Klasyfikację stosowanych metod pomiarowych podaje ranach pierwszego podstawowego podziału rozróżnia się metody pomiarowe bezpośrednie i pośrednie. Metoda bezpośrednia to taka, dzięki której wartość wielkości mierzonej otrzymuje się bezpośrednio, bez potrzeby wykonywania dodatkowych obliczeń opartych na zależności funkcyjnej wielkości mierzonej od innych wielkości. Natomiast metoda pomiarowa pośrednia definiowana jest jako metoda, dzięki której
wartość mierzona wielkości Y otrzymuje się pośrednio z pomiarów
bezpośrednich innych wielkości.
Metody pomiarowe pośrednie są powszechnie stosowane w praktyce po-miarowej, a zwłaszcza w zakresie pomiarów długości i kąta. Wykorzystywane są w pomiarach przemysłowych do ustalenia wymiarów niemożliwych do wyznaczenia dostępnymi metodami bezpośrednimi. Dość złożonym problemem jest obliczenie błędu pomiaru wielkości Y wyznaczonej za pomocą
metody pośredniej. Metody pomiarowe pośrednie są najczęściej stosowane w postaci klasycznej zdefiniowanej powyżej. Przykładem wykorzystania tej metody może być pomiar natężenia przepływu cieczy, który odbywa się w oparciu o pomiaru objętości przepływającej cieczy i czasu. Inny przykład to wyznaczenie kąta klina za pomocą liniału sinusowego, który odbywa się na podstawie pomiaru długości L liniału i wysokości stosu płytek wzorcowych.
Szczególnym przypadkiem metody pomiarowej pośredniej jest metoda
podstawowa zwana niekiedy metodą pomiarową bezwzględną. Jest to metoda
oparta na pomiarach wielkości podstawowych wchodzących do definicji
wielkości. Metodzie tej równanie metody pośredniej jest równaniem
definicyjny tej wielkości. Przykładem wykorzystania tej metody róże
być pomiar pola trójkąta ABC, zdefiniowanego jako iloczyn dwóch boków i kata między nimi zawartego, na podstawie ustalenia wartości tych boków i kata. Pomiar przyspieszenia wywołanego siła ciężkości, wychodząc z jego definicji, opiera się na pomiarze drogi przebytej w określonym czasie przez ciało spadające swobodnie. Reasumując, w metodzie pomiarowej podstawowej mierzy się te wielkości, za pomocą których zdefiniowana jest wielkość mierzona. Najczęściej przyjmuje się, że tymi wielkościami są wielkości podstawowe, które są dość dokładnie mierzone, przez co dokładność pomiaru ta metodą jest w wielu przypadkach największa.
Metody bezpośrednieMetody bezpośrednie najczęściej stosowane w metrologii dzielą sięna dwie grupy: metody porównawcze i metody bezpośredniego porównania.Metoda pomiarowa porównawcza polega na porównaniu wartości wielkościmierzonej z inna wartością tej samej wielkości lub tez ze znana wartością innej wielkości jako funkcji wielkości mierzonej. Przykładem jej
zastosowania jest pomiar chropowatości powierzchni za pomocą przyrządu
pneumatycznego, polegający na porównaniu wskazania przyrządu na powierzchni mierzonej i wzorcowej.
Metoda pomiarowa bezpośredniego porównania jest to metoda bezpośrednia polegająca na porównaniu całkowitej wartości wielkości mierzonej
z wartością znana tej samej wielkości, która w postaci wzorca wchodzi
bezpośrednio do pomiaru. Typowym jej przykładem jest pomiar długości
za pomocą przymiaru z podziałka lub pomiar objętości cieczy za pomoce
menzurki.
Metody pomiarowe porównawcze
Do metod pomiarowych porównawczych zalicza się metody pomiarowe wychyleniowe i różnicowe. Metoda pomiarowa wychyleniowa jest to metoda pomiarowa porównawcza,polegająca na określeniu wartości wielkości mierzonej przez wychylenie urządzenia wskazującego
Każdy wynik pomiaru obarczony Jest błędem pomiaru. Istnieją rożne klasyfikacje błędów pomiaru. Najpowszechniej stosuje się podział tzw. klasyczny.
Błędy przypadkowe - których nie można wyeliminować z surowego
wyniku pomiaru za pomocą poprawki. Błędy te zmieniają się według nieustalonego prawa. Po wykonaniu (praktycznie w tych samych warunkach)dużej liczby pomiarów tej samej wartości wielkości uderzonej jest możliwe określanie z ustalonym prawdopodobieństwem granic zmienności błędów przypadkowych.
