Temat 1:

„Metrologia wielkości geometrycznych,

klasyfikacja i charakterystyka

metrologiczna przyrządów

pomiarowych”

Miernictwo i systemy pomiarowe w
budowie maszyn

METROLOGIA

(z greckiego)



- „miara”



- „słowo, nauka”

Metrologia

–

nauka

o

zapewnieniu

środkami

technicznymi

i

organizacyjnymi poprawności pomiarów we wszystkich dziedzinach nauki,

techniki i gospodarki.

W naukach przyrodniczych i technicznych głównymi metodami

badawczymi są:

obserwacja

eksperyment

pomiar

Metrologia

ogólna

teoretyczna

prawna

stosowana

Metrologia stosowana

długości

czasu

ciśnienia

techniczna

włókiennicza

medyczna

rodzaj

wielkości

mierzonej

określona dziedzina

stosowania

Metrologia wielkości geometrycznych = metrologia długości i kąta

należy do metrologii

technicznej

pomiarami długości i kąta w
celu określenia geometrycznej
postaci

części

maszyn

i

urządzeń technicznych

zajmuje się

obejmuje



Pomiary

wymiarów

opisujących

postać

geometryczną

mierzonego

elementu

lub

zespołu,



Pomiary odstępstw od teoretycznego kształtu

powierzchni i linii (odchyłki kształtu),



Pomiary odstępstw od przyjętego wzajemnego

położenia wyodrębnionych linii i powierzchni
(odchyłki położenia),



Pomiary ilościowe struktury geometrycznej

powierzchni

(chropowatość

i

falistość

powierzchni),



Pomiary

wymiarów

wad

struktury

geometrycznej powierzchni (pęknięcia, rysy,
wżery itp.).

Metrologia wielkości geometrycznych

obejmuje ponadto

zagadnienia budowy przyrządów pomiarowych

racjonalne stosowanie przyrządów pomiarowych

sprawdzanie i ocenę błędów dokładności

przyrządów pomiarowych

tolerancje i pasowania części maszyn

organizację pracy w laboratoriach pomiarowych

Pomiar

-

zespół

czynności doświadczalnych mających na celu

wyznaczenie wartości określonej wielkości, a więc liczbowe porównanie tej

wielkości z jednostką miary.

Postępowanie pomiarowe obejmuje:

Wybór przyrządu

pomiarowego

Pomiar

Opracowanie wyniku

pomiaru

racjonalny,
uwzględniający

odpowiednie kryteria

Wynik

Surowy

Poprawiony

uwzględnia poprawki i

oszacowaną niepewność

pomiaru

efekt pomiaru -

wartość wielkości

mierzonej

Wielkość mierzona (mezurand)

niezależna

zależna

przedmiot

pomiaru

od czasu i współrzędnych

Wielkość – właściwość (cecha) zjawiska lub ciała, którą można wyróżnić

jakościowo i wyznaczyć ilościowo.

Wartość wielkości – iloczyn liczby i jednostki miary.

Wielkości wpływające

zewnętrzne

wewnętrzne

temperatura

ciśnienie atmosferyczne

nacisk pomiarowy narzędzia

histereza mechanizmu narzędzia

zakłócają

przebieg pomiaru

„Prawo o miarach” oraz „Międzynarodowy słownik podstawowych i ogólnych

terminów metrologii”

terminem

przyrządy pomiarowe

określa wszystkie

urządzenia techniczne przeznaczone do wykonywania pomiarów.

W dotychczasowej praktyce metrologicznej oraz normie [PN-71/N-02050] termin

narzędzia pomiarowe

stosowano w znaczeniu nadrzędnym, obejmującym

przyrządy pomiarowe

i

wzorce miar

.

Wzorzec miary

jest to urządzenie przeznaczone do odtwarzania, praktycznie

niezmiennie podczas jego użycia, jednej lub więcej znanych wartości danej wielkości.

KLASYFIKACJA PRZYRZĄDÓW POMIAROWYCH I WZORCÓW MIAR

Przyrząd pomiarowy

- to urządzenie przeznaczone do wykonywania pomiarów,

samodzielnie lub w połączeniu z urządzeniami dodatkowymi.

Urządzenia pomocnicze służą do:

stworzenia odpowiednich warunków przy pomiarze,
ułatwienia wykonywania czynności pomiarowych,
zwiększenia czułości lub zakresu pomiarowego przyrządu.

