AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA
im. Stanisława Staszica
Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki
Ćwiczenie 1: Podstawy doboru przyrządów pomiarowych dla typowych pomiarów wymiarów tolerowanych
Wykonał: RAPACKI Dariusz
rok II, semestr 4
studia zaoczne
marzec 2004
SPIS TREŚCI
Podstawowe terminy metrologiczne
1. PODSTAWOWE TERMINY METROLOGICZE
Wielkość mierzona
Wielkość określona, stanowiąca przedmiot pomiaru.
Wielkość wpływająca
Wielkość niebędąca wielkością mierzoną, która ma jednak wpływ na wynik pomiaru.
Wynik pomiaru
Wartość przypisana wielkości mierzonej, uzyskana drogą pomiarów.
Wskazanie (przyrządu pomiarowego)
Wartość wielkości podawana przez przyrząd pomiarowy.
Wynik surowy
Wynik pomiaru przed korekcją błędu systematycznego.
Wynik poprawiony
Wynik pomiaru po korekcji błędu systematycznego.
Odtwarzalność (wyników pomiarów)
Stopień zgodności wyników kolejnych pomiarów tej samej wielkości mierzonej.
Powtarzalność (wyników pomiarów)
Stopień zgodności wyników pomiarów tej samej wielkości mierzonej, wykonany w zmienionych warunkach pomiarowych.
Niepewność pomiaru
Parametr związany z wynikiem pomiaru, charakteryzujący rozrzut wartości, które można w uzasadniony sposób przypisać wielkości mierzonej.
Niepewność standardowa (u)
Niepewność wyniku pomiaru wyrażona w formie odchylenia standardowego.
Niepewność rozszerzona
Wielkość określająca przedział wokół wyniku pomiaru, od którego to przedziału oczekuje się, że obejmuje dużą część rozkładu wartości, które w uzasadniony sposób można przypisać wielkości mierzonej.
Współczynnik rozszerzenia
Współczynnik liczbowy zastosowany jako mnożnik niepewności standardowej w celu otrzymania niepewności rozszerzonej( U=k*s zwykle k=2...3).
Błąd pomiaru
Różnica między wynikiem pomiaru a wartością prawdziwa wielkości mierzonej.
Wartość prawdziwa wielkości
Wartość zgodna z definicją wielkości określonej (hipotetyczny wynik pomiaru.
Błąd przypadkowy
Różnica między wynikiem pomiaru a średnią z nieskończonej liczby wyników pomiarów tej samej wielkości mierzonej, wykonany w warunkach powtarzalności.
Błąd systematyczny
Różnica między średnią z nieskończonej liczby wyników pomiarów tej samej wielkości mierzonej, wykonanych w warunkach powtarzalności, a wartością prawdziwą wielkości mierzonej.
Poprawka
Wartość dodana algebraicznie do surowego wyniku pomiaru w celu skompensowania błędu systematycznego.
Przetwornik pomiarowy
Urządzenie pomiarowe przetwarzające, zgodnie z określonym prawem, wielkość wejściową na wielkość wyjściową.
Czujnik
Element przyrządu pomiarowego, lub łańcucha pomiarowego, na który oddziałuje bezpośrednio wielkość mierzona.
Wartość działki elementarnej
Różnica między wartościami odpowiadającymi dwóm kolejnym wskazom.
Adjustacja (przyrządu pomiarowego)
Czynność mająca na celu doprowadzenie przyrządu pomiarowego do stanu działania odpowiadającemu jego przeznaczeniu.
Zakres pomiarowy
Zbiór wartości wielkości mierzonej, dla których przyjmuje się, że błąd przyrządu pomiarowego jest zawarty w określonych granicach..
Warunki odniesienia
Warunki użytkowania przewidziane do badania przyrządu pomiarowego lub do wzajemnego porównywania wyników pomiarów.
Czułość
Iloraz przyrostu odpowiedzi przyrządu pomiarowego przez odpowiadający mu przyrost sygnału wejściowego.
Rozdzielczość
Najmniejsza różnica wskazania urządzenia wskazującego, która może być zauważona w wyraźny sposób.
