Приведенная погрешность средства измерения определяется как
,
где XN - нормирующий параметр, в качестве которого может служить диапазон измерений выбранного средства измерения.
Пример. Выбрать средство измерений для контроля отклонения от круглости вала ¯ 86h9(-0,087) c допуском круглости 0,025 мм. Измеряемую деталь 6 (рис. 3.8) устанавливают в призму 2 с углом раскрытия a и ощупывают наконечником измерительной головки 3, закрепленной в стойке 4, в направлении биссектрисы угла призмы. Измерительной головкой 5, тип которой необходимо выбрать, фиксируют максимальное изменение показаний DА за один оборот контролируемой детали 6. При этом отклонение от круглости определяют как Dкр = DА/Fп, где Fп – коэффициент, зависящий от количества неровностей на периметре контролируемой детали и угла раскрытия призмы (Fп - величина табулированная).
Таким образом, для регистрации допуска круглости, равного 25 мкм, должно быть выбрано измерительное средство, имеющее погрешность не более 3,5 мкм. Такими средствами могут быть головки рычажно-зубчатые типа 1ИТ с ценой деления 0,001 и 0,002 мм и пределом измерения ±0,050 мм с настройкой по концевым мерам длины. Предельная погрешность измерения рычажно-зубчатыми головками для диапазона размеров 80 - 120 мм не превышает 2,5 мкм.
Исходными данными для выбора средств теплофизических измерений являются указанные в конструкторской (технологической) документации наименьшие и наибольшие размеры физической величины или допуск (например, задание условий: "температура стенки может изменяться в диапазоне от +400 до +800 Со или "давление в трубопроводе не должно превышать 15+0,2 МПа").
Допуск относительно номинального размера может располагаться односторонне, симметрично и асимметрично. Его расположение относительно номинального размера на выбор СИ не влияет. Действительные размеры измеряемой величины могут изменяться по различному закону.
В соответствии с исходными данными определяют допускаемые знания основной абсолютной, относительной или приведенной погрешностей средства измерения (или измерительной системы); назначают требования к габаритным размерам, массе, соединительным элементам, особенностям конструкции данного средства измерения; рассчитывают значения нижнего и верхнего пределов (диапазона) рабочей шкалы средства измерений.
Примечание. Основной называют погрешность средства измерения, используемого в нормальных условиях. Приведенной погрешностью измерительного прибора называют отношение абсолютной погрешности к нормирующему значению
, где в качестве ХN может быть выбран предел или диапазон измерения, длина шкалы. Относительная погрешность прибора определяется зависимостью
, где Хд – действительное значение измеряемой величины.
Допуск на измерение необходимо принимать по формуле (3.14).
Нижний предел рабочей части шкалы (диапазона) средства измерения (измерительной системы)
Нди < Пmin - dизм ,
где Нди – значение нижнего предела рабочей части шкалы (диапазона);
Пmin - наименьшее значение измеряемой величины.
Верхний предел рабочей части величины
Вди > Пmax + dизм ,
где Пmax - наибольшее предельное значение измеряемой величины.
Выбор пределов (Нди и Вди) рабочей части шкалы средства измерения вызван необходимостью исключить возможное внесение в результаты измерения ошибок в случае, когда истинные значения измеряемой величины близки к граничным значениям рабочей части шкалы.
Предварительный выбор средства измерения производят по расчетным значениям допустимой погрешности измерения dизм, относительной d и основной приведенной g погрешностей прибора, а окончательный - с учетом области значений влияющих величин, габаритных размеров, массы, стоимости, особенностей эксплуатации, электромагнитной совместимости с окружающей средой и др.
Для проведения измерений в условиях, когда значения влияющих величин отличаются от установленных в нормативных документах на средства измерения конкретного вида, необходимо нормировать функции влияния, т.е. указывать зависимости показаний средств измерений от влияющих параметров и на основе этого вносить поправки в показания средства измерения или применять корректирующие устройства.
Примеры выбора средств изменений
Пример 1. Определить верхний предел измерения и основную приведенную погрешность датчика для измерения тяги газотурбинного двигателя (ГТД) Р = (1,6±0,1) кН.
Решение. Наибольшая и наименьшая предельные тяги Рmax = 1,6 + 0,1 = 1,7 кН; Рmin =1,6 – 0,1 = 1,5 кН; допуск Т = 1,7 – 1,5 = 0,2 кН; основная допустимая абсолютная погрешность датчика (допуск на измерение) dизм = 0,33Т = 0,33×0,2 = 0,066 кН; нижний предел рабочей части шкалы Нди < 1,5 - 0,066 = 1,434 кН; верхний предел рабочей части шкалы Вди > 1,7 + 0,066 = 1.766 кН.
Выбираем датчик усилий с верхним пределом измерения Вди = 2 кН.
Нормирующее значение для определения основной приведенной погрешности датчика принимаем ХN.= 2,0 кН.
Определяем предел допускаемой основной приведенной погрешности датчика . Ближайшим меньшим значением этой погрешности по отношению к найденному является g = 2%.
Пример 2. Определить основную приведенную погрешность и пределы измерения виброакселерометра для измерения виброускорения а = 50±2 м/с2.