PRZYRZĄDY

POMIAROWE

Przyrządy

suwmiarkowe

Przyrządy

mikrometryczne

Czujniki

Maszyny

pomiarowe

Przyrządy do

pomiaru kątów

Interferometry

Przyrządy do

pomiarów

chropowatości i

falistości powierzchni

Przyrządy do

pomiarów odchyłek

kształtu i położenia

Przyrządy do

pomiaru kół

zębatych

WZORCE

MIAR

Wzorce

kreskowe

Wzorce końcowo -

kreskowe

Wzorce kodowe

Wzorce

inkrementalne

Wzorce falowe

Wzorce końcowe

przymiar kreskowy,
wzorzec szklany wbudowany
w długościomierz uniwersalny

płytki wzorcowe,
wałeczki pomiarowe,
kątowniki

długość fal świetlnych:
kryptonu,
Helu
lasera He-Ne.

przymiar kreskowy

URZĄDZENIA

POMOCNICZE

Płyta

pomiarowa

Liniał krawędziowy

Wieszak do wałeczków

pomiarowych

Lupa do odczytywania

wskazań

Liniał sinusowy

Pryzma

Do składania

płytek wzorcowych

WŁAŚCIWOŚCI I CHARAKTERYSTYKI PRZYRZĄDÓW POMIAROWYCH

Właściwość metrologiczna przyrządu pomiarowego

jest to cecha przyrządu

pomiarowego charakteryzująca ten przyrząd i mogąca mieć wpływ na wyniki i błędy
pomiaru.

Charakterystyka metrologiczna przyrządu pomiarowego

jest to reprezentacja

matematyczna właściwości metrologicznych określonego przyrządu pomiarowego w
formie wartości liczbowej, wykresu lub tablicy.

Przykłady charakterystyk metrologicznych:

błąd powtarzalności wskazań przyrządu pomiarowego,

błąd poprawności przyrządu pomiarowego,

wykres zależności sygnału pomiarowego wyjściowego od sygnału wejściowego
przyrządu pomiarowego w określonych warunkach.

Warunki odniesienia

(warunki normalne) (ang. reference conditions)— warunki

użytkowania przyrządu pomiarowego ustalone przepisami dla sprawdzania
przyrządu pomiarowego lub dla zapewnienia wiarygodności porównania wyników
pomiarów.

Przykładowo w pomiarach długości metodą podstawową (przez porównanie z
wzorcowymi długościami fal świetlnych) przyjmuje się następujące warunki
odniesienia:
— temperatura — 293,15 K,
— ciśnienie atmosferyczne— 101 325 Pa,
— ciśnienie pary wodnej w powietrzu — 1334 Pa.

Zakresem pomiarowym

(ang. measuring range) przyrządu pomiarowego jest

zakres wartości wielkości, których pomiar może być dokonany z błędem zawartym w
określonych granicach.
Na przykład zakresy pomiarowe mikrometrów do wymiarów zewnętrznych wynoszą:
0-25 mm, 25-50 mm, 50-75 mm itd.

Podziałka

(ang. scale) przyrządu pomiarowego jest uporządkowanym zbiorem

wskazów — kresek lub innych znaków — naniesionych na podzielnię urządzenia
wskazującego.

Zakres podziałki

jest to przedział zawarty między skrajnymi wskazami podziałki,

odpowiadającymi dolnej i górnej granicy zakresu wskazań.

Przedział między dwoma dowolnymi sąsiednimi wskazami podziałki nosi nazwę

działki elementarnej

(ang. scale division).

Długość działki elementarnej L

e

jest długością odcinka lub łuku linii podstawowej

podziałki między osiami dwóch sąsiednich wskazów.

L

e

podziałka
kreskowa

wskaz

Wartość działki elementarnej W

e

(ang. scale interval) jest wartością wielkości

mierzonej odpowiadającą działce elementarnej. Urządzenie wskazujące jest to
zespół elementów przyrządu pomiarowego wskazujący wartość wielkości mierzonej
w postaci analogowej lub cyfrowej.

Rozdzielczość

(urządzenia wskazującego) (ang. resolution) jest to największa

różnica wskazań urządzenia wskazującego, która może być zauważona w wyraźny
sposób. Dla urządzenia wskazującego cyfrowego jest to różnica wskazań
odpowiadająca zmianie o jednostkę najmniej znaczącej cyfry.

Dokładność przyrządu pomiarowego

(ang. accuracy of measuring instrument)

jest to zdolność przyrządu pomiarowego do dawania wskazań bliskich wartości
prawdziwej (rzeczywistej) wielkości mierzonej.

Błąd (wskazania) przyrządu pomiarowego

(ang. error of indication of a measuring

instrument) jest to składowa błędu pomiaru, pochodząca od przyrządu pomiarowego
użytego do wykonania pomiaru. Przy porównywaniu przyrządu z wzorcem
odniesienia błąd (wskazania) przyrządu pomiarowego jest to wskazanie przyrządu
minus wartość prawdziwa odpowiedniej wielkości wejściowej. Wartość prawdziwa
(rzeczywista) nie może być określona, w praktyce więc wykorzystuje się wartość
umownie prawdziwą.