выбор средства измерений осуществляют с учетом необходимости обеспечения

Основные принципы выбора средств измерений

Выбор средств измерений должен производиться с учётом погрешностей, допускаемых при измерении и заданных в соответствующих нормативных документах.

При выборе средств измерений объёмного или массового расхода, частоты вращения и в связи с тем, что отсутствует нормативная документация регламентирующая определение погрешности измерения этих величин в зависимости от допуска на контролируемый параметр, необходимо задавать предельно допустимую погрешность измерений данных параметров в конструкторской документации на изделие.

Выбор средств измерений по точности должен осуществляться с учётом:

– допустимых отклонений на параметры (если не оговорено иначе);

– выбранной методики выполнения измерений и достоверности контроля;

– требуемой группы исполнения, определяемой условиями их использования в процессе производства, производственного контроля и эксплуатации изделия.

Выбор и назначение средств измерений должен удовлетворять требованиям получения действительных значений измеряемых величин с оптимальной точностью при наименьших затратах времени и материальных средств.

Основными исходными данными для выбора средств измерений являются:

– номинальное значение и разность между наибольшим и наименьшим предельными значениями (поле допуска) измеряемой величины, указанные в нормативной, конструкторской или технологической документации;

– условия выполнения измерений.

При наличии в конструкторской документации только максимального или минимального значения измеряемой величины должно быть указано значение погрешности, допускаемой при выборе средств измерений.

В случаях, когда обоснованное назначение средств измерений по точности невозможно из-за отсутствия соответствующей нормативной документации, при выборе средств измерений следует руководствоваться следующим правилом: погрешность измерения (с учётом влияющих факторов) не должна превышать 35 процентов от допуска на контролируемый параметр. Погрешность измерения Δ_изм. должна быть незначительной по сравнению с допуском Т контролируемого размера, т.е. Δ_изм.= К_изм.·Т, где К_изм. – коэффициент, равный 0,2–0,35. Значение К_изм. выбирают в зависимости от квалитета: для 2–5 квалитетов К_изм. ≤ 0,35; для квалитетов 6, 7 К_изм. ≤ 0,3; для квалитетов 8, 9 К_изм. ≤ 0,25; для квалитетов 10–16 К_изм. ≤ 0,2. Средство измерения выбирается с ценой деления (разность значений измеряемой величины между двумя соседними отметками шкалы) по следующим рекомендациям: объём измеряемых изделий (n) 50 шт. – цена делений Ц_д ≤ Т/13; n = 100 шт. – Ц_д ≤ Т/15; n = 150 шт. – Ц_д ≤ Т/17.

При выборе по точности измерительных систем погрешность их следует определять путем суммирования погрешностей всех входящих в систему мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей по определенному для каждой системы закону.

Выбор средств измерений производится по стандартам и техническим условиям на конкретные средства измерений для нормальных условий их применения отражённых в ГОСТ 8.050, ГОСТ 8.395, ГОСТ 15150 и технических условиях на средства измерений.

Нормальными условиями измерений принято считать условия измерений, характеризуемые совокупностью значений или областей значений влияющих величин, при которых изменением результата измерений пренебрегают вследствие малости.

Нормальные условия измерений устанавливаются в нормативных документах на средства измерений конкретного типа или по их поверке (калибровке).

Следует различать рабочие условия измерений и предельные условия измерений.

Рабочими условиями измерений принято считать условия измерений, при которых значения влияющих величин находятся в пределах рабочих областей.

Рабочей областью является область значений влияющей величины, в пределах которой нормируют дополнительную погрешность или изменение показаний средств измерений.

Предельными условиями измерений принято считать экстремальные значения измеряемой и влияющих величин, которые средство измерений может выдержать без разрушений и ухудшения его метрологических характеристик.

При выборе средств измерений с целью применения их в рабочих условиях, когда значения влияющих величин отличаются от нормальных, установленных в стандартах, технических условиях на средства измерений конкретного вида, необходимо учитывать зависимость показаний средств измерений от влияющих величин, и, на основе этого, следует вносить поправки в показания средств измерений или применять корректирующие устройства.

