09.04.20г. 861 МСС

ТЕМА ЗАНЯТИЯ: Линейные и угловые измерения

Лекционный материал

Виды и методы измерений

Измерение — совокупность операций по применению системы измерений для получения значения измеряемой физической величины.

Можно выделить следующие виды измерений.

По характеру зависимости измеряемой величины от времени измерения ме­тоды измерений подразделяются на:

О статические, при которых измеряемая величина остается постоянной во времени;

О динамические, в процессе которых измеряемая величина изменяется и яв­ляется непостоянной во времени.

Статическими измерениями являются, например, измерения размеров тела, постоянного давления; динамическими — измерения пульсирующих давле­ний, вибраций.

По способу получения результатов измерений (виду уравнения измерений) методы измерений разделяют на прямые, косвенные, совокупные и совмест­ные.

О При прямом измерении искомое значение величины находят непосредст­венно из опытных данных, например, измерение угла угломером или изме­рение диаметра штангенциркулем.

О При косвенном измерении искомое значение величины определяют на ос­новании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям, например определение среднего диа­метра резьбы с помощью трех проволочек или угла с помощью синусной линейки.

О Совместными называют измерения, производимые одновременно (прямые или косвенные) двух или нескольких неодноименных величин. Целью со­вместных измерений является нахождение функциональной зависимости между величинами, например зависимости длины тела от температуры, зависимости электрического сопротивления проводника от давления и т. п.

О Совокупные — это такие измерения, в которых значения измеряемых вели­чии находят по данным повторных измерений одной или нескольких од­ноименных величин при различных сочетаниях мер или этих величин. Результаты совокупных измерений находят путем решения системы у рай- нений, составляемых по результатам нескольких прямых измерений. На­пример, совокупными являются измерения, при которых массы отдельных гирь набора находят по известной массе одной из них и по результатам прямых сравнений масс различных сочетаний гирь.

По условиям, определяющим точность результата измерения, методы делятся на три класса.

О Измерения максимально возможной точности, достижимой при существую­щем уровне техники. К ним относятся в первую очередь эталонные изме­рения, связанные с максимально возможной точностью воспроизведения установленных единиц физических величин, и, кроме того, измерения фи­зических констант, прежде всего универсальных (например, абсолютного значения ускорения свободного падения и др.).

К этому же классу относятся и некоторые специальные измерения, требую­щие высокой точности.

О Контрольно-поверочные измерения, погрешность которых с определенной вероятностью не должна превышать некоторое заданное значение. К ним относятся измерения, выполняемые лабораториями государственного над­зора за внедрением и соблюдением стандартов и состоянием измерительной техники и заводскими измерительными лабораториями с погрешностью заранее заданного значения.

О Технические измерения, в которых погрешность результата определяется характеристиками средств измерений. Примерами технических измерений являются измерения, выполняемые в процессе производства на машино­строительных предприятиях, на щитах распределительных устройств элек­трических станций и др.

По способу выражения результатов измерений различают абсолютные и от­носительные измерения.

О Абсолютное измерение основано на прямых измерениях величины и (или) использовании значений физических констант, например, измерение раз­меров деталей штангенциркулем или микрометром.

О При относительных измерениях величину сравнивают с одноименной, иг­рающей роль единицы или принятой за исходную, например измерение диаметра вращающейся детали по числу оборотов соприкасающегося с ней аттестованного ролика.

В зависимости от совокупности измеряемых параметров изделия различают поэлементный и комплексный методы измерения.

О Поэлементный метод характеризуется измерением каждого параметра из­делия в отдельности (например, эксцентриситета, овальности, огранки ци­линдрического вала).

О Комплексный метод характеризуется измерением суммарного показателя качества (а не физической величины), на который оказывают влияние от­дельные его составляющие (например, измерение радиального биения ци­линдрическом детали, па которое влияют эксцентриситет, овальность и др.).

Можно выделить следующие методы измерений.

По способу получения значений измеряемых величин различают два основных метода измерений: метод непосредственной оценки и метод сравнения с ме­рой.

О Метод непосредственной оценки — метод измерения, при котором значе­ние величины определяют непосредственно по отсчетному устройству из­мерительного прибора прямого действия (например, измерение длины с помощью линейки или размеров деталей микрометром, угломером и т. д.).

О Метод сравнения с мерой — метод измерения, при котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой. Например, для измерения диаметра калибра микрокатор устанавливают па нуль по блоку концевых мер длины, а результаты измерения получают по отклонению стрелки микрокатора от нуля, то есть сравнивается измеряемая величина с размером блока концевых мер. О точности размера судят по отклонению стрелки микрокатора относительно нулевого положения.

