Рис. 1. Конструкция прибора давления с водяным манометром ДПНД-500 (манометрический): 1-баллон; 2-трубка; 3-трубопровод; 4-дроссельное устройство; 5-входное сопло; 6-камера; 7-стекляннае трубка; 8-шкала; 9-указатель допуска; 10-измеряемая деталь; 11-выходное сопло

С трубкой 2 соединена камера 6, имеющая входное 5 и выходное 11 сопла. Последнее установлено с зазором над поверхностью измеряемой детали 10. Для измерения переменного давления р_к в камере 6 прибор снабжен водяным манометром в виде стеклянной трубки 7 со шкалой 8. Давление р_к определяется разностью уровней столбов воды в баллоне 1 и стеклянной трубке 7, которая соединена одним концом с камерой 6, а другим-с баллоном 1. Из трубки 2 воздух под постоянным давлением проходит через входное сопло 5 в камеру 6 и выходит через выходное (измерительное) сопло 11. От величины зазора S зависят давление р_к и, следовательно, разность уровней h, отсчитываемая по шкале 8. Так, при уменьшении размера детали 10 зазор S возрастает и уровень воды в стеклянное трубке 7 повышается. На шкале 8 устанавливают указатели допуска 9, между которыми должен находиться уровень воды в стеклянной трубке 7 при контроле годных деталей.

Приборы расхода (поплавковые) выполняются одномерными и многомерными, обслуживающими до 15 измерительных позиций. Конструкция расходомера типа «Ротаметр» показана на рис. 2. Он имеет коническую стеклянную трубку 3 широким концом кверху.

Рис. 2. Конструкция расходомера типа «Ротаметр» (поплавковый): 1-дроссель; 2-фильтр; 3-стеклянная трубка; 4-поплавок; 5-шкала; 6-измерительное сопло; 7-объект измерения

По ней снизу под рабочим давлением 100…200 кПа проходит воздух, поднимающий поплавок 4. Верхняя плоскость поплавка является указателем для отсчета по шкале 5 (градуирована в микрометрах), помещенной рядом с трубкой. Высота подъема поплавка зависит от скорости прохождения воздуха, которая тем больше, чем больше зазор между торцом измерительного сопла 6 и поверхностью объекта измерения 7. Под действием скоростного напора воздуха поплавок поднимается в трубке до тех пор, пока не уровняются расходы воздуха через кольцевой зазор между поплавком и стенками стеклянной трубки 3 и через зазор S между измерительным соплом контролируемой деталью. В этом случае поплавок зависает в трубке. Таким образом, каждому значению зазора S соответствует определенное по высоте положение поплавка в трубке.

Точность рассмотренных выше приборов во многом зависит от постоянства рабочего давления воздуха. Любые (даже незначительные) случайные колебания давления непосредственно влияют на результаты измерения.

Более совершенной схемой измерения в этом плане является дифференциальная (рис. 3. а), состоящая из двух ветвей, каждая из которых соответствует обычной схеме. В одной ветви, состоящей из входного сопла f₁' и пневматического элемента сопла - заслонки 1, который измеряет объект измерения 2, расход определяется измерительным давлением р₁. Другая ветвь, образованная входным соплом f₁' и соплом 3 с предварительно установленным зазором S_const, имеет постоянный расход, определяемый давлением p₂=const. Эта ветвь обычно называется ветвью противодавления.

Дифференциальная схема, для которой характерно сравнение двух давлений р₁ и р₂, менее чувствительна к колебаниям рабочего давления. В качестве измерителя давлений применяются сильфонные мембранные дифференциальные манометры, реагирующие на разность давлений Др= р₁- р₂ в двух ветвях системы.

На рис. 3, б представлена схема дифференциального сильфонного прибора. Сжатый воздух из пневмосети, пройдя через блок фильтра и стабилизатора, под постоянным давлением истекает через входные сопла 3 и 8 в полости сильфонов (металлические гофрированные пружины).