Klasa dokładności
Klasa przyrządów pomiarowych, spełniająca określone wymagania metrologiczne, których błędy zawarte są w wyznaczonych granicach.
Błędy graniczne dopuszczalne (przyrządu pomiarowego)
Wartości skrajne błędu, dopuszczone przez warunki techniczne lub wymagania, dotyczące przyrządu pomiarowego.
Błąd podstawowy
Błąd przyrządu pomiarowego wyznaczony w warunkach odniesienia.
Niepoprawność (wskazań przyrządu pomiarowego)
Błąd systematyczny wskazania przyrządu pomiarowego.
Poprawność (przyrządu pomiarowego)
Właściwość przyrządu pomiarowego polegająca na tym, że jego wskazania są pozbawione błędu systematycznego.
Powtarzalność (przyrządu pomiarowego)
Właściwość przyrządu pomiarowego polegająca na tym, że jego wskazania są zbliżone do siebie w przypadku wielokrotnego pomiaru tej samej wielkości mierzonej w tych samych warunkach.
Wzorcowanie, kalibracja przyrządu pomiarowego
Zbiór operacji ustalających, w określonych warunkach, relację między wartościami wielkości mierzonej wskazanymi przez przyrząd pomiarowy z odpowiednimi wartościami realizowanymi przez wzorce jednostek miary.
ZASADY DOBORU PRZYRZĄDÓW POMIAROWYCH
W założonym przez konstruktora polu tolerancjo wykonania powinny zmieścić się:
- błędy pomiaru, zależne nie tylko od przyjętej metody pomiaru i środków kontroli, lecz również od warunków pomiaru oraz od stopnia trudności pomiaru, a w szczególności od kształtu i wymiaru mierzonego przedmiotu
- odchyłki technologiczne, czyli rzeczywiste odchyłki wymiaru, kształtu, wzajemnego położenia i chropowatości powierzchni
W skutek towarzyszących każdemu pomiarowi błędów, tolerancja wykonawcza przedmiotu jest zawężona. W kontroli technicznej przyjmuje się zasadę, że błąd pomiaru nie powinien stanowić więcej jak 10, a w szczególnych przypadkach 20 % tolerancji T sprawdzanego wymiaru.
Aby podziałka narzędzia była należycie wykorzystana, graniczne błędy pomiaru dokonanego tym urządzeniem powinny być mniejsze niż wartość jego działki elementarnej.
Wynika stąd orientacyjna zależność, którą należy się kierować przy doborze narzędzia pomiarowego:
- wartość działki elementarnej We narzędzia powinna być rzędu 0,2 ÷ 0,1 tolerancji T sprawdzanego wymiaru.
W dalszej kolejności doboru narzędzia należy uwzględnić rodzaj mierzonej wielkości (czy mierzone będą wymiary kątowe, wymiary liniowe zewnętrze bądź wewnętrzne) oraz orientacyjną jej wartość, aby wybrać narzędzie o właściwym zakresie pomiarowym. O doborze określanego narzędzia pomiarowego decyduje również ilość przedmiotów w produkcji podlegającej kontroli.
- do kontroli wymiarów w produkcji jednostkowej uzasadnione będzie stosowanie uniwersalnego sprzętu pomiarowego
- przy produkcji seryjnej czy masowej, narzędzia uniwersale należy zastąpić szybszymi w działaniu i prostymi w obsłudze przyrządami specjalnymi lub sprawdzianami.
OBLICZENIA
Dla wysokości przedmiotu (10 pomiarów) obliczam wartość mierzonej wielkości w oparciu o rozkład t-Studenta z prawdopodobieństwem P=0,95 i P=0,99
Dolny wymiar graniczny A = 54,37 mm
Górny wymiar graniczny B = 54,44 mm
Tolerancja T = B - A = 54,56 - 54,31 = 0,23 mm
ŹRÓDŁA
Międzynarodowy słownik podstawowych i ogólnych terminów metrologii GUM 1996,
Wyrażenie niepewności pomiaru. Przewodnik, GUM 1999.
METROLOGIA I Dariusz Rapacki gr.1
- 5 -
Ćwiczenie 1 - Podstawy doboru przyrządów pomiarowych dla typowych pomiarów wymiarów tolerowanych