Поправки должны определяться по нормированным для рабочих условий метрологическим характеристикам, указанным в паспортах (формулярах) на средства измерений общепромышленного применения или в свидетельстве о метрологической аттестации на средство измерений единичного производства.

После того, как осуществлен предварительный выбор по точности средств измерений, производят окончательный выбор средств измерений (тип средств измерений) с учётом требований к рабочей области значений влияющих величин, габаритам, массе, особенностям конструкции, соединительным элементам и другое. При выборе средств измерений с целью применения их при проведении испытаний, когда условия окружающей среды определены программой испытаний, необходимо:

а) обеспечить согласованность рабочих условий эксплуатации средств измерений (измерительной системы):

1) датчиков (первичных приборов) с условиями помещения для проведения испытаний (рабочей зоны);

2) вторичных преобразователей (регистрирующих приборов) с условиями того помещения, где они установлены, то есть в месте нахождения оператора;

б) обеспечить предельно допустимую погрешность измерения выбранным средством измерений (измерительной системой) в установленных нормативной документацией границах с заданной вероятностью.

Выбор и назначение средств измерений осуществляют подразделения, разрабатывающие:

а) технологические процессы измерений продукции, её составных частей и материалов;

б) нормативную документацию на МВИ (методика выполнения измерений):

1) при лабораторных исследованиях,

2) в производстве при контроле качества,

3) при испытаниях и эксплуатации продукции, её составных частей и материалов,

4) с целью обслуживания оборудования и средств измерений.

Для выполнения измерений в процессе производства продукции назначаются рабочие средства измерений.

При выборе средства измерений предпочтение следует отдавать стандартизованным средствам измерений.

В машиностроении в массовом производстве основными средствами измерения яв­ляются высокопроизводительные механизированные и автомати­зированные средства измерения и контроля.

В серийном производстве основными средствами измерения и контроля служат предельные калибры, шаблоны, специальные контрольные приспособления и при необходимости универсаль­ные средства измерения.

В мелкосерийном и индивидуальном производстве основными являются универсальные средства измерения.

По метрологическим характеристикам выбираемыми парамет­рами средств измерений являются предельная погрешность измерения (её часто называют пределом допускаемой погрешнос­ти) ±Δlim, а также цена деления шкалы измерительного сред­ства. В соответствии с требованиями ГОСТ 8.051 установле­ны соотношения между заданными допусками (Т)на измеряе­мые (контролируемые) размеры, определенного номинального размера и квалитета, и допускаемыми погрешностями измере­ния (δ), определяющими действительный размер измеряемой величины (табл. 2.7).

Допускаемая погрешность измерения (δ) включает в себя слу­чайные и неучтенные систематические погрешности измерения. Случайная погрешность измерения, принимаемая с доверитель­ной вероятностью 0,954 и составляющая ±2S, где S – среднее квадратическое отклонение погрешности измерения, не должна пре­вышать 0,6 от допускаемой погрешности измерения.

Цена деления шкалы выбирается с учетом заданной точности измерения. Например, если размер задан с точностью до 0,01 мм, то прибор выбирается с ценой деления шкалы 0,01 мм. Приня­тие более грубой шкалы вносит дополнительные субъективные погрешности, а более точной – удорожает средство измере­ния. При контроле технологических процессов используют сред­ства измерения с ценой деления не более 1/6 допуска на изго­товление.

Главным фактором при выборе средства измерения является допускаемая погрешность измерения δ.

Допускаемая погрешность измерения должна быть небольшой по сравнению с допуском контролируемого параметра изделия Ти не превышать значений, указанных в табл. 2.7.

При выборе измерительного средства необходимо, чтобы пре­дельная погрешность измерения (±Δlim), являющаяся нормирован­ным метрологическим показателем данного измерительного сред­ства, не превышала допускаемой погрешности измерения δ, т.е.

Чем ближе значение предельной погрешности измерительного средства к значению допускаемой погрешности измерения, тем менее трудоемким и более дешевым будет измерение.

Предельные погрешности наиболее распространенных универ­сальных средств измерения приведены в табл. 2.8.

Сравнение предельной погрешности средств измерения (±Δlim) с допускаемой погрешностью средств измерения (δ) проводится без учета знака Δlim.

