В помощь студентам БНТУ - курсовые, рефераты, лабораторные !


МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ

МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ

Лабораторная работа № 7

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

В соответствии с ГОСТ 8.009-84 метрологические характеристики (МХ) средств измерений можно разделить на следующие группы:

  • характеристики, предназначенные для определения результатов измерений (без введения поправки). Такие МХ можно назвать номинальными;
  • характеристики погрешностей СИ. Сюда же можно отнести характеристики чувствительности СИ к влияющим величинам;
  • динамические характеристики СИ;
  • неинформативные параметры выходного сигнала СИ.

Номинальные метрологические характеристики однозначной и многозначной мер включают значения мер, представляемые именованными числами (одно – Y, или множество значений многозначной меры Yi). Для штриховых мер обязательны также и характеристики, связанные со шкалой. Эти и некоторые другие метрологические характеристики многозначных штриховых мер могут выбираться из общей номенклатуры МХ аналоговых средств измерений, которая приведена далее.

 

Кроме номинальных обязательно нормируются характеристики погрешностей любой меры, а остальные (динамические и другие МХ) нормируются только по необходимости.

Для измерительного преобразователя или прибора интегральной МХ является функция преобразования СИ. Она может быть задана в виде формулы, таблицы или графика, причем следует различать номинальную функцию преобразования (приписанная СИ идеальная функция) и градуировочную характеристику СИ (реализованная зависимость между величинами на входе и на выходе средства измерений).

Градуировочная характеристика одного СИ может быть представлена единичной конкретной реализацией или пучком реализаций, полученным в ходе многократного повторения исследований.

Частные МХ измерительного преобразователя (ИП) могут включать следующие номинальные характеристики:

- диапазон измерений – область значений измеряемой величины, для которой нормированы допускаемые погрешности средства измерений;

- пределы измерений (нижний и верхний), соответствующие наименьшему и наибольшему значениям диапазона измерений;

- чувствительность СИ – отношение сигнала на выходе ИП, отображающего измеряемую величину, к вызывающему его сигналу на входе ИП;

- вид выходного кода и число разрядов кода для СИ с дискретным (цифровым, числовым) устройством выдачи измерительной информации;

- цена единицы наименьшего разряда кода или номинальная ступень квантования, если она больше цены единицы наименьшего разряда кода (для преобразователей с дискретным устройством выдачи измерительной информации);

При недостаточности данных характеристик, остальные МХ преобразователей выбирают из той же номенклатуры, что и для измерительных приборов.

Для измерительных приборов, как и для преобразователей также может быть задана функция преобразования СИ (интегральная МХ) в виде формулы, таблицы или графика. Для конкретного прибора может также использоваться и градуировочная характеристика. Для измерительных приборов с неименованными устройствами отображения информации или выходными устройствами, градуированными не в единицах измеряемой физической величины, эти МХ входят в перечень нормируемых характеристик и могут использоваться в паспортах и другой документации.

Частные номинальные метрологические характеристики измерительного прибора включают:

- диапазон измерений;

- пределы измерений (нижний и верхний);

- диапазон показаний – область значений шкалы, ограниченная конечным и начальным значениями шкалы (иногда для аналоговых СИ используют также термины "диапазон шкалы" и "пределы шкалы"). Для приборов с дискретным (цифровым, числовым) устройством отображения измерительной информации диапазон показаний определяется видом выходного кода и числом разрядов выходного кода;

- цена деления шкалы (для приборов с дискретным устройством отображения измерительной информации – цена единицы наименьшего разряда кода или номинальная ступень квантования, если она больше цены единицы наименьшего разряда кода.

Характеристики погрешности измерительного прибора (преобразователя):

- значение погрешности (Δ) СИ;                                    о

- значение случайной составляющей погрешности (Δ) СИ;

- значение среднего квадратического отклонения случайной составляющей погрешности СИ;                                                                                     о

- значение случайной составляющей погрешности СИ от гистерезиса ΔH (вариация Н выходного сигнала);

- значение систематической составляющей погрешности (Δs)СИ;

-комплекс в составе: значение систематической составляющей погрешности СИ, или значение среднего квадратического отклонения систематической составляющей погрешности СИ и математическое ожидание систематической составляющей погрешности СИ;

- некоторые другие характеристики погрешностей.

При определении оценок систематической составляющей погрешности СИ необходимо учитывать, что эти систематические составляющие рассматриваются как случайные величины на множестве СИ данного типоразмера.

Динамические характеристики СИ (полная и частные динамические характеристики) здесь не рассматриваются как не определяемые в лабораторной работе. По той же причине не рассматриваются неинформативные параметры выходного сигнала СИ.