Рис. 3. Дифференциальный пневматический прибор: а-измерительная схема (1-сопло-заслонка; 2-объект измерения; 3-сопло; 4-показывающий прибор); б-схема дифференциального сильфонного прибора (1-механизм; 2-стяжка; 3 и 8-входное сопло; 4, 7 и 11-плоская пружина; 5-узел пртиводавления; 6-измерительное сопло; 9-винты; 10-упоры

Из левого сильфона воздух через кольцевой зазор S, образованный торцом измерительного сопла б и поверхностью контролируемой детали, истекает в атмосферу. В этом сильфоне создается измерительное давление р₁, величина которого зависит от размера контролируемой детали. Из правого сильфона воздух истекает в атмосферу через узел противодавления 5, а в полости сильфона создается постоянное давление р₂. Свободные концы сильфонов жестко связаны стяжкой 2, подвешенной на плоских пружинах 4 и 7. Положение подвижной системы прибора определяется разностью измерительного давления р₁ и некоторого постоянного противодавления р₂. Перемещение подвижной системы измеряется с помощью механизма 1, который включает стрелку со шкалой и рычажно-зубчатую передачу от сильфонов к стрелке. На подвижной системе прибора с помощью плоских пружин 11 могут быть закреплены подвижные электрические контакты. Д предварительного натяжения пружин в целях обеспечения необходимого усилия замыкания контактов служат упоры 10. Винты 9 с неподвижными контактами служат для настройки срабатывания электрических контактов при заданном размере контролируемой детали. В существующих приборах число пар контактов достигает шести.

Приборы БВ-1096-М-В; БВ-Ю96-М-2К; БВ-Ю96-М-4К и другие предназначены специально для построения средств активного контроля. Они включают в себя электронный блок, светосигнальное устройство и блок-фильтр со стабилизатором. Приборы 236, 235, БВ-6017-4К этих 6локов не имеют, но в сочетании с блоками, выпускаемыми заводом «Калибр» могут быть успешно применены в качестве отсчетно-командных приборов средств активного контроля.

Для увеличения чувствительности и точности пневматических измерительных приборов, более широкого изменения передаточного отношения системы, уменьшения времени срабатывания (инерционности) прибора были разработаны устройства, включающие в себя дифференциальную самобалансирующуюся пневматическую систему нулевого перепада. Измерительная схема компенсационного пневматического прибора показана на рис. 4, а.

Зазор S зависит от величины контролируемой детали 1, он определяет измерительное давление р₁. Величина р₂ определяется кольцевым зазором между соплом 4 и конической иглой 3. Конструкция показывающего прибора 2 выполнена так, что при наличии разности давлений р₁ и р₂ чувствительный элемент (мембрана) перемещает коническую иглу и тем самым изменяет давление р₂ до наступления равенства р₁ = р₂. Положение конической иглы относительно сопла является мерой изменения размера контролируемой детали.

Компенсационные приборы (рис. 4, б) построены на принципе самобалансирующего пневматического моста. Сжатый воздух под постоянным давлением истекает через входные сопла 4 и 5, измерительную 6 и компенсационную 3 камеры. Из камеры б воздух истекает в атмосферу через зазор S между торцом сопла 8 и поверхностью контролируемой детали 7, а из камеры 3 - через кольцевую щель между поверхностями конической иглы 10 и сопла 2.

Мембрана (из прорезиненной ткани) 9 находится в покое только в том случае, если давление в камерах 3 и 6 одинаково. При изменении зазора измерительное давление также меняется и равновесие мембраны нарушается. Перемещаясь, она изменяет положение иглы 10 относительно сопла 2 таким образом, что давление в компенсационной камере вновь становится равным измерительному.

Перемещение иглы 10 отсчитывается по шкале показывающего прибора 1. Получение команд в компенсационных приборах может осуществляться с помощью электроконтактных преобразователей.

