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

mierzone

j

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.

PRZYRZĄD

Y

POMIAROW

E

Przyrządy

suwmiarkow

e

Przyrządy

mikrometrycz

ne

Czujniki

Maszyny

pomiarowe

Przyrządy do

pomiaru

kątów

Interferometr

y

Przyrządy do

pomiarów

chropowatości i

falistości

powierzchni

Przyrządy do

pomiarów odchyłek

kształtu i położenia

Przyrządy do

pomiaru kół

zębatych

WZORC

E 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

URZĄDZENI

A

POMOCNICZ

E

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.