Шпаргалка по "Технологии"

29)Нормирование  погрешности СИ.

Средства измерений  можно использовать только тогда, когда  известны их метрологические характеристики. Обычно указываются номинальные значения параметров средств измерений и допускаемые отклонения от них. Сведения о метрологических характеристиках приводятся в технической документации на средства измерений или указываются на них самих. Как правило, реальные метрологические характеристики имеют отклонения от их номинальных значений. Поэтому устанавливают границы для отклонений реальных метрологических характеристик от номинальных значений – нормируют их. Нормирование метрологических характеристик средств измерений позволяет избежать произвольного установления их характеристик разработчиками.  
C помощью нормируемых метрологических характеристик решаются следующие основные задачи:

• предварительный расчет с их помощью погрешностей результатов технических измерений (до проведения измерений);
• выбор средств измерений по заданным характеристикам их погрешностей.

Нормирование  характеристик СИ проводится в соответствии с положениями стандартов. Например, ГОСТ 8.009-84 «ГСИ. Нормируемые метрологические  характеристики средств измерений». Соответствие средств измерений установленным для них нормам делает эти средства взаимозаменяемыми. 
Одной из важнейших метрологических характеристик СИ является их погрешность, знание которой необходимо для оценивания погрешности измерения. 
Необходимо отметить, что погрешность СИ является только одной из составляющих погрешности результата измерений, получаемого с использованием данного СИ. Другими составляющими являются погрешность метода измерений и погрешность оператора, проводящего измерения. 
Погрешности средств измерений могут быть обусловлены различными причинами:

• неидеальностью свойств средства измерений, то есть отличием его реальной функции преобразования от номинальной;
• воздействием влияющих величин на свойства средств измерений;
• взаимодействием средства измерений с объектом измерений — изменением значения измеряемой величины вследствие воздействия средства измерения;
• методами обработки измерительной информации, в том числе с помощью средств вычислительной техники.

Погрешности конкретных экземпляров СИ устанавливают только для эталонов, для остальных СИ вся информация об их погрешностях представляет собой те нормы, которые для них установлены. Нормирование погрешностей изложено в Рекомендации 34 МОЗМ «Классы точности средств измерений» и в ГОСТ 8.401-80 «Классы точности средств измерений. Общие требования ». 
В основе нормирования погрешностей средств измерений лежат следующие основные положения. 
1. В качестве норм указывают пределы допускаемых погрешностей, включающие в себя систематические и случайные составляющие. 
Под пределом допускаемой погрешности понимается наибольшее значение погрешности средства измерений, при котором оно еще признается годным к применению. Обычно устанавливают пределы, т.е. зоны, за которую не должна выходить погрешность. Данная норма отражает то положение, что средства измерений можно применять с однократным считыванием показаний. 
2. Порознь нормируют все свойства СИ, влияющие на их точность: отдельно нормируют основную погрешность, по отдельности – все дополнительные погрешности и другие свойства, влияющие на точность измерений. При выполнении данного требования обеспечивается максимальная однородность средств измерений одного типа, то есть близкие значения дополнительных погрешностей, обусловленных одними и теми же факторами. Это дает возможность заменять один прибор другим однотипным без возможного увеличения суммарной погрешности.  
Пределы допускаемых погрешностей средств измерения применяются как для абсолютной, так и для относительной погрешности. 
Пределы допускаемой абсолютной погрешности устанавливают по формуле ∆ = ± а  для аддитивной погрешности. Для мультипликативной погрешности они устанавливаются в виде линейной зависимости

∆ = ± (а + bх),  
где х – показание измерительного прибора, а и b – положительные числа, не зависящие от х.

Предел  допускаемой относительной  погрешности (в относительных единицах) для мультипликативной погрешности устанавливают по формуле

δ = ∆ / х = ± c.

Для аддитивной погрешности формула имеет вид:

δ = ∆ / х = ± [ c + d ( x_k / x – 1)]  
где x_k — конечное значение диапазона измерений прибора; c и d - относительные величины.

Первое слагаемое  в этой формуле имеет смысл  относительной погрешности при х = х_k , второе — характеризует рост относительной погрешности при уменьшении показаний прибора. Пределы допускаемой приведенной погрешности (в процентах) следует устанавливать по формуле

γ = 100∆ / x_N = ± р  
где x_N – нормирующее значение; р - отвлеченное положительное число из ряда 1; 1,5; 2; 2,5; 4; 5; 6, умноженное на 10ⁿ ( n = 1, 0, -1, -2 и т.д.)

Нормирующее значение принимается равным: конечному значению шкалы (если 0 находится на краю шкалы), сумме конечных значений шкалы (если 0 внутри шкалы), номинальному значению измеряемой величины, длине шкалы. 
 
 
 

31)Принцип  выбора СИ. Выбор  СИ для линейных  измерений.

Определения выбора средств измерений

 

 Действительный  размер - размер, установленный измерением с допустимой погрешностью, допущенной каким-либо нормативным документом в зависимости от поставленной цели.

Диапазон показаний  средства измерений - область значений шкалы прибора, ограниченная конечным и начальным значениями шкалы.

Диапазон измерений  средства измерений - область значений измеряемой величины, для которой нормированы допускаемые погрешности средства измерений.

Измерительная система - совокупность функционально  объединённых мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей, ЭВМ  и других технических средств, размещённых в разных точках контролируемого объекта и т.п. с целью измерений одной или нескольких физических величин, свойственных этому объекту и выработки измерительных сигналов в разных целях.

Измерительное устройство - часть измерительного прибора (установки или системы), связанная с измерительным сигналом и имеющая обособленную конструкцию и назначение.

Измерительный преобразователь - техническое средство с нормативными метрологическими характеристиками, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или измерительный сигнал, удобный для обработки, хранения, дальнейших преобразований, индикации или передачи.

Класс допуска - обобщённая характеристика термометров  сопротивления, определяющая допускаемые  отклонения номинального значения сопротивления при 0 °С, номинального значения отношения сопротивлений, допустимое отклонение температурной точки t от нормальных значений.

Метрологическая аттестация средств измерений - признание  метрологической службой узаконенным  для применения средства измерений единичного производства (или ввозимого единичными экземплярами из-за границы) на основании тщательных исследований его свойств.

Нормальные условия - условия измерений, характеризуемые  совокупностью значений или областей значений влияющих величин, при которых изменением результата измерений пренебрегают вследствие малости.

Нефункциональный  измеряемый параметр - параметр, определяющий такую физическую величину измеряемого  объекта, которая не влияет на работоспособность  объекта в процессе его эксплуатации, но её необходимо измерять при изготовлении объекта.

Постоянное давление - давление, не изменяющееся или плавно изменяющееся по времени со скоростью  не более 1 % диапазона показаний (записи) в секунду.

Переменное давление - давление, плавно и многократно возрастающее и убывающее со скоростью от 1 до 10 % диапазона показаний (записи) в секунду.

Пульсирующее  давление - давление, многократно возрастающее и убывающее по любому периодическому закону со скоростью свыше 10 % диапазона  показаний (записи) в секунду. Для измерения пульсирующего давления приборы должны применяться с демпфером.

Рабочее средство измерений - средство измерений, предназначенное  для измерений, не связанных с  передачей размера единицы другим средствам измерений.

Рабочий эталон - эталон, предназначенный для передачи размера единицы рабочим средствам измерений.

Стандартизованное средство измерений - средство измерений, изготовленное и применяемое  в соответствии с требованиями государственного или отраслевого стандарта.

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.

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);