Błędy systematyczne - które przy wielokrotnym wykonywaniu pomiarów tej samej wartości pewnej wielkości, w tych samych warunkach, są stałe bądź zmieniają się według pewnego prawa w funkcji określonego parametru. Jeżeli znane jest prawo zachowywania się błędów systematycznych w zależności od jednego lub kilku parametrów (np. temperatury),wówczas wynik pomiaru można poprawie przez wyeliminowanie z tego wyniku błędu systematycznego.
Błędy nadmierne (grube) powstaję na skutek nieprawidłowego wykonywania pomiarów i ich wartości są wyraźnie zawyżone w stosunku do popełnionych błędów przypadkowych. Pierwszym rezultatem przeprowadzenia pomiaru wielkości mierzonej
jest „surowy wynik pomiaru". Nie jest to wynik pełnowartościowy, wymaga
bowiem dokonania pewnych zabiegów, których rezultatem jest „poprawiony
wynik pomiaru" z wyeliminowanymi błędami grubymi, systematycznymi i po-
dana niepewnością pomiaru. Błędy systematyczne eliminuje się z surowego
wyniku pomiaru przez wprowadzenie poprawki.
Poprawność narzędzia pomiarowegoJest to właściwość charakteryzująca zdolność narzędzia pomiarowegodo wskazywania poprawnych wartości wielkości mierzonej bez uwzględnienia błędu wierności wskazań. Błąd poprawności jest to suną algebraiczna (wypadkowa) błędów systematycznych, obarczających wskazania narzędzia pomiarowego w określonych
warunkach użytkowania. Natomiast błąd poprawności e. wzorca miary wyznacza się Jako różnicę między Jego wartością nominalna x a średnie arytmetyczna x poprawnych wartości wzorca miary, otrzymanych jako wyniki w jednej serii kolejnych pomiarów wykonanych w normalnych warunkach użytkowania
Wierność narzędzia pomiarowegoJest to właściwość charakteryzująca zdolność narzędzia pomiarowego
podawania zgodnych między sobą wskazań dla tej samej wartości wielkości
mierzonej, nie biorąc pod uwagę błędów systematycznych b wartościach
zmiennych.
Mierność narzędzia pomiarowego jest charakteryzowana następującymi
wskaźnikami:
średni błąd kwadratowy wierności wskazań 6 lub s,
błąd prawdopodobny,
błąd graniczny (maksymalny) itp.
Najczęściej przyjmuje się odchylenie średnie kwadratowe (s), które
nazywa się wówczas średnim błędem kwadratowym wierności wskazań dla
serii kolejnych wskazań w określonych warunkach użytkowania narzędzia pomiarowego.
Dokładność narzędzia pomiarowego
Jest to właściwość charakteryzująca zdolność narzędzia pomiarowegodo wskazywania wartości bliskich rzeczywistej wartości wielkości mierzonej. Błąd dokładności Jest to wypadkowa wartość błędu narzędzia pomiarowego w określonych warunkach użytkowania, zawierająca błędy poprawności i błędy wierności wskazań
Kontrolowanie wykonywanych wałków musi dawać informacje, czy ich wymiary są nie mniejsze od A (wałki niedobre) i nie większe od B (również wałki niedobre). Te
dwie informacje są konieczne, ale i wystarczające, aby właściwie segregować wałki na złe i dobre. Dla uzyskania tych informacji zastosowano sprawdziany Smin i Smax(np. pierścieniowe), dokładnie wykonane i mające odpowiednio wymiary A i B
Próbując nasuwać sprawdzian minimalny Smin na sprawdzany wałek możemy otrzymać dwa rezultaty:
sprawdzian wchodzi na wałek, co oznacza, że wałek ma wymiar Ci mniejszy od wymiaru sprawdzianu (wniosek — wałek jest zły, bo jego wymiar jest mniejszy od
dolnego wymiaru granicznego A odtworzonego przez sprawdzian, czyli Ci <. A),sprawdzian nie wchodzi na wałek, co oczywiście oznacza,że wałek ma wymiar Cg, Cg lub C* większy od wymiaru sprawdzianu (wniosek — wymiar wałka jest większy od dolnego wymiaru granicznego A odtworzonego przez Dla sprawdzianu maksymalnego możliwe są też dwa wyniki:
sprawdzian Smin me daje się wsunąć na wałek, czyli wymiar wałka jest większy od wymiaru sprawdzianu i wynosi np. d (wniosek — wałek jest zły, bo przekracza górny wymiar graniczny B);
sprawdzian Smax nasuwa się na watek, a więc wymiar wałka jest mniejszy od wymiaru sprawdzianu i odtwarzanego przez niego wymiaru granicznego B.