Для разработчиков СИ могут понадобиться такие МХ СИ, которые обычно не входят в нормируемый комплекс, но должны быть учтены при проектировании, например:

Длина деления шкалы – расстояние между осями или центрами двух соседних отметок шкалы, измеренное вдоль базовой линии.

Порог чувствительности СИ. Он характеризуется наименьшим изменением измеряемой величины, которое вызывает заметное изменение выходного сигнала средства измерений. Этим порогом определяется зона нечувствительности СИ к изменению ФВ.

Вариация показаний измерительного прибора – разность показаний прибора в одной и той же точке диапазона измерений при плавном подходе "справа" и "слева" к этой точке.

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ

Цель работы: ознакомление с метрологическими характеристиками средств измерений, изучение методов получения (оценки значений) МХ СИ.

Задачи:  1. Классифицировать имеющиеся СИ по различным основаниям.

2. Научиться определять основные метрологические характеристики выбранных СИ разных видов, включая аналоговые и цифровые приборы.

3. Научиться строить номинальные функции преобразования и градуировочные характеристики различных СИ.

 

МАТЕРИАЛЬНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ РАБОТЫ

Объекты измерений:

Детали типа тел вращения, пластин, призм, резисторы, источники постоянного тока.

Измеряемые параметры: линейные размеры, объем, масса, электрическое сопротивление, напряжение, сила тока.

Средства измерений:

Меры длины, угла, объема и массы (линейка измерительная, набор плоскопараллельных концевых мер длины, транспортир, сосуды измерительные, набор разновесов).

Накладные и станковые приборы для измерений длины (штангенциркуль, микрометр гладкий, микрометр рычажный или скоба рычажная, измерительные головки со штативом или стойкой и др.).

Весы для измерения массы взвешиванием.

Мультиметр или авометр для измерений электрических величин.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Задание

1. Определить метрологические характеристики предложенных однозначных мер.

2. Определить метрологические характеристики предложенных многозначных мер, в том числе штриховых.

3. Определить интегральные и частные метрологические характеристики приборов.

Выполнение исследований

Некоторые метрологические характеристики СИ можно определить, изучив сами средства измерений или документацию на них. На однозначных мерах обычно указывают их номинальные значения, на шкалах приборов  и штриховых мер можно прочесть нижний и верхний пределы, часто – цену деления. Иногда на средствах измерений указывают класс точности. Очевидно, что при оценке метрологических характеристик ряда СИ можно обойтись без выполнения измерений, воспользовавшись информацией имеющейся на самом средстве измерений либо полученной из нормативных или справочных источников.

При необходимости более полного исследования метрологических характеристик производят измерения физических величин. В ходе измерений основное внимание необходимо уделять не результатам, а изучению метрологических характеристик СИ.

При построении номинальной статической характеристики можно воспользоваться эмпирическими или справочными данными, а для получения градуировочной характеристики следует разработать методику исследований и выполнить необходимые измерения. В частности, для получения градуировочной характеристики прибора можно измерять им заведомо более точные меры в нормальных условиях. Точность МВИ при исследовании выбирают в соответствии с поставленной измерительной задачей (см. лабораторную работу № 6).

Представительность результатов зависит от интервалов между контрольными точками, которые могут корректироваться в ходе измерительного эксперимента. Значения мер должны распределяться на весь диапазон измерений прибора, причем число и расположение контрольных точек определяют в зависимости от конструктивных особенностей прибора и от результатов предварительных исследований. Если при исследованиях обнаруживают закономерности отклонений градуировочной характеристики прибора от номинальной функции преобразования, методику корректируют для получения уточненного представления об искажениях. Например, при наличии моды обычно сеть контрольных точек делают гуще в области ее ожидания. При отсутствии точек перегиба и тенденций изменения отклонений, в условиях монотонных изменений точки можно располагать более редко. Так, при явно выраженной мультипликативной погрешности интервалы могут быть сравнительно большими, а при наложении на нее периодической составляющей интервалы необходимо уменьшить до доли периода. При возможности градуировочную характеристику прибора исследуют на наличие гистерезисной составляющей погрешности. Для этого каждую из величин последовательно измеряют при изменении показаний прибора в двух противоположных направлениях (с большего на меньшее и с меньшего на большее значения показаний).

Для определения чувствительности СИ можно воспользоваться теми же данными, которые были получены для построения номинальной статической характеристики или (для аналоговых приборов) разделить длину деления на цену деления. Длина деления оценивается прямыми или косвенными измерениями, выполняемыми с помощью линейки. При расчете круговой базовой линии шкалы следует ориентироваться на длину окружности, проходящей через середины отметок шкалы (для шкал со штриховыми отметками это середины самых коротких штрихов).