Значения размеров, полученных при измерении с погрешно­стью, не превышающей допускаемую погрешность измерения, при­нимаются за действительные.

Абсолютной погрешностью средства измерения называется раз­ность показаний измерительного средства Х иистинного (действи­тельного) Х_д значения измеряемой величины:

Значение Х_д определяют образцовым измерительным средством или воспроизводят мерой.

Относительной погрешностью средства измерения называется от­ношение абсолютной погрешности к действительному значению измеряемой величины, %:

Приведенной погрешностью называется отношение абсолютной погрешности к параметру нормирования Х_N (диапазон измерений, верхний предел измерений и т.д.).

Типовыми видами погрешностей, входящих в основные погреш­ности средств измерений, являются аддитивные, мультипликатив­ные, погрешности линейности и гистерезиса.

Аддитивными погрешностями (получаемыми путем сложения различного вида погрешностей), или погрешностями нуля, называ­ют постоянные погрешности при всех значениях измеряемой ве­личины.

Предельные погрешности наиболее распространённых универсальных

Если аддитивная погрешность является систематической, то она устраняется корректированием нулевого значения выход­ного сигнала. Аддитивная погрешность вызывается трением в опо­рах, контактными сопротивлениями, дрейфом нуля, случайными и периодическими колебаниями в выходном сигнале.

Мультипликативной погрешностью (получаемой путем умноже­ния различного вида погрешностей), или погрешностью чувстви­тельности средства измерения, называют погрешность, которая линейно изменяется с изменением измеряемой величины.

Наиболее существенной и трудноустранимой погрешностью яв­ляется погрешность гистерезиса, или погрешность обратного хода. Причиной этой погрешности является люфт и сухое трение в эле­ментах, трение в пружинах, упругие эффекты в чувствительных элементах.

Погрешность гистерезиса принято оценивать вариацией пока­заний измерительного прибора

где Х_пр и Х_об – показания прибора при прямом и обратном ходе.

Классы точности – это обобщенная характеристика средств измерений.

сторически сложилось так, что на классы точности разделены все средства измерения, кроме угломерных приборов и приборов для измерения длин.

Обозначение классов точности всех видов измерительных средств, кроме названных, производятся в паспортных данных в зависимости от способов задания пределов допускаемой основной погрешности.

Наиболее широко используют три типовые варианта обозначе­ний классов точности:

– – класс точности указан в кружке в виде относительной погрешности δ – 1,5 %;

– 1,5 – класс точности указан без кружка в виде приведенной
погрешности λ = 1,5 %;

– класс точности прибора указан двумя числами, например 0,02/0,01, в виде двух приведенных погрешностей – конечного и начального деления шкалы.

Пример 7. Для контроля вала Ø45h7(_–0.025) выбрать средство из­мерения.

По табл. 2.7 для диапазона номинальных размеров свыше 30 до 50 мм, квалитета 7 и T_d = 0,025 мм устанавливаем δ = 7,0 мкм.

По табл. 2.8 выбираем для интервала размеров свыше 10 до 50 мм микрометр рычажный с параметром Δlim = 4 мкм, посколь­ку необходимое условие Δlim

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала.

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычис­лить, когда этот.

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.).

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

Источник

Выбор средств измерений: виды, классификация, методика и основные принципы

На сегодняшний день имеется большое количество средств, с помощью которых можно совершать измерения разных видов: линейные, весовые, температурные, силовые и т. д. Приборы различаются по точности, принципу работы, назначению, а также цене.

Для того чтобы правильно выполнить необходимую работу, следует внимательно подойти к выбору средств измерений. Они, в свою очередь, также подразделяются на несколько видов в зависимости от рассматриваемых критериев.

Классификация инструментов

Вам будет интересно: Колледж на Авиаконструкторов, 28: специальности, преподаватели, отзывы. Политехнический колледж городского хозяйства в Санкт-Петербурге

Средства измерений – это инструменты и приборы, которые применяют для выполнения измерений физических величин. Для каждого из них определены погрешности, указанные в нормативных документах и техническом регламенте.