Существуют несколько разновидностей метода сравнения:

О метод противопоставления, при котором измеряемая величина и величи­на, воспроизводимая мерой, одновременно воздействуют на прибор срав­нения;

О дифференциальный метод, при котором измеряемую величину сравнивают с известной величиной, воспроизводимой мерой. Этим методом, напри­мер, определяют отклонение контролируемого диаметра детали на опти­метре после его настройки на нуль по блоку концевых мер длины;

О нулевой метод, при котором результирующий эффект воздействия вели­чин на прибор сравнения доводят до нуля. Подобным методом измеряют электрическое сопротивление по схеме моста с полным его уравновешива­нием;

О метод совпадений, при котором разность между измеряемой величиной и величиной, воспроизводимой мерой, определяют, используя совпадения отметок шкал или периодических сигналов (например, при измерении штангенциркулем используют совпадение отметок основной и нониусной шкал).

При измерении линейных величин независимо от рассмотренных методов раз­личают контактный и бесконтактный методы измерений.

В зависимости от измерительных средств, используемых в процессе измере­ния, различают инструментальный, экспертный, эвристический и органолеп- тический методы измерений.

О Инструментальный метод основан на использовании специальных техни­ческих средств, в том числе автоматизированных и автоматических.

О Экспертный метод оценки основан на использовании данных нескольких специалистов. Широко применяется в квалиметрии, спорте, искусстве, ме­дицине.

О Эвристические методы оценки основаны па интуиции. Широко использу­ется способ попарного сопоставления, когда измеряемые величины сначала

сравниваются между собой попарно, а затем производится ранжирование на основании результатов этого сравнения.

О Органолептические методы оценки основаны на использовании органов чувств человека (осязания, обоняния, зрения, слуха и вкуса). Часто ис­пользуются измерения на основе впечатлений (конкурсы мастеров ис­кусств, соревнования спортсменов).

Виды контроля

Контроль — это процесс получения и обработки информации об объекте (пара­метре детали, механизма, процесса и т. д.) с целью определения нахождения па­раметров объекта в заданных пределах.

Классификация видов контроля

По возможности (или невозможности) использования продукции после вы­полнения контрольных операций различают неразрушающий и разрушаю­щий контроль.

О При неразрушающем контроле соответствие контролируемого размера (или значения) норме определяется по результатам взаимодействия различных физических полей и излучений с объектом контроля. Интенсивность по­лей и излучений выбирается такой, чтобы не только не происходило раз­рушений объекта контроля, но и не менялись его свойства во время контроля. В зависимости от природы физических полей и излучений виды неразрушающего контроля разделяются на следующие группы: акустиче­ские, радиационные, оптические, радиоволновые, тепловые, магнитные, вихревые, электрические, проникающих веществ.

О При разрушающем контроле определение соответствия (или несоответст­вия) контролируемого размера (или значения) норме сопровождается раз­рушением изделия (объекта контроля), например, при проверке изделия на прочность.

По характеру распределения по времени различают непрерывный, периодиче­ский и летучий контроль.

О Непрерывный контроль состоит в непрерывной проверке соответствия контролируемых размеров (или значений) нормам в течение всего процес­са изготовления или определенной стадии жизненного цикла.

О При периодическом контроле измерительную информацию получают периодически через установленные интервалы времени т. Период контро­ля т может быть как меньше, так и больше времени одной технологиче­ской операции х₀„. Если т = т„„, то периодический контроль становится операционным (или послеоперационным). -

О Летучий контроль проводят в случайные моменты времени.

В зависимости от исполнителя контроль разделяется на: самоконтроль, кон­троль мастером, контроль ОТК (отделом технического контроля) и инспек­ционный контроль (специально уполномоченными представителями). Инспек­ционный контроль п зависимости от того, какая организация уполномочила

с представителя проводить контроль подразделяется на: ведомственный, меж- ведомственный, вневедомственный, государственный (выполняемый контро­лёрами Госстандарта).

По стадии технологического (производственного) процесса отличают входной, операционный и приемочный (приемосдаточный) контроль.

О Входному контролю подвергают сырье, исходные материалы, полуфабри­каты, комплектующие изделия, техническую документацию и т. п., иначе говоря, все то, что используется при производстве продукции или ее экс­плуатации.

О Операционный контроль еще незавершенной продукции проводится на всех операциях производственного процесса.

О Приемочный контроль готовых, сборочных и монтажных единиц осуществ­ляется в конце технологического процесса.

По характеру воздействия на ход производственного (технологического) про­цесса контроль делится на активный и пассивный.

О При активном контроле его результаты непрерывно используются для управления технологическим процессом. Можно сказать, что активный контроль совмещен с производственным процессом в единый контрольно- технологический процесс. Как правило, он выполняется автоматически.

