Измерение. Погрешность измерения

Основные методы контроля качества деталей

Измерение. Погрешность измерения

Измерение– нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств. При проведении технических измерений имеют место многократные измерения (наблюдения) и однократные.

Однократное измерение – измерение, выполненное наблюдателем один раз.

Многократное измерение – измерение одной и той же физической величины, результат которого получен из нескольких следующих друг за другом измерений (наблюдений), т.е. измерение, состоящее из ряда однократных измерений.

Любые измерения направлены на получение результата, т.е. оценки истинного значения физической величины в принятых единицах. Вследствие несовершенства средств и методов измерений, воздействия внешних факторов и многих других причин результат каждого измерения неизбежно отягощен погрешностью. При этом точность измерения тем выше, чем ближе результат измерения оказывается к истинному значению. Количественной характеристикой качества измерения является погрешность измерения, определяемая как разность между измеренным x_изм и истинным x_ист значениями измеряемой величины:

Δx = x_изм − x_ист ,

где Δx - погрешность измерения.

Строго говоря, применение вышеприведенной формулы для вычисления погрешности измерения невозможно, поскольку истинное значение измеряемой величины неизвестно. Поэтому это выражение погрешности используется только в теоретических исследованиях, а на практике x_ист заменяется на его оценку – действительное значение величины x_д , и погрешность рассчитывается по формуле

Δx = x_изм − x_д .

Погрешность, выраженная посредством данных формул, имеет размерность измеряемой величины и называется абсолютной погрешностью, т.е. это разность между значением величины, полученным при измерении, и ее истинным значением.

Относительная погрешностьизмерения – это отношение абсолютной погрешности к истинному значению измеряемой величины. Относительные погрешности выражают принятыми в системе СИ относительными величинами: безразмерным числом, в процентах и др.

Понятие погрешности характеризует как бы несовершенство измерения. Позитивной характеристикой качества измерений является точность измерения. Точность и погрешность связаны обратной зависимостью – измерение тем более точно, чем меньше его погрешность. Количественно точность выражается числом, равным обратному значению относительной погрешности. Так, если погрешность измерения составляет 2⋅10⁻⁵ , то точность его 5⋅10⁴ .

Измерительные средства. Основные понятия и классификация

Измерительные средства – это технические средства, используемые при измерениях и имеющие нормированные метрологические свойства.

Измерительные средства подразделяются на эталоны, меры, измерительные приборы, установки, системы и преобразователи.

Эталоны – это средства, официально утвержденные и обеспечивающие воспроизведение и (или) хранение единицы физической величины с целью передачи ее размера нижестоящим по поверочной схеме средствам измерений.

Первичный эталон – это эталон, обеспечивающий воспроизведение единицы (шкалы) с наивысшей в стране точностью (по сравнению с другими эталонами той же единицы).

Государственным называется первичный эталон – эталон, официально утвержденный в качестве исходного, т.е. наиболее точного для страны.

Вторичный эталон – эталон, получающий размер единицы физической величины путем сличения с первичным эталоном той же единицы.

При большом объеме поверочных работ создаются эталоны-копии, которые имеют тот же ранг вторичных эталонов.

Рабочим называется вторичный эталон, применяемый для непосредственной передачи размера единицы физической величины образцовым средствам измерения.

Меры – средства измерений, воспроизводящие единицу измерения, либо дробное или кратное ее значение. Меры подразделяются на штриховые, концевые, меры массы, меры индуктивности и т.д.

Измерительные приборы – средства измерений, предназначенные для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем. В зависимости от формы представления информации различают аналоговые и цифровые приборы. Аналоговым называется измерительный прибор, показания которого являются непрерывной функцией измеряемой величины, например, стрелочный вольтметр, ртутно-стеклянный термометр, гладкий микрометр и т.д. В цифровом приборе осуществляется преобразование аналогового сигнала измерительной информации в цифровой код и результат измерения отражается на цифровом табло: цифровые штангенинструменты, цифровые вольтметры, частотомеры и т.д.

Измерительные приборы классифицируются:

Измерительная установка – совокупность функционально объединенных средств измерений и вспомогательных устройств, предназначенных для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для непосредственного восприятия наблюдателем, и расположенная в одном месте. К измерительным установкам можно отнести автоматизированные профилографы-профилометры, координатно-измерительные машины и т.д.

Измерительная система – совокупность средств измерений и вспомогательных устройств, соединенных между собой каналами связи, предназначенная для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для автоматической обработки, передачи и (или) использования в системах управления, контроля, диагностики и т.п.

Измерительный преобразователь – средство измерений, предназначенное для преобразования сигналов измерительной информации в форму, целесообразную для передачи, обработки или хранения. Измерительная информация на выходе измерительного преобразователя, как правило, недоступна для непосредственного восприятия наблюдателем. Измерительные преобразователи очень разнообразны. К ним относятся термопары, измерительные трансформаторы тока и напряжения, измерительные усилители и т.д.

Меры, измерительные приборы и измерительные преобразователи бывают:

- Образцовые – предназначены для передачи единиц измерений, а также дробных или кратных их значений рабочим средствам измерения и для поверки последних.

- Рабочие – используются для проведения измерений, не связанных с передачей единиц измерения.

Все приборы содержат чувствительный элемент, находящийся под воздействием измеряемой величины, измерительный механизм и отсчетное устройство.