Рис.4. Компенсационный пневматический прибор: а - измерительная схема (1-контролируемая деталь; 2-показывающий прибор; 3-коническая игла; 4-сопло); б - принципиальная схема (1-показывающий прибор; 2 и 8-сопло; 3-компенсационная камера; 4 и 5-входное сопло; 6-измерительная камера; 7-контролируемая деталь; 9-мембрана; 10-коническая игла)

3.5 Принципы действия пневматических средств измерения

В последнее время для измерения линейных размеров широко используют пневматические средства измерений, особенно в таких отраслях промышленности, как авиационная, автомобильная, подшипниковая, связанных с массовым производством точных изделий. Это объясняется важными преимуществами, выгодно отличающих пневматические средства измерения от рассмотренных выше механических и оптических.

Их особенностью является то, что с помощью несложных по конструкции приборов можно проводить высокоточные измерения с погрешностью до долей микрометра.

В большинстве случаев измерения проводят бесконтактно, т. е. на деталь воздействует только струя сжатого воздуха, выходящего из сопла.

В отличие, например, от механических и оптических приборов, измерительную и отсчетную части пневматических приборов, соединенные между собой трубопроводами, можно располагать на значительном расстоянии Друг от друга, обеспечивая тем самым дистанционность измерений.

В пневматических приборах чувствительность можно регулировать в широких пределах без изменения конструкции прибора (замена сопел, изменение давления воздуха).

Важным преимуществом пневматического способа является возможность одновременного контроля нескольких размеров, а также получения их суммы или разности.

К недостаткам пневматического способа измерения можно отнести сравнительно малый диапазон измерения, что позволяет осуществлять контроль только методом сравнения с мерой; значительную инерционность и необходимость наличия источника питания сжатым воздухом.

Пневматические измерительные приборы основаны на принципе преобразования изменения размера в изменение давления или скорости потока сжатого воздуха. В связи с этим пневматические приборы делят на две группы: 1 -- приборы манометрического типа; 2 -- приборы ротаметрического типа.

В приборах первой группы изменение размера вызывает изменение расхода воздуха, что приводит к изменению давления в некоторой камере. Это давление измеряют механическим или жидкостным манометром, проградуированным в линейных единицах.

Приборами второй группы непосредственно измеряют скорость потока воздуха с помощью ротаметра. Чувствительным элементом ротаметра является поплавок, перемещающийся в конической трубке за счет струи протекающего воздуха. Перемещение поплавка является мерой скорости воздуха, зависящей от контролируемого размера. Шкалу ротаметра также градуируют в линейных единицах.

В пневматических приборах используют очищенный сжатый воздух. В соответствии с требованиями ГОСТ 11882--73 он не должен содержать капель влаги, масла и твердых частиц размером более 0, 5 мкм. Принято подразделять давление воздуха на сетевое, рабочее и измерительное.

Рис.5. Принцип действия пневматического прибора манометрического типа.

Сетевое давление (р_с) -- это давление воздуха в заводской пневматической сети, которое должно составлять 0, 32--0, 6 МПа (3, 2--6, 0 кгс/см²).

Рабочее давление (Я) -- постоянное (стабилизированное) давление воздуха, подводимого к прибору. В зависимости от рабочего давления различают приборы низкого давления Я^О.О! МПа (0, 1 кгс/см²) и приборы высокого давления Я>0, 01 МПа.

Измерительное давление (/г) -- переменное давление в измерительной камере прибора, изменяющееся в зависимости от размера зазора 5, обычно составляет 0, 6--0, 9 Я.

Принцип работы прибора манометрического типа показан на рис.6. Сжатый воздух, поступающий от компрессора или из заводской пневматической сети, прежде чем попасть в прибор, должен пройти через фильтр 1 и стабилизатор давления 2. Фильтр очищает воздух от влаги, масла и пыли. Стабилизатор снижает сетевое и поддерживает постоянное рабочее давление Я воздуха, подводимого к прибору.

Воздух последовательно проходит через два сопла: входное 3 и измерительное 6 и истекает в атмосферу через зазор 5 между торцом измерительного сопла и поверхностью контролируемой детали 5.

Рис.6. Схема прибора манометрического типа

В измерительной камере 4 (пространстве между соплами) образуется падение давления S, зависящее от размеров проходных сечений сопел 3 и 6. Проходное сечение входного сопла при измерении не меняется и равно площади отверстия, через которое проходит воздух. Проходным сечением измерительного сопла является площадь цилиндрической поверхности воздушного цилиндра.

