Структура погрешностей измерительного прибора

Функциональный характер отклонений формы и расположения реальных поверхностей элементов объекта измерения приводит к переменности любой геометрической величины детали. Поэтому при измерении необходимо найти два граничных значения величины – наибольшее Q_НБ и наименьшее Q_НМ.

При техническом контроле качества деталей путем измерений необходимо убедиться, что граничные значения измеряемой величины не выходят за границы поля допуска.

С учётом стандартизованного определения погрешности измерения [42], погрешность измерительного прибора D_ПР – это максимальная в абсолютном выражении разность измеренных граничных значений величины Q_нб.из и Q_нм.из и соответствующих действительных граничных значений Q_нб и Q_нм измеряемой величины объекта измерения:

Q_{НБ ИЗ} – Q_НБ

D_ПР = (1.1) Q_{НМ ИЗ} – Q_{НМ max.}

В процессе измерения геометрической величины каждое устройство прибора оказывает влияние на погрешность измерения.

Погрешность измерительного преобразователя, хранящего единицу измеряемой величины, а также погрешности масштабного устройства измерительного контакта и промежуточного преобразователя, участвующих в преобразовании входного сигнала, определяют инструментальную погрешность D_ин – первую составляющую погрешности измерения прибором.

Погрешности остальных устройств прибора и методика выполнения измерений определяют методическую погрешность D_мет, характеризующую точность метода измерений. В частности, погрешность эталона, также хранящего единицу величины, при измерении методом сравнения с мерой определяет погрешность настройки D_н при передаче размера эталона измерительному прибору в процедуре настройки. Составляющими методической погрешности являются:

- погрешность схемы измерения D_сх;

- погрешность базирования D_баз;

- температурная погрешность D_т;

- силовая погрешность D_с;

- погрешность настройки D_н;

- субъективная погрешность D_л;

- смещение настройки D_сн.

Окончательно, погрешность измерительного прибора D_пр – это погрешность измерения D_изм прибором геометрической величины (табл. 1.4) типового или рассматриваемого объекта измерения в определенных, как правило, нормальных условиях [18]:

D_пр = D_из = D_ин + D_мет, (1.2)

где D_мет = D_сх + D_баз + D_т + D_с + D_н + D_л + D_сн. (1.3)

Нормальные условия измерений геометрических величин определяют основную погрешность измерительных приборов. При измерениях в рабочих условиях, выходящих за пределы нормальных, возникают дополнительные погрешности, например, динамические [44] при измерениях геометрических величин на металлорежущих станках, в контрольных автоматах, на кругломерах, прямомерах, профилометрах, кинематомерах и других приборах.

Инструментальная погрешность прибора в основном определяется погрешностью измерительного преобразователя D_ип, которая также является суммарной, состоящей из следующих составляющих (табл. 1.4):

систематические погрешности

1) нелинейная погрешность преобразования D_нл;

2) линейная погрешность D_л;

3) погрешность от гистерезиса D_г;

случайная погрешность .

Таблица 1.4

Структура составляющих погрешности прибора для измерения геометрической величины