Решение. Наибольшее предельное значение виброускорения аmax = 50 + 2 = 52 м/c2; наименьшее его значение аmin = 50 –2 = 48 м/c2; допуск Т = 52 – 48 = 4 м/с2; основная допустимая абсолютная погрешность виброакселерометра (допуск на измерение) dизм = 0,33Т = 0,33×4 = 1,32 м/с2; нижний предел рабочей части шкалы Нди < 48 – 1,32 = 46,68 м/с2; верхний предел Вди > 52 + 1,32 = 53,32 м/с2.
В соответствии с данными по Нди и Вди выбираем виброакселерометр с верхним пределом измерения 100м/с2.
Основная приведенная погрешность этого прибора .
Измерительный преобразователь прибора для измерения ускорения ударного импульса должен выбираться с учетом соотношения , где fp – указанная в паспорте на прибор резонансная частота измерительного преобразователя, Гц; tи – длительность измеряемого ударного импульса, с.
Пример 3. Определить пределы измерения и класс точности вольтметра для измерения напряжения питания бортовой сети самолета V =27±2,7 В.
Решение. Наибольшее предельное напряжение Vmax = 27 + 2,7 = 29,7 В; наименьшее Vmin = 27 – 2,7 = 24,3 В; допуск Т = 29,7 – 24,3 = 5,4 В; основная допустимая абсолютная погрешность вольтметра (допуск на измерение) dизм = 0,33Т = 0,33×5,4 = 1,78 В; нижний предел рабочей части шкалы Нди < 24,3 – 1,78 = 22,52 В; верхний предел Вди > 27,9 + 1,78 = 31,48 В.
В соответствии с данными по Нди и Вди выбираем вольтметр с верхним пределом измерения 40 В.
Основная приведенная погрешность этого прибора .
Найденному значению g соответствует класс точности 5.
3.7. Обеспечение единства измерений
Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ) - комплекс установленных стандартами взаимоувязанных правил, положений, требований и норм, определяющих организацию и методику проведения работ по оценке и обеспечению точности измерений.
3.7.1. Единство измерений
Единство измерений - состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах величин и погрешности измерений не выходят за установленные границы с заданной вероятностью.
Правовой основой обеспечения единства измерений служит законодательная метрология, которая представляет собой свод государственных актов и нормативно-технических документов различного уровня, регламентирующих метрологические правила, требования и нормы.
Технической основой ГСИ являются:
1. Система (совокупность) государственных эталонов единиц и шкал физических величин - эталонная база страны.
2. Система передачи размеров единиц и шкал физических величин от эталонов ко всем СИ с помощью эталонов и других средств поверки.
3. Система разработки, постановки на производство и выпуска в обращение рабочих СИ, обеспечивающих исследования, разработки, определение с требуемой точностью характеристик продукции, технологических процессов и других объектов.
4. Система государственных испытаний СИ (утверждение типа СИ), предназначенных для серийного или массового производства и ввоза из-за границы партиями.
5. Система государственной и ведомственной метрологической аттестации, поверки и калибровки СИ.
6. Система стандартных образцов состава и свойств веществ и материалов.
7. Система стандартных справочных данных о физических константах и свойствах веществ и материалов.
Различают децентрализованное и централизованное воспроизведение единиц.
При децентрализованном единицы воспроизводятся там, где выпол-няются измерения (м2 и др. производные физические величины).
При централизованном информация о единицах передаётся с места их централизованного хранения и воспроизведения. Оно осуществляется с помощью специальных технических средств, называемых эталонами.
Основные единицы (секунда, метр, килограмм, кельвин, кандела, ампер и моль) воспроизводятся только централизованно.
Эталон единицы величины - средство измерений, предназначенное для воспроизведения и хранения единицы величины (или кратных либо дольных значений единицы величины) с целью передачи ее размера другим средствам измерений данной величины.
От эталона единица величины передается разрядным эталонам, а от них – рабочим средствам измерений.
Эталоны классифицируют на первичные, вторичные и рабочие.
Первичный эталон - это эталон, воспроизводящий единицу физичской величины с наивысшей точностью, возможной в данной области измерений на современном уровне научно-технических достижений. Первичный эталон может быть национальным (государственным) и международным.
Государственный эталон единицы величины - эталон единицы величины, признанный решением уполномоченного на то государственного органа в качестве исходного на территории Российской Федерации.
Международные эталоны хранит и поддерживает Международное бюро мер и весов (МБМВ). Важнейшая задача деятельности МБМВ состоит в систематических международных сличениях национальных эталонов крупнейших метрологических лабораторий разных стран с международными эталонами, а также и между собой, что необходимо для обеспечения достоверности, точности и единства измерений как одного из условий международных экономических связей. Сличению подлежат как эталоны основных величин системы SI, так и производных. Установлены определенные периоды сличения. Например, эталоны метра и килограмма сличают каждые 25 лет, а электрические и световые эталоны - один раз в 3 года.
Первичному эталону соподчинены вторичные и рабочие (разрядные) эталоны. Размер воспроизводимой единицы вторичным эталоном сличается с государственным эталоном.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19