Reasumując można powiedzieć, że warunkami koniecznymi dla uznania wałka za dobry jest przechodzenie przez wałek sprawdzianu Smax (wtedy C<.B) i nieprzechodzenie sprawdzianu Smin (wtedy O- A). Tylko w takim przypadku o wałku możemy powiedzieć, że jego wymiar t spełnia postawiony warunek.sprawdzian.
Tolerancje sprawdzianów do wątków i otworów
Przy rozważaniach dotyczących tolerancji sprawdzianów będziemy się posługiwać schematycznym uproszczeniem rysunkowym, przedstawiającym położenie pól tolerancji sprawdzianów. Uproszczenie takie przedstawione jest na rysunku
Przy obliczaniu sprawdzianów posługujemy się następującymi symbolami
Smax — wymiar nominalny sprawdzianu maksymalnego,
Smin — wymiar nominalny sprawdzianu minimalnego,
Qz—granica zużycia sprawdzianu przechodniego,
Gzsmin — granica zużycia sprawdzianu Smin (do otwo-rów),
Gzsmax —granica zużycia sprawdzianu S max (do wałków),
H —tolerancja wykonania sprawdzianu do otworów (z wyjątkiem średnicówkowych, których nie dotyczy),
H —tolerancja wykonania sprawdzianu średnicówkowego,
HI—tolerancja wykonania sprawdzianu do wałków
z — naddatek na zużycie w sprawdzianach przechodnich (naddatek ten wchodzi w pole tolerancji przedmiotu)
y —granica dopuszczalnego przekroczenia wymiaru górnego wałka Bw lub dolnego wymiaru otworu Ao ze względu na zużycie sprawdzianu przechodniego,
a —przesunięcie wymiaru nominalnego sprawdzianu nieprzechodniego i granicy zużycia Gz sprawdzianu przechodniego w głąb pola tolerancji przedmiotu, związane z występującą różnicą temperatur sprawdzianu i przedmiotu.
Chropowatość powierzchni określa się przez obserwację wybranych profili badanej powierzchni.„Określenie chropowatości" jako wielkości charakteryzujące chropowatość powierzchni przyjęto: Średnie arytmetyczne odchylenie profilu Ra i Średnią wysokość nierówności Ry Dla ułatwienia zrozumienia wymienionych parametrów wprowadza się następujące pojęcia:
Odcinek elementarny l — znormalizowana długość elementu powierzchni potrzebna do wyznaczenia chropowatości bez uwzględnienia wpływu innych rodzajów nierówności. Wg PN przewiduje się następujące długości l w mm: 25; 8; 2,5; 0,8; 0,05; 0,08; przy czym im powierzchnia jest gładsza, tym mniejsze wartości może przybierać odcinek t.
Odcinek pomiarowy L — najmniejsza długość obszaru powierzchni przyjmowana do oceny chropowatości. Odcinek L przyjmuje się równy jednemu lub większej liczbie odcinków elementarnych (zależnie od charakterystyk profilometrów stosowanych do pomiaru).
Linia średnia m profilu — linia prosta o nachyleniu zgodnym z ogólnym kierunkiem profilu w ramach odcinka elementarnego .
Średnie arytmetyczne odchylenie Rg, profilu od linii Średniej jest to średnia wartość odległości punktów profilu zaobserwowanego od linii średniej na długości L odcinka pomiarowego
Wysokość RZ nierówności jest to średnia odległość pięciu najwyższych od pięciu najniższych punktów profilu na długości l odcinka elementarnego przy czym pomiarów pomocniczych dokonuje się od linii p o przebiegu zgodnym z ogólnym kierunkiem profilu w granicach odcinka ł Jak wynika z definicji Rz, do pomiaru tego parametru należy przyjmować taką długość odcinka elementarnego, która obejmuje co najmniej 5 wierzchołków i 5
wgłębień nierówności.
Pomiar parametrów Ra i Rz należy przeprowadza wzdłuż kierunku, w jakim uzyskuje się największe wartości tych parametrów.