О Пассивный контроль осуществляется после завершения либо отдельной технологической операции, либо всего технологического цикла изготовле­ния детали или изделия. Он может быть ручным, автоматизированным и автоматическим.

В зависимости от места проведения различают подвижный и стационарный контроль.

О Подвижный контроль проводится непосредственно на рабочих местах, где изготавливается продукция (у станка, на сборочных и настроечных стен­дах и т. Д.). '

О Стационарный контроль проводится на специально оборудованных рабо­чих местах. Он применяется при необходимости создания специальных условий контроля; при наличии возможности включения в технологиче­ский цикл стационарного рабочего места контролера; при использовании средств контроля, которые применяются только в стационарных условиях; при крупносерийном и массовом производстве.

По объекту контроля отличают контроль качества выпускаемой продукции, товарной и сопроводительной документации, технологического процесса, средств технологического оснащения, прохождения рекламации, соблюдения условий эксплуатации, а также контроль технологической дисциплины и квали­фикации исполнителей.

По числу измерений отличают однократный и многократный контроль.

S). По способу отбора изделий, подвергаемых контролю, отличают сплошной и выборочный контроль.

О Сплошной (стопроцентный) контроль всех без исключения изготовленных изделий применяется при индивидуальном и мелкосерийном производстве, на стадии освоения новой продукции, по аварийным параметрам (раз­мерам), при селективной сборке.

О Выборочный контроль проводится во всех остальных случаях, чаще всего при крупносерийном и массовом производстве. Для сокращения затрат на контроль большой партии изделий (которую в математической статистике принято называть генеральной совокупностью) контролю подвергается только часть партии — выборка, формируемая по определенным прави­лам, обеспечивающим случайный набор изделий. Если число бракованных изделий в выборке превышает установленную норму, то вся партия (гене­ральная совокупность) бракуется.

Методика выполнения измерений

Основная потеря точности при измерениях происходит не за счет возможной метрологической неисправности применяемых средств измерений, а в первую очередь за счет несовершенства методов и методик выполнения измерений.

В целом точность измерения зависит от: точности применяемого средства измерения; точности метода измерения; влияния внешних факторов. Например, при измерении массы материала, движущегося по транспортеру, точность базового устройства обычно в 10-20 раз выше общей точности взвешивания массы; при поверке ртутных термометров следует учитывать точность «считывания» показаний.

Под методикой выполнения измерений понимают совокупность методов, средств, процедур, условий подготовки и проведения измерений, а также правил обработки экспериментальных данных при выполнении конкретных измерений.

По Закону РФ «Об обеспечении единства измерений» измерения должны осуществляться в соответствии с аттестованными в установленном порядке методиками.

Разработка методик выполнения измерений должна включать:

□ анализ технических требований к точности измерений, изложенных в стандарте, технических условий или технических заданий;

□ определение конкретных условий проведения измерений;

□ выбор испытательного и вспомогательного оборудования, а также средств из-мерений;

□ разработку при необходимости нестандартных средств измерений;

□ исследование влияния условий проведения измерений и подготовки испы-туемых объектов к измерениям;

□ определение порядка подготовки средств измерений к работе, последователь-ности и количества измерений; □ разработку или выбор алгоритма обработки экспериментальных данных и правил оформления результатов измерения.

Нормативно-техническими документами, регламентирующими методику выполнении измерении являются;

1. Государственные стандарты или методические указания Госстандарта России по методикам выполнения измерений. Стандарт разрабатывается в том случае, если применяемые средства измерений внесены в Государственный реестр средств измерений.

2. Отраслевые методики выполнения измерений, используемые в одной отрасли.

3. Стандарты предприятий на методики выполнения измерений, используемые на одном предприятии.

В НТД на методики выполнения измерений предусматриваются: нормы точности измерений; специфика измеряемой величины (диапазон, наименование продукции и т. д.); максимальная автоматизация измерений и обработки данных.

Методики выполнения измерений перед их вводом в действие должны быть аттестованы или стандартизованы. Аттестация включает в себя: разработку и утверждение программы аттестации; выполнение исследований в соответствии с программой; составление и оформление отчета об аттестации; оформление аттестата методики выполнения измерений.

При аттестации должна быть проверена правильность учета всех факторов, влияющих на точность измерений, установлена достоверность их результатов. Аттестацию методик выполнения измерений проводят государственные и ведомственные метрологические службы. При этом государственные метрологические службы проводят аттестацию методик особо точных, ответственных измерений, а также измерений, проводимых в организациях Госстандарта России.

Стандартизация методик применяется для измерений, широко применяемых на предприятиях.

ЗАДАНИЕ:

1. Письменно ответить на вопросы

• Перечислить методы и виды измерений и контроля

• Сущность методики измерений

Фотоотчет прислать на электронную почту