При необходимости определить порог чувствительности СИ или вариацию показаний СИ (в том числе от гистерезиса – Н), разрабатывают такие специальные МВИ, погрешности которых не превышают определенной доли искомых значений.

 

Оформление результатов работы

Результаты работы оформляют в виде таблиц, графиков и текстовых описаний. Недоступные данные в таблице представляют прочерком.

Описание методики исследований, применяемой для определения метрологических характеристик, должно включать методику выполнения измерений, характеристику вида и метода измерений, наименование применяемых для оценки МХ средств измерений и их основные метрологические характеристики. При необходимости описание дополняется схемой измерения.

Пример описания методики исследований градуировочной характеристики пружинного динамометра: Динамометр исследуют путем взвешивания гирь 3 кл. точности. Расположение контрольных точек равномерное по всему диапазону от 0 до 10 кг через 2 кг, за исключением участка (0…1) кг, на котором контрольные точки располагаются через каждые 0,2 кг. Взвешивание всех мер повторяют дважды (вначале последовательно нагружают, затем разгружают весы) для выявления гистерезисных явлений.

Таблица 1

МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МЕР

Наименование

Номинальное значение/значения

Погрешность

Δ

Примечание

Мера угловая концевая однозначная

30о 15'

30"

--

Мера угловая многозначная штриховая (транспортир)

0о ... 180о

--

Мера не является рабочим СИ и Δ не нормирована

Таблица 2

МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АНАЛОГОВЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

Наименование прибора

Диапазон / поддиапазоны

измерений

Диапазон /диапазоны показаний

Цена деления шкалы/

шкал

Погрешность

/погрешности

Оптикатор

на стойке С-I

(0...160) мм

(-50...+50) мкм

0,5 мкм

0,2 мкм на 100 делен.;

0,4 мкм на всем диапазоне

Таблица 3

МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЦИФРОВЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

Наименование прибора

Диапазон/ поддиапазоны измерений

Выходной код

Погрешность/ погрешности

вид кода

число разрядов

номинальная ступень квантования /цена единицы наим. разряда

1. Длиномер вертикальный цифровой

(0...200) мм

десятичн

6

1 мкм/1 мкм

1,5 мкм

Номинальные ФУНКЦИИ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ И ГРАДУИРОВОЧНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

а) нутромер индикаторный        б) длиномер вертикальный цифровой

Х                                                  Х

 

                                    *

                              *

                             *

                      *

             *

        *

                       s = 0,001

 

        18                        50    L, мм        0                             200    L, мм

* – точки градуировочной                        s - номинальная ступень квантования

характеристики СИ

 

Вывод: градуировочная характеристика нутромера индикаторного не имеет явно выраженных закономерностей. Случайные отклонения не превышают (указать значения).

Кафедра СТАНДАРТИЗАЦИЯ, МЕТРОЛОГИЯ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

Группа

Дисциплина:        МЕТРОЛОГИЯ

МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ

Отчет о лабораторной работе N 7

       Исполнитель

"       "                                2002 г.

Руководитель

"       "                                2002 г.

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ

Цель работы: ознакомление с метрологическими характеристиками средств измерений, изучение методов получения (оценки значений) МХ СИ.

Задачи:  1. Классифицировать имеющиеся СИ по разным основаниям.

2. Научиться определять основные метрологические характеристики выбранных СИ разных видов, включая аналоговые и цифровые приборы.

3. Научиться строить номинальные функции преобразования и градуировочные характеристики различных СИ.

 

Таблица 1

МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МЕР

Наименование

Номинальное значение/значения

Погрешность

Δ

Примечание

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2

МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АНАЛОГОВЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

Наименование прибора

Диапазон / поддиапазоны

измерений

Диапазон /диапазоны показаний

Цена деления шкалы/

шкал

Погрешность

/погрешности

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 3

МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЦИФРОВЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

Наименование прибора

Диапазон/ поддиапазоны измерений

Выходной код

Погрешность/ погрешности

вид кода

число разрядов

номинальная ступень квантования /цена единицы наим. разряда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Номинальные ФУНКЦИИ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ И ГРАДУИРОВОЧНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

Описание методик исследования

 Выводы

 

@reg

@support17

Сейчас 61 гостей онлайн

@(c)

Copyright © 2009-2011 Support17.com
Любое использование материалов, опубликованных на support17,
разрешается только в случае указания гиперссылки на Support17.com

@s

Родоначальницей всех приборостроительных специальностей явилась кафедра «Приборы точной механики», которая была открыта в 1961 г. на машиностроительном факультете.
В 1976 г. был организован оптико-механический факультет.