускаемой погрешности измерения Alim (мкм) определяется по формуле

где L — измеряемый размер, мм.

 
Посмотреть оригинал
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы