1.2. Metody pomiarowe.

W zależności od zastosowanego sposobu porównania wielkości mierzalnych ze znaną jednostką miary w czynnościach pomiarowych, możemy wyróżnić następujące metody pomiarowe:

• Metoda pomiarowa bezpośrednia, w której wynik pomiaru otrzymuje się przez odczytanie bezpośredniego wskazania narzędzia pomiarowego, odtwarzającego jednostki miary mierzonej wielkości bez potrzeby wykonywania dodatkowych obliczeń, opartych na zależności funkcjonalnej od innych wielkości mierzonych bezpośrednio. Do takiego pomiaru zaliczamy pomiar długości przymiarem kreskowym lub suwmiarką, pomiar temperatury termometrem itd. Jeśli szukaną wartość wielkości mierzonej Y oznaczymy przez y, a otrzymany wynik pomiaru tej wielkości przez x to pomiar bezpośredni przedstawia zależność:

, (1.2.1)

gdzie: x- wartość wielkości mierzonej odczytanej z przyrządu pomiarowego;

Δx- błąd graniczny pomiaru.

• Metoda pomiarowa pośrednia pomiaru wielkości Y polega na bezpośrednich pomiarach wielkości Xi, wchodzących w funkcjonalną zależność z wielkością Y, i jest określona zależnością:

, (1.2.2)

Tą metodą możemy wyznaczyć promień krzywizny R, bezpośrednio mierząc wartości strzałki S i cięciwy C, powiązanych zależnością funkcjonalną R = f( C;S). Metoda pomiaru promienia krzywizny R przedstawiona jest w ćwiczeniu nr 7.

• Metoda pomiarowa złożona (uwikłana), w której mierzy się szereg miar wielkości, związanych z wynikami pomiarów za pomocą funkcji złożonych.

Z punktu widzenia otrzymanego efektu metoda pomiarowa bezpośrednia, w której wskazania są odczytywane w jednostkach miary wielkości mierzonej posiada kilka odmian:

• Metoda bezwzględnego porównania, w której całą wartość mierzonej wielkości porównujemy ze znaną wartością tej wielkości, zgodnie z równaniem pomiaru (1.1).

• Metoda różnicowa, polegająca na pomiarze niewielkiej różnicy między mierzoną a znaną wartością tej samej wielkości. Tą metodę wykorzystuje się przy pomiarach czujnikami nastawianymi na określony wymiar wzorcowy (np. za pomocą płytek wzorcowych) i odczycie odchyłki bezpośrednio z podziałki czujnika jak na rysunku 1.1.

• Metoda zerowa, związana ze sprowadzeniem różnicy między wartością mierzoną a znaną wartością tej samej wielkości (wzorcem) do zera.

	a - zerowanie czujnika na wzorcu; b - pomiar odchyłki; ØL = Lw ± O2 Lw - miara wzorca; ØL - miara wielkości mierzonej; O2 - miara odchyłki z uwzględnieniem znaku.
Rys. 1.1. Metoda różnicowa pomiaru średnicy ØL

Od strony rodzaju zjawiska wykorzystanego do realizacji pomiaru wyróżniamy następujące rodzaje pomiarów:

• Mechaniczny, gdzie w sprzęcie mierniczym wykorzystywane są układy mechaniczne przy przekazywaniu sygnału pomiarowego od elementów roboczych do elementów wskazujących jak to ma miejsce w pomiarowych metodach stykowych. Styk elementu wykonawczego z powierzchnią przedmiotu może być powierzchniowy, liniowy lub punktowy i jest realizowany odpowiednim doborem końcówki pomiarowej przyrządu. W celu zmniejszenia wpływu stanu powierzchni detalu na wynik pomiaru, należy stosować punktowe metody styku przedstawione na rysunku 1.2.

	a- powierzchnia detalu płaska w styku z kulistą końcówką pomiarową; b- powierzchnia detalu walcowa w styku z nożową końcówką pomiarową; c- powierzchnia detalu kulista w styku z płaską powierzchnią końcówki pomiarowej.
Rys.1.2.Kształty końcówek pomiarowych dla uzyskania punktowego styku pomiarowego

Kształt powierzchni ograniczającej detal oraz materiał z którego jest wykonany, determinuje wybór odpowiedniej końcówki pomiarowej.

• Optyczny, polegający na zastosowaniu równoległej wiązki świetlnej dla odwzorowania zarysu przedmiotu, uzyskanego w wyniku przejścia i przesłonięcia wiązki świetlnej na jej drodze optycznej lub w świetle odbitym ( rys.1.3).

• Interferencyjny, wykorzystujący zjawisko interferencji światła czyli wzajemnego wzmacniania i wygaszania się fal, co powoduje powstawanie prążków (rys. 1.4). Odległość między prążkami L jest związana z długością użytej fali świetlnej λ. Porównując wielkość zmian kształtu prążków ΔL do odległości między prążkami lub zliczając ich ilość można oszacować wartość wielkości mierzonej.

• Pneumatyczny, w którym zmiany wielkości mierzonej powodują zmiany ilości lub ciśnienia w strumieniu powietrza przepływającego przez szczelinę utworzoną między powierzchnią przedmiotu a powierzchnią końcówki mierniczej.

Rys.1.3. Pomiar optyczny	Rys.1.4. Pomiar interferencyjny

Dla realizacji zadań pomiarowych często wykorzystuje się łączenie czynności, charakteryzujących różne rodzaje pomiarów jak np. w metodzie stykowo-optycznej stosowanej w pomiarach na mikroskopach pomiarowych, zwiększającej dokładność pomiaru.

W zakresie pomiarów długości i kąta zgodnie Polską Normą: PN-77/M-02101 Tolerancje i pasowania - Nazwy i określenia, występują pomiary wymiarów zewnętrznych, wewnętrznych, mieszanych oraz pośrednich. Przykłady wymienionych wymiarów są przedstawione na rysunkach 1.5÷1.8. Rodzaj wymiaru i jego wartość decydują o możliwości zastosowania określonych środków pomiarowych dla realizacji zadań metrologicznych.

	Wymiar zewnętrzny jest odległością elementów powierzchni, między którymi bezpośrednie ich otoczenie wypełnione jest materiałem. Jest to wymiar, który zawsze się zmniejsza przy wykonywaniu baz pomiarowych detalu metodą zdjęcia warstwy materiału.
Rys.1.5. Wymiar zewnętrzny
	Wymiar wewnętrzny jest odległością elementów powierzchni, na zewnątrz których bezpośrednie ich otoczenie wypełnione jest materiałem. Jest to wymiar, który zawsze się zwiększa przy wykonywaniu baz pomiarowych detalu metodą zdjęcia warstwy materiału.
Rys. 1.6. Wymiar wewnętrzny
	Wymiar mieszany jest odległością elementów powierzchni, między którymi bezpośrednie otoczenie jednego z nich wypełnione jest materiałem, a bezpośrednie otoczenie drugiego - wypełnione jest materiałem na zewnątrz. Jest to wymiar, który się zmniejsza lub zwiększa zależnie od tego, którą powierzchnię pomiarową wykonuje się metodą zdjęcia warstwy materiału.
Rys. 1.7. Wymiar mieszany
	Wymiar pośredni p jest odległością elementów, z których co najmniej jeden jest elementem teoretycznym jak oś czy płaszczyzna symetrii.
Rys. 1.8. Wymiar pośredni

---