Метрологические средства измерения и испытания
Методическое пособие - Разное
Другие методички по предмету Разное
Введение
Понятие об измерениях и их единицах
Измерением называется нахождение значения искомой величины опытным путем с помощью специальных технических средств (например, измерение размера вала микрометром). Все вопросы, связанные с измерениями, регламентируются стандартами Государственной системы обеспечения единства измерений (ГСОЕИ). Под единством измерений понимается такое их состояние, при котором результаты выражены в узаконенных единицах и погрешности измерений известны с заданной вероятностью. Наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения заданной точности называется метрологией. Термины и определения из области метрологии предусматривает ГОСТ 16263-70.
Для введения единообразия в единицах измерений в 1960 году была принята Международная система единиц, обозначаемая СИ (система интернациональная). Согласно стандарту (ГОСТ 9867-61) эта Международная система единиц введена в СССР с 1 января1963 года как предпочтительная во всех областях народного хозяйства, науки, техники и при преподавании.
Система СИ исключает необходимость подробного изучения множества систем единиц.
СИ содержит семь основных единиц, которые затрагивают измерения всевозможных параметров: механических, тепловых, электрических, магнитных, световых, акустических и ионизирующих излучений и в области химии. Основными единицами установлены: метр (м) - для измерения длины; килограмм (кг) - для измерения массы; секунда (с) - для измерения времени; градус Кельвина (К) - для измерения температуры; ампер (А) - для измерения силы электрического тока; кандела (свеча) кд - для измерения силы света и моль - для измерения количества вещества.
Для повышения точности измерений значения основных единиц (кроме килограмма) обоснованы известными физическими закономерностями и поэтому единицам даны новые определения.
Единица измерения длины
До 1960 года за международный эталон длины 1м принималось расстояние между серединами двух штрихов на бруске =>-<= образного сечения , сделанного из сплава платины с иридием. У этого эталона расстояние между серединами штрихов было невозможно измерить точнее 0,1 мкм, что не отвечало требованиям современного состояния науки и техники. Недостатком эталона являлось и то, что он представлял собой металлический брусок, который при стихийном бедствии (например, землетрясении или наводнении) мог пропасть или потерять со временем точное значение метра.
В новой системе единиц 1 метр выражен в длинах световых волн атома криптона (газа), т. е. связан с естественной (природной) величиной. Теперь метр - это длина, равная 1650 763,73 длин волн в вакууме излучения, соответствующего оранжевой линии спектра криптона - 86.
Как известно, возбужденные пары и газы (например, криптон) излучают свет, который распространяется волнообразно и в спектре света образует ряд линий разного цвета. Оранжевая линия спектра этого света, принятая в качестве эталонной, имеет строго определенную длину, равную 0,6057 мкм.
Так как метр состоит из 1 миллиона микрометров мкм, то на длине эталона укладывается 1 650 763,73 длин световых волн.
При новом эталоне длина 1 м воспроизводится сейчас с погрешностью 0,002 мкм, которая меньше погрешности старого искусственного эталона метра в 50 раз.
Для воспроизведения метра в длинах световых воля создана специальная установка, основной частью которой является лампа в виде разрядной трубки, наполненная газом - криптоном.
Выбор измерительных средств
При выборе измерительных средств учитывают существующие организационно-технические формы контроля (сплошной или выборочный контроль, приемочный контроль или контроль для управления точностью при изготовлении, контроль ручной, механизированный и автоматический), масштаб производства (единичный, серийный, массовый), конструктивные характеристики измеряемых деталей (габариты, вес, расположение поверхностей, число контролируемых параметров и т.д.), точность изготовления деталей и другие технико-экономические факторы.
Выбор средств и условий измерений, обеспечивающих необходимую точность измерений, чрезвычайно важен для установления соответствия размеров и других параметров изготовленной детали требованиям чертежа (допускам, предельным значениям).
Каждый размер может быть измерен несколькими средствами с различными погрешностями измерения. Эти погрешности зависят от конструкции прибора (инструмента), точности изготовления его частей и сборки, условий настройки и применения и т.д. Измерение любым средством не дает абсолютно точного значения, так как за счет случайных (и неучтенных систематических) ошибок результат измерения несколько отклоняется от истинного значения в большую или меньшую сторону. Наибольшее возможное значение этого отклонения называют предельной погрешностью измерения. Погрешность годного прибора не должна превышать установленного предела, что обеспечивается систематической проверкой приборов, надзором за состоянием и использованием измерительной технике, организованным в соответствии с требованиями Государственной системы обеспечения единства измерений (ГСИ).
Предположим, что мы измеряем каким-либо средством годный вал, но с размером, близким к наибольшему предельному. За счет ошибок измерения полученный в результате измерения действительный размер может быть несколько больше (выйдет за границу поля допуска и вал будет забракован) или несколько мен