Средство измерения (СИ) как элемент и как система

В процессе контрольной операции в КИП реализуются, как правило, следующие функции: 1) базирование измеряемой детали; 2) установка и закрепление СИ; 3) прием, передача, преобразование и отображение измерительной информации; 4) перемещение СИ из установочной в рабочую позицию; 5) объединение функциональных узлов (корпус).

Если эти функции представить техническими носителями, то можно получить следующую структуру КИП (рис.10.5).

Рисунок 10.5 – Структурная схема КИП.

Наиболее значимой для КИП функцией является функция 3, которую реализует СИ. Эта значимость подтверждается большим удельным весом затрат на реализацию функции, сложностью СИ, важностью стабильности показаний и ограничением на величину погрешности СИ. Именно СИ определяет точность КИП. Промышленность освоила выпуск большого разнообразия СИ. Однако в связи с возрастанием точностных требований к продукции существующий арсенал СИ нельзя признать достаточным. Надо думать, он будет постоянно пополняться с тем, чтобы отечественные СИ могли конкурировать с зарубежными и превосходить их.

Приведем перечень СИ, выпускаемых промышленностью:

- зубчатые и рычажно-зубчатые измерительные головки;

- пружинные и пружинно оптические измерительные приборы;

- пневматические приборы и преобразователи;

- электромагнитные преобразователи;

- фотоэлектрические преобразователи;

- электрофицированные приборы;

- электронные измерительные системы.

По своей сущности СИ является техническим носителем следующих функций пятого уровня (F): приема сигнала, передачи сигнала, преобразования сигнала, отображения сигнала (рис.10.6).

Рисунок 10.6 – Функциональная содержательность средства измерения (СИ).

Все эти функции могут реализоваться на основе различных принципов действия (измерения), под которыми мы будем понимать совокупность физических явлений, на которых строится функционирование СИ. В КИП в целом как в системе реализуются следующие функции:

- базирования;

- закрепления;

- координирования;

- установочных и вспомогательных перемещений;

- настройки;

- образцовых перемещений;

- выдачи результатов измерений;

- объединения функциональных узлов (корпус).

Часть этих функций идентичны функциям станочных приспособлений, напр., 1,2,8. Другие специфичны и оригинальны, присущи только КИП- 3,4,5,6,7.

Ретроспективный анализ СИ позволяет говорить о том, что они возникли на основе механических принципов действия. Однако повышение точности изготовления вызвало к жизни еще более точные методы измерения. Дело в том, что логика технического прогресса требовала значительного опережения точности замеров по сравнению с точностью изготовления. Другими словами, погрешности измерения должны быть на порядок меньше погрешностей обработки. Поэтому механические принципы действия во многом себя исчерпали. Их значительные погрешности обусловлены рядом факторов, присущих взаимодействию твердых тел: наличием зазоров, трением, деформациями, кинематическими погрешностями, технологическими погрешностями и т.д. Даже всевозможные конструкторские ухищрения не в состоянии компенсировать интегральные погрешности СИ. Они становятся сопоставимыми с погрешностью измеряемых величин и могут служить причиной неправильных измерений.

Поэтому можно сказать, что будущее СИ за принципами действия, основанными на атомно-молекулярном взаимодействии частиц. Примером тому может служить история СИ времени- часов. Мы являемся свидетелями вытеснения часов механических часами электронными. Использование магнитных, электромагнитных волн, различных излучений, пневматики, пневмоники и т.д. дает возможность выйти из кажущегося тупика и решить проблему повышения точности измерения до долемикрометрических величин. К сожалению, следует констатировать тот факт, что производственный парк КИП в основном состоит из СИ механического принципа действия. Это свидетельствует о неудовлетворительном метрологическом обеспечении, которое не может гарантировать высокого качества продукции.