Вам будет интересно: Центростремительное ускорение при движении по окружности: понятие и формулы. Центробежная и центростремительная силы

Средства измерений разделяют на различные типы согласно следующим критериям:

Виды инструментов

К наиболее распространенным видам средств измерений относятся перечисленные ниже.

Мера – средство измерений, используемое для воспроизведения нужного размера рассматриваемой физической величины. Например, для воспроизведения необходимой массы применяют гирю. Бывают однозначные и многозначные меры, а в некоторых случаях и целые магазины мер. Однозначная мера необходима для воспроизведения величины только одного размера. Многозначные меры применяют для определения нескольких размеров физических значений (например, осуществляют выбор средств измерений линейных размеров, с помощью которых можно узнать как сантиметры, так и миллиметры).

Вам будет интересно: Прилагательные к слову «работа»: список примеров

Эталон – меры с очень высоким уровнем точности. Их применяют для контроля правильности средств измерений.

Измерительный преобразователь – средство измерений, которое трансформирует сигнал информации об измерениях в другую форму. Так удобнее передавать сигнал для последующей обработки и хранения. Но преобразованный сигнал не может быть воспринят наблюдателем без использования специального инструмента. Для визуализации сигнал необходимо передать в показывающее устройство. Поэтому преобразователь обычно входит в полную конструкцию измерительного инструмента или применяется вместе с ним.

Измерительный прибор – средство для выполнения измерений, которое используется для выработки сигнала в такой форме, которая доступна для последующей визуализации наблюдателем. Имеются различные классификации данных приборов в зависимости от группы факторов. По назначению они делятся на универсальные, специальные, и контрольные. По конструктивному устройству могут быть механические, оптические, электрические и пневматические. По степени автоматизации подразделяются на механизированные, приборы ручного действия, автоматические и полуавтоматические.

Измерительная установка – это совокупность инструментов и вспомогательных элементов, объединенных для выполнения конкретной функции. Назначение частей такой установки – выработка информационных сигналов в форме, которая будет удобна для восприятия наблюдателем. При этом вся измерительная установка обычно является стационарной.

Измерительная система – совокупность инструментов, элементы которой соединены каналами связи, расположенными в пределах всего контролируемого пространства. Ее назначение – измерение одной или нескольких физических величин, которые имеются в изучаемом пространстве.

Критерии выбора

При выборе средств измерений необходимо в первую очередь учитывать точность, которой нужно будет достигнуть при выполнении работы. Она указывается в нормативных документах или в технической документации на деталь.

Кроме того, при выборе инструмента для измерения следует учитывать предельные отклонения, а также методы осуществления работ и способы их контроля.

Главным принципом выбора средств измерения является соответствие их поставленным требованиям по получению достоверных результатов с соблюдением заданной регламентом точностью. Кроме того, немаловажно учитывать материальные и временные затраты: они по возможности должны быть минимальными.

Исходные данные

Вам будет интересно: Адаптивные структуры управления: виды и основы функционирования

Для правильного выбора приборов измерений необходимо иметь исходные данные по следующим пунктам:

При необходимости выбора системы измерения с учетом фактора точности необходимо вычислить погрешность. Она рассчитывается как сумма погрешностей всех возможных источников (приборов для проведения измерений, преобразователей значений, эталонов) с соблюдением установленных для каждого из источников законов.

На первом этапе производят выбор средств измерений по точности в соответствии с требованиями работы. При подборе окончательного варианта учитывают также следующие требования:

В метрологии к выбору средств измерений по критерию точности предъявляют требование наличия следующих исходных данных:

Стандартизированные измерения

При выборе инструментов обычно учитывают приоритетность стандартизированных средств для выполнения измерений. Стандартизированное средство измерений – это такое средство, которое было изготовлено в соответствии с регламентом международного или специального стандарта по выполнению рассматриваемого вида работ.

В соответствии с этим условия выбора средств измерений зависят от специализации производства, на котором ведутся работы.

В производстве массовых изделий обычно применяют автоматизированные современные средства измерения и контроля, рассчитанные на высокую производительность. В серийном производстве применяют различные шаблоны и контрольные приспособления, по которым производят сравнения. В индивидуальном производстве осуществляют выбор универсальных средств измерений, с помощью которых можно выполнить различные виды работ.

