Погрешность настройки

Погрешность настройки – это погрешность передачи размера эталона измерительному прибору.

Погрешность настройки определяется как разность между размером настройки Q_н и размером эталона Q_э:

. (2.43)

Погрешность настройки возникает в процессе процедуры настройки прибора

на размер эталона длины или угла, в том числе на нулевой размер. На погрешность настройки влияют

- погрешности изготовления и аттестации настроечных эталонов;

- соблюдение принципа подобия между процессом настройки и процессом измерения;

- случайная составляющая погрешности измерительного преобразователя;

- порог чувствительности устройства настройки.

Погрешность настроечного эталона непосредственно входит в погрешность настройки. При использовании настроечного эталона без аттестации действительного размера погрешность настройки определяется допуском T_э на изготовление размера эталона T_э с нормальным распределением в пределах допуска.

. (2.44)

Для повышения точности настройки можно аттестовать действительный размер эталона в определенном сечении и направлении, которые должны быть помечены на эталоне. В этом случае погрешность настройки будет определяться погрешностью аттестации T_ат размера эталона как случайная погрешность с нормальным распределением относительно действительного размера:

. (2.45)

При выборе номинального размера эталона следует учитывать, что его значение должно соответствовать нулевому показанию измерительного преобразователя. В противном случае может увеличиться инструментальная погрешность как для варианта настройки не на нуль шкалы прибора.

Согласно принципу подобия все параметры объекта измерения и эталона для настройки, как геометрические (размеры, формы, расположение, шероховатость), так и механические (материал, масса, твердость, жесткость и др.) должны быть одинаковыми. Точно так же должны быть одинаковыми приемы измерения и настройки. Тогда погрешность настройки будет минимальной (рис. 2.22 а).

В большинстве случаев принцип подобия нарушается, что приводит к образованию погрешности настройки. Например, при разнице коэффициентов линейного расширения материалов эталона и объекта контроля погрешность настройки будут определяться разницей их температурных деформаций, т.е. точно так же, как температурная погрешность. При разных твердости, жесткости и массе возникает силовая погрешность. При разных габаритных размерах и при нарушении принципа единства баз при настройке, может появиться погрешность базирования. При разной шероховатости и форме поверхностей может возникнуть погрешность схемы измерения (рис. 2.22 б).

а)

б)

а) принцип подобия соблюдён; б) принцип подобия нарушен: Н – настройка, И – измерение, М – мера, ОИ – объект измерения

Рис. 2.22. Влияние принципа подобия между эталоном

и объектом измерения на погрешность настройки

При настройке на размер погрешность настройки зависит от случайной составляющей инструментальной погрешности измерительного преобразователя:

, (2.46)

где T_р – допускаемый размах показаний измерительного преобразователя.

Таким образом, поскольку процесс настройки – это процесс измерения размера настроечного эталона, то погрешность настройки может включать практически все составляющие погрешности измерения.

Погрешность настройки зависит от порога чувствительности устройства тонкой настройки, т.е. от минимального значения, на которое можно осуществить поднастройку измерительного преобразователя. Например, для устройства тонкой настройки с микровинтом (рис. 2.23) порог чувствительности можно определить по формуле

, (2.47)

где C – величина линейного скачка при медленном перемещении каретки с измерительным преобразователем: C = 0,1…0,3 мм;

d_ср– средний диаметр микровинта;

S – шаг микровинта.

Рис. 2.23. Микрометрическое устройство тонкой настройки

Особенностью систематических составляющих погрешности настройки является свойство обратимости их знаков: если при настройке погрешность настройки имеет знак плюс, то при измерении такую погрешность надо учитывать со знаком минус (рис. 2.22 б):

. (2.48)