LABORATORIUM Z METROLOGII
Wydział Mechaniczny	GRUPA 31	Ocena:	Data: 22.10.98	Podpis:
Temat ćwiczenia: Budowa i części składowe narzędzi pomiarowych.

1. Cel ćwiczenia

Podstawowym zadaniem metrologicznym tego ćwiczenia jest poznanie budowy i części składowych narzędzi pomiarowych. Dla wyznaczonych narzędzi pomiarowych należy wykonać schemat strukturalny, schemat zasady działania. Dla każdego z analizowanych narzędzi pomiarowych powinno się wyodrębnić l opisać podstawowe ich elementy, tj. czujnik, przetwornik i urządzenie wskazujące. Ponadto należy opracować model matematyczny przetwornika i równanie przetwarzania oraz obliczyć błąd przetwarzania dla poszczególnych przyrządów.

2. Wstęp teoretyczny

Każde narzędzie pomiarowe może być przedstawione za pomoce schematu, który opisuje to narzędzie w postaci bloku funkcjonalnego z zaznaczeniem wielkości wejściowych (wielkość mierzona) oraz wielkości wyjściowej (wielkość wskazywana np. przez wskazówkę). Przykładowo dla termometru termoelektrycznego wielkością wejściową jest temperatura T, a wielkością wyjściową - kąt obrotu wskazówki urządzenia wskazującego termometru alfa.

Rys. 1. Schematyczne przedstawienie narzędzia pomiarowego

na przykładzie termometru termoelektrycznego

Inną możliwością przedstawienia narzędzia pomiarowego jest jego schemat strukturalny. Jest to schematyczne przedstawienie łańcucha pomiarowego przyrządu z podaniem zamiany wielkości wejściowej (mierzonej) na inne wielkości aż do wielkości wyjściowej.

3. Podstawowe pojęcia z dziedziny metrologii.

Urządzenie wskazujące jest to zespół elementów przyrządu pomiarowego przeznaczonego do wskazania wyników pomiaru. Składa się ono ze wskazówki i wskazów.

Wskazówka - część stała lub ruchoma urządzenia wskazującego (ruchoma strzałka, plamka świetlna, powierzchnia cieczy, pisak), którego położenie względem wskazów wyznacza wynik pomiaru.

Wskaz - kreska lub inny znak znajdujący się na urządzeniu wskazującym, odpowiadający jednej lub kilku określonym wartościom wielkości mierzonej. Wskazy tworzą podziałkę.

Podziałka jest to uporządkowany zbiór wskazów na urządzeniu wskazującym narzędzia pomiarowego. Podziałka może być scharakteryzowana obszarem po-działki, zakresem podziałki oraz działką elementarną.

Obszar podziałki - zbiór działek elementarnych zawartych między dwoma określonymi wskazani podziałki.

Zakres podziałki - przedział zawarty między wskazani odpowiadającymi dolnej i górnej granicy zakresu wskazań:

1. Granica dolna zakresu - wartość wielkości mierzonej odpowiadająca najmniejszemu oznaczeniu podziałki.

2. Granica górna zakresu wskazań - wartość wielkości mierzonej odpowiadająca największemu oznaczeniu podziałki

Działka elementarna jest to przedział między jakimikolwiek dwoma sąsiednimi wskazami podziałki. Działka elementarna może być scharakteryzowana przez określenie jej długości i wartości:

1. Długość działki elementarnej - długość odcinka prostej lub krzywej, mierzona wzdłuż linii podstawowej podziałki l zawarta między osiami dwóch sąsiednich wskazów.

2. Wartość działki elementarnej - wartość wielkości mierzonej odpowiadająca działce elementarnej. Rozróżnia się następujące rodzaje podziałek, uwzględniając sposób wskazywania wartości wielkości mierzonej: cyfrowa, kreskowa, cyfrowo-kreskowa i tzw., wykresówka.

Ze względu na działkę elementarną rozróżnia się podziałki: jednostajną, równomierną, liniową, regularną, nieliniową.

Podziałka jednostajna - podziałka, której wszystkie działki elementarne mają tę samą wartość.

Podziałka równomierna - podziałka, której wszystkie działki elementarne mają tę samą długość.

Podziałka liniowa - podziałka w której długość działki elementarnej jest proporcjonalna do wartości tej działki.

Podziałka regularna - podziałka, której działki elementarne mają tę samą długość l tę samą wartość.

Podziałka nieliniowa - podziałka, której długości działek elementarnych nie są proporcjonalne do ich wartości.

4. Mikrometr.

Mikrometr (rys. 2) jest zbudowany w następujący sposób: W kabłąku 1 z jednej strony jest zamocowane kowadełko 3, a z drugiej — tuleja 4, zakończona nakrętką współpracującą z gwintem wrzeciona 2. Do zgrubnego przesuwania wrzeciona służy bębenek 5, a do dokładnego — sprzęgiełko 6. Zacisk 7 służy do unieruchomiania wrzeciona w określonym położeniu. Tuleja 4 w części gwintowanej jest przecięta i ponadto zaopatrzona w wewnętrzny gwint stożkowy, na który jest nakręcona nakrętka 8. W miarę nakręcania tej nakrętki na gwint stożkowy następuje ściskanie gwintu wewnętrznego, a tym samym kasowanie luzów, które mogą powstać wskutek długotrwałej pracy przyrządu.

rys.2. Mikrometr

Śruba wrzeciona ma zwykle skok wynoszący 0,5 mm, wobec tego jeden obrót śruby przesuwa kowadełko wrzeciona o 0,5 mm. Na tulejce mikrometru jest nacięta podziałka w odstępach co 0,5 mm. Bębenek powodujący przesuwanie się wrzeciona jest podzielony na swym obwodzie na 50 części. Zatem obrócenie bębenka o 1/50 część obrotu przesuwa kowadełko wrzeciona o 1/100 część mm, czyli o 10 μm.

5. Czujnik zegarowy

rys.3. Czujnik zegarowy

Wrzeciono przyrządu 1 (rys. 3) jest zakończone wymienną końców­ką 2. Środkowa część wrzeciona jest zaopatrzona w zębatkę współ­pracującą z kołem zębatym 3, które następnie napędza koła 4, 5 i 6. Na osi koła 5 jest umocowana duża wskazówka 9, wskazująca setne części milimetra, a na osi koła 3 — wskazówka mała, wskazująca całkowite milimetry. Koło 6 służy do kompensacji luzów w zazębieniach. Powrót wrzeciona do położenia wyjściowego zapewnia sprężyna 8, która za pośrednictwem dźwigni 7 naciska wrzeciono w kierunku przeciwnym do kierunku ruchu spowodowanego naciskiem mierzonego przedmiotu. Wskazówki przesuwne 10 i 11 służą do ustawiania wartości odchyłek dolnej i górnej.

---