В зависимости от размера х детали 5 будет меняться размер измерительного зазора 5, а следовательно, и измерительное давление Н в камере 4. Манометр 7 покажет измерительное давление, соответствующее размеру контролируемой детали.

Для того чтобы по шкале манометра можно было определить отклонение размера детали, его шкалу градуируют в единицах длины. С этой целью измерительное сопло 3 закрепляют неподвижно в стойке 5 таким образом, чтобы плоскость его торца была параллельна концевой мере 6, притертой к измерительному столику стойки. Последовательно с соплом устанавливают измерительную головку 4, служащую для регистрации перемещения столика.

Если с помощью винта 7 поднимать столик вверх, то зазор будет уменьшаться, а измерительное давление -- возрастать. При нулевом значении зазорах измерительное давление Н будет максимальным и равным рабочему давлению Н (показания манометров 1 и 2 будут одинаковыми).

Если теперь увеличивать зазор 5, начиная с нулевого положения, каждый раз на один и тот же размер, отсчитываемый по шкале измерительной головки 4, то манометр 2 будет показывать падение измерительного давления Н в зависимости от размера зазора 5. Зависимость Н(з) называют статической характеристикой. Ее можно получить в графическом изображении, нанося точки на миллиметровую бумагу и соединяя их затем плавной кривой. На рис.7 показана статическая характеристика устройства манометрического типа.

Рис.7. Статистическая характеристика устройства манометрического типа.

Из рассмотрения статической характеристики видно, что на участке со значениями зазоров от 5 = 0 до 5_тщ измерительное давление изменяется по кривой, близкой по форме к параболе.

3.6 Средства измерения и контроля оптическим методом

Оптические измерительные приборы нашли применение в измерительных лабораториях для абсолютных и относительных измерений бесконтактным методом различных изделий сложного профиля (резьбы, шаблонов, кулачков, фасонных режущих инструментов) и малых габаритных размеров, для точных измерений длин, углов, радиусов. Эти приборы построены на оптических схемах. К наиболее распространенным оптическим измерительным приборам относятся: микроскопы (инструментальный, универсальный, проекционный), проекторы, оптические длинномеры и угломеры, делительные головки, столы и др.

Инструментальные и универсальные микроскопы предназначены для абсолютных измерений углов и длин различных деталей в прямоугольных и полярных координатах. В соответствии с ГОСТ 8074-82 выпускают микроскопы с микрометрическими измерителями двух типов: типа А - без наклона головки и типа Б -- с наклоном головки. У микроскопов ИМ 100x50, А; ИМ 150x50, Б предусмотрен отсчет по шкалам микрометрических головок 25 мм и применение концевых мер длины, тогда как микроскопы ИМЦ 100x50, А; ИМЦ 150x50, А; ИМ 150x50, Б; ИМЦЛ 160x80, Б оснащены цифровым отсчетом.

Универсальные измерительные микроскопы (ГОСТ 14968--69) отличаются от инструментальных большим диапазоном измерений и повышенной точностью. В них вместо микрометрических измерителей применены миллиметровые шкалы с отсчетными спиральными микроскопами.

Несмотря на конструктивные различия инструментальных и универсальных микроскопов принципиальная схема измерения во всех микроскопах общая - визирование различных точек контролируемой детали, перемещаемых для этого по взаимно перпендикулярным направлениям, и измерение этих перемещений посредством отсчетных устройств. Для обеспечения лучшего визирования микроскопы снабжают сменными объективами различной степени увеличения.

В качестве примера рассмотрим конструкцию (рис.8, а) и принцип измерения микроскопа инструментального модели ММИ. На массивном чугунном основании 7 в двух взаимно перпендикулярных направлениях на шариковых направляющих 10 перемещается измерительный стол 9 с помощью микрометрических винтов 6 и 8. Для отсчета перемещений на гильзе, скрепленной с метрической гайкой, имеется миллиметровая шкала ? (рис. 8, б), а на барабане, связанном с микрометрическим винтом, - круговая шкала ? с 200 делениями (на рис. 2.29, б показание микрометра равно 29, 025).

