Точность измерительных приборов 4 страница

6.4.4.2 По средним значениям погрешностей построить график № 1 изменения погрешности в координатах Х, Х (аналогично рисунку 6.1, а).

6.4.5 Юстировка начального положения.

6.4.5.1 Определить по построенному графику значение необходимого смещения стрелки относительно шкалы, произвести юстировку начального положения измерительного преобразователя.

6.4.5.2 Настроить измерительный преобразователь на ноль, оценить трижды погрешности показаний на границах тех же интервалов, что и после юстировки чувствительности. Результаты измерения занести в протокол.

6.4.5.3 По средним результатам построить график № 2 изменения погрешности показания в координатах Х, ∆X (аналогично рисунку 6.1, б). Определить погрешность измерительного преобразователя как наибольшую по абсолютному значению погрешность показания в пределах диапазона измерения.

6.4.5.4 Выполнить юстировку начального положения способом половинения погрешности за счет дополнительной регулировки чувствительности винтами 6 и дополнительного смещения стрелки 5 относительно шкалы 11, добиваясь в точках максимума и минимума погрешностей показаний и их уменьшение в два раза. Построить график № 3 изменения погрешности в координатах Х, ∆X (аналогично рисунку 6.2, б).

6.4.5.5 При наличии времени и желания получить дополнительные знания и рейтинговые баллы, выполнить самостоятельные исследования по заданиям из п. 6.5 или по собственной тематике.

6.4.6 Завершение работы.

Результаты работы показать руководителю занятий. Получив одобрение, разрегулировать измерительный преобразователь по чувствительности и по начальному положению, сохранив при этом его работоспособность, привести рабочее место в порядок, оформить отчёт и защитить работу.

6.5 ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

6.5.1 Выявить возможности дальнейшего снижения инструментальной погрешности за счет случайных погрешностей.

6.5.2 Исследовать влияние смещения начала отсчёта показаний (нуля шкалы) на инструментальную погрешность.

6.5.3 Выяснить назначение двух пружин в миниметре, оценить их силовые параметры, рассчитать измерительное усилие и его влияние на погрешность измерительного преобразователя.

6.5.4 Исследовать погрешность обратного хода преобразователя.

6.5.5 Исследовать влияние стойки на точность оценки погрешностей преобразователя.

6.5.6 Исследовать погрешности показаний парным способом.

6.6 ВОПРОСЫ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ

6.6.1 С какой целью в измерительные преобразователи вводятся юстировачные элементы?

6.6.2 Как устроены юстировочные элементы в микрокаторе, трубке оптиметра?

6.6.3 Какие погрешности измерительных преобразователей уменьшаются юстировкой?

6.6.4 Назовите виды юстировок измерительных преобразователей и их суть.

6.6.5 Как выбираются концевые меры для материализации действительных значений входных сигналов преобразователя?

6.6.6 Как осуществляется грубая и точная настройка на ноль преобразователя на стойке?

6.6.7 Зачем нужен промежуточный столик из концевой меры для оценки погрешностей показаний преобразователя?

6.6.8 Какой из юстировочных винтов 6 – правый или левый – необходимо первым отвинтить и на какой угол, чтобы увеличить чувствительность преобразователя?

6.6.9 Что такое чувствительность преобразователя и длины каких звеньев её определяют?

6.6.10 По какому закону изменяются систематические погрешности показаний преобразователя и почему?

6.6.11 Какие дополнительные исследования точности преобразователя Вы выполнили и каковы их результаты?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7

МЕТРОЛОГИЧЕСКАЯ АТТЕСТАЦИЯ ПОГРЕШНОСТЕЙ

КОНТРОЛЬНОГО ПРИСПОСОБЛЕНИЯ

7.1 ЗАДАНИЕ

Аттестовать случайную погрешность и смещение настройки контрольного приспособления.

7.2 ПРИБОРЫ И ОБОРУДОВАНИЕ

7.2.1 Приспособление фирмы «ЧИЗ» для контроля двух геометрических величин наружного кольца шарикоподшипника.

7.2.2 Объект контроля – кольцо шарикоподшипника.

7.2.3 Микрокатор по ГОСТ 6933 – 2 шт.

7.2.4 Ключ гаечный, отвертка, перчатки, салфетка, спирт.

7.3 ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

В силу действия при измерениях большого числа влияющих величин (сил трения, зазоров в соединениях, вибраций, температуры, изнашивания и др.), показания любого прибора являются случайной величиной. Следовательно, при повторном измерении одной и той же величины, показания прибора будут различными. Рассеивание показаний универсальных средств измерений нормируется размахом показаний, который характеризует случайную составляющую погрешности прибора.

Контрольные приспособления являются специальными измерительными приборами, предназначенными для контроля конкретных деталей с определенными размерами геометрических величин. Точность контрольного приспособления характеризуется погрешностью измерения, которая складывается из систематических и случайных погрешностей. Поскольку систематические погрешности могут исключаться поправками на результаты измерений, то основной характеристикой точности контрольного приспособления является случайная погрешность измерения геометрической величины контролируемой детали.

Случайная погрешность контрольных приспособлений оценивается статистическими характеристиками, которые вычисляются по результатам математической обработки ряда погрешностей измерений, полученных при повторных измерениях одной и той же величины.