Условия эксплуатации

Выбор средств измерений и контроля производят исходя из технического регламента на выбранные инструменты в условиях нормальной их эксплуатации и использования.

Нормальные условия – это такие условия, при которых значения величин влияющих на результат факторов могут быть опущены ввиду их малости. Описанные условия обычно указываются в инструкциях к средствам измерений или вычисляются в ходе проведения их калибровки.

Следует проводить различия между рабочими и предельными условиями проводимых измерений.

Рабочими условиями обычно считают условия выполнения измерений, при которых значения величин влияющих факторов входят в допуск рабочих областей. При этом рабочей областью называют область значений величины влияющего фактора, внутри которой приводят к нормальной имеющуюся погрешность или производят изменение значений рабочих инструментов.

Предельными условиями обычно называют максимальные и минимальные значения фактической и влияющих величин, выдерживаемые средством измерений без крупных разрушений и ухудшения его рабочих свойств и характеристик.

При выборе средств измерений и контроля для использования их в рабочих условиях следует учитывать взаимосвязь показаний инструментов и влияющих величин. На основе этого необходимо вводить поправки в конечные показания средств измерений или использовать корректирующие устройства и приборы.

Согласно нормативным документам поправки определяют по нормированным для условий на рабочем месте метрологическим характеристикам.

Назначение приборов

Выбор средств измерений основан на изучении различий двух случаев их использования:

В первом случае в ходе работ необходимо достигнуть значения меньше, чем предел погрешности измерения. Во втором случае приборы выбираются согласно условию, что вероятность возможных погрешностей параметра не должна быть выше, чем допустимые значения.

Погрешности

Одним из основных критериев выбора средств измерений в метрологии является соотношение значений предела допустимой абсолютной ошибки или погрешности (Δ) и поля допуска величины, которую необходимо измерить (Д).

Вам будет интересно: Понятие о полном ускорении. Компоненты ускорения. Ускоренное перемещение по прямой и равномерное движение по окружности

Соотношение при этом должно соответствовать следующему выражению:

Предел допустимой ошибки может быть представлен в относительных значениях (относительная ошибка измерения). В таком случае она должна быть меньше или равна 33,3 % от общего значения поля допуска, если не имеется других особенных ограничений.

Погрешности проведения измерений, указанные в регламентах, являются максимальными допустимыми ошибками. Они включают в себя все элементы работы, которые могут зависеть от выбранных измерительных инструментов, установочных эталонов, температурных изменений и т. д.

Методика выбора

Методика средств измерений подразделяется на три вида.

Приближенная методика широко используется при ориентировочном выборе приборов для измерения, а также при проведении контроля и экспертизы на соответствие нормативному, конструкторскому и технологическому регламенту. Для этого выполняют следующие действия:

Расчетная методика применяется при выборе приборов для одиночного и мелкосерийного производства, измерения параметров выборки при статистическом способе контроля, проведения экспериментов, а также перепроверки бракованных деталей. Она включает следующие этапы действий:

Табличная методика применяется при выборе инструментов измерения для крупносерийного и массового производства. Данный способ может быть осуществлен, если работа по изготовлению деталей включает измерения, а не контроль с использованием калибров.

Таким образом, можно отметить, что методы выбора средств измерений зависят от типа производства, на котором будут производиться работы.

Осуществление выбора

Выбор и назначение приборов для измерений осуществляют отделы, которые занимаются разработкой:

Выбор средств и способов измерений по имеющимся исходным данным производят квалифицированные сотрудники. Они должны быть хорошо знакомы с основами физических измерений, со способами оформления и использования результатов и ошибок измерений, а также с принципами нормирования метрологических параметров и вычисления по ним погрешностей инструментов.

Для осуществления измерений в процессе изготовления продукции назначаются специальные рабочие, отвечающие за средства измерений.

В заключение можно сказать, что правильный выбор инструмента для измерений из имеющегося на сегодняшний день ассортимента – залог эффективного производства и уменьшения количества бракованных изделий.

Источник