Основными статистическими оценками случайных погрешностей являются:

1) Выборочное среднеарифметическое значение случайной погрешности ∆ или математическое ожидание погрешности ∆М(Х):

∆ = (n₁∙∆x₁+n₂∙∆x₂+…+n_i∙∆x_i)/n = ( n_i∙∆x_i)/n, (7.1)

где ∆x_i – отдельные значения погрешностей, полученные при повторных измерениях одной и той же величины;

n_i – число случаев (частота) появления погрешности ∆x_i;

n – сумма всех наблюдаемых значений (объем выборки).

Вокруг среднего значения концентрируются остальные значения (вариаций) погрешности.

2) Выборочное среднее квадратическое отклонение σ

σ = . (7.2)

При объемах выборки n≥25 вместо значения (n-1) можно применять значение n.

Среднее квадратическое является мерой рассеяния случайных погрешностей относительно среднего значения.

Квадрат среднего квадратического называется дисперсией σ² погрешности показания. При сложении случайных погрешностей складываются именно дисперсии.

Среднее квадратическое называют также стандартным отклонением, применяемым при оценке неопределенности [2].

Точность контрольных приспособлений оценивается предельной погрешностью ∆Х_пр

∆Х_пр = 2σ, (7.3)

что соответствует доверительной вероятности 95 %, принятой в ГОСТ 8.051 для оценки погрешностей измерения геометрических величин.

3) Размах случайной погрешности R

R = ΔX_нб - ΔX_нм, (7.4)

т.е. разность между наибольшим и наименьшим значениями случайной погрешности.

Размах случайной погрешности является более простой, но менее точной оценкой рассеяния случайной погрешности, которая при числе вариаций погрешностей n≥25 примерно вдвое превышает предельную погрешность

R 2∆Х_пр (7.5)

при условии исключения грубых значений погрешности.

Полное математическое описание случайной погрешности называется законом распределения, под которым понимается соотношение, устанавливающее связь между значениями погрешности и частотой этих значений, причем частота выражена через вероятность Р. Графическое изображение закона распределения называется кривой распределения случайной погрешности. Теоретически и экспериментально доказано, что погрешности показаний измерительных устройств подчиняются нормальному закону распределения (рисунок 7.1). При экспериментальном определении случайной погрешности строится гистограмма частот распределения (рисунок 7.2), где по оси абсцисс вся зона рассеяния R (размах) погрешности делится на m интервалов и на каждом интервале строится прямоугольник с высотой, равной частоте n_m значений погрешности в соответствующем интервале.

Рисунок 7.1. Теоретическая кривая нормального закона распределения при доверительной вероятности 99,973 %

Рисунок 7.2. Экспериментальная гистограмма частот распределения

Отклонение гистограммы от нормального закона распределения свидетельствует о действии систематических погрешностей, вызывающих смещение настройки ∆_сн.

Смещение настройки характеризует устойчивость, или стабильность, показаний контрольного приспособления

∆_сн = ∆ – ,(7.4)

где и – это средние значения погрешности для первой и второй половин выборки.

7.4 ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

7.4.1 Подготовка контрольного приспособления к работе.

7.4.1.1 Ознакомиться с устройством и работой приспособления, составить его принципиальную схему. Произвести общую наладку приспособления, обеспечить его работоспособность, проверить крепление базовых и измерительных наконечников.

7.4.1.2 Убедиться в годности измерительных преобразователей. Протереть контролируемое кольцо шарикоподшипника, измерительные базы и наконечники прибора салфеткой, смоченной спиртом. Произвести настройку измерительных преобразователей на ноль. Застопорить все винты.

7.4.1.3 Убедиться, что погрешность обратного хода по каждому измерительному преобразователю не превышает цену деления путём последовательного приложения к кольцу двух сил значением (2..3) Н в противоположных направлениях по линии измерения величин.

7.4.1.4 Добиться, чтобы при повторных измерениях кольца (5…10 измерений без проворота кольца) половина показании имела знак плюс, а половина – минус. Во избежание тепловых деформаций кольца пользоваться перчатками, салфеткой и не задерживать кольцо в руках.

7.4.2 Определение вариаций случайных погрешностей.

7.4.2.1 Перед каждым измерением кольцо должно быть снято с приспособления, а затем аккуратно установлено снова на измерительные базы.

7.4.2.2 Произвести 50 измерений наибольших и наименьших значений каждой величины за полный оборот кольца, результаты занести в протокол аттестации (таблица 7.1). Отсчитывать десятые доли деления.

Таблица 7.1

Протокол аттестации погрешностей контрольного приспособления

Контролируе-мая величина и ее размах R

Малые выборки

Результаты измерений ∆Х, мкм

Размах r, мкм малой выборки

Средн. значен. малой выборки ∆Хср, мкм

1...10

нб

нм

нб – нм

11...20

нб

нм

нб – нм

...

41...50

нб

нм

нб – нм

1...10

нб

нм

нб – нм

11...20

нб

нм

нб – нм

...

41...50

нб

нм

нб – нм

7.4.3 Расчет статистических характеристик случайных погрешностей.

7.4.3.1 Заполнить штриховые формы для статистической обработки результатов измерений (таблица 7.2) для каждого значения величины (нб, нм) и их разности (нб – нм).

Таблица 7.2

Штриховая форма обработки случайных погрешностей (пример)

Границы интервалов, (мкм)	Штриховые отметки результатов измерений	Абсолют-ная частота значений nm	Номер интерва- ла m	m∙nm	m2∙nm
280–299	|							–5	–5
300–319								–4
320–339	||							–3	–6
340–359	||							–2	–4
360–379

|

|