Объектив с тубусом 15 установлен на кронштейне 13, который перемещается в вертикальном направлении по стойке 2. Стойка 2 с помощью маховика 5 может наклоняться у микроскопов типа Б в обе стороны для установки микроскопов под углом подъема измеряемой резьбы. Имеется лампа подсветки 4. Маховик 12, перемещающий кронштейн 13, служит для фокусировки микроскопа, причем установленное положение фиксируется винтом 3. Для точного фокусирования микроскопа вращают рифленое кольцо 14, при этом тубус 15 смешается по цилиндрическим направляющим кронштейна. К верхней части тубуса крепится сменная угломерная окулярная головка с визирным микроскопом 1 и отсчетным устройством.

Оптическая схема микроскопа представлена на рис. 8, в. Измеряемая деталь АБ рассматривается через объектив ОБ микроскопа. Изображение детали АБ получается действительным, обратным и увеличенным.

а б

Рис. 8. Микроскоп инструментальный модели ММИ (а), его отсчётное устройство (б), оптическая схема микроскопа (в): 1-визирный микроскоп; 2-стойка; 3-винт; 4-лампа подсветки; 5 и 12-маховик; 6 и 8-микрометрический винт; 7-основание; 9-измерительный стол; 10-шариковые направляющие; 11-объектив; 13-кронштейн; 14-кольцо; 15-тубус; ?-миллиметровая шкала; ?-круговая шкала.

Глаз наблюдателя через окуляр ОК видит мнимое, обратное и еще раз увеличенное окуляром изображение детали А₂Б₂.

Оптические линейки (ГОСТ 24703--81) предназначены для определения отклонений от прямолинейности и плоскостности поверочных линеек, плит, а также направляющих поверхностей станков, образующих валов.

Существуют следующие типы оптических линеек: ОЛ - контактные с визуальной системой отсчета, ОЛА - контактные с автоматической регистрацией, ОЛБ - бесконтактные, ОЛУ - универсальные с контактным и бесконтактным методами измерений.

Схема оптической линейки представлена на рис. 9. Прибор основан на измерении отклонений точек контролируемой поверхности от воображаемой прямой - оптической оси. Линейка 5 (тонкостенная труба с оптической системой) устанавливается на две опоры 4. Она имеет сквозной шлиц, вдоль которого перемещается измерительная каретка 3 с щупом 2, касающимся контролируемой поверхности. Для определения отклонений точек поверхности необходимо совмещать видимые на экране визирный штрих 7 и бифиляр 6 и снимать отсчеты по барабану микрометра 1.

Рис. 9. Схема оптической линейки: 1-микрометр; 2-щуп; 3-измерительная каретка; 4-опоры; 5 -линейка; 6-бифиляр; 7-визирный штрих.

Оптические линейки могут иметь регистрирующее устройство в виде профилографа, позволяющего графически воспроизводить на бумаге профиль контролируемой поверхности.

Основные параметры оптических линеек представлены в табл. 2.13. Условное обозначение оптической линейки, например автоматической с наибольшей длиной контролируемой поверхности 1600 мм: ОЛА-1600 ГОСТ 24703-81.

Проекторы предназначены для контроля или измерения деталей сложного контура. Проектор состоит из объектива, дающего увеличенное изображение контролируемого изделия, и экрана, на котором оно рассматривается или сравнивается с сетками или предельными контурами. Проекторы бывают с экранами, работающими в проходящем и отраженном свете.

Оптические делительные головки (рис.10) служат для измерения углов, а также для разметки и нанесения делений на деталях при обработке. Прибор состоит из корпуса 8, внутри которого в подшипниках помещен шпиндель 9, отсчетного микроскопа 11 с нониусами, переднего центра 6 для установка детали, задней бабки 12 и станины 13. Поворот шпинделя отсчитывается предварительно по шкале 14, а точно - по стеклянной шкале с помощью отсчетного микроскопа, которая жестко закреплена на шпинделе (рис. 2.31, в). Ось шпинделя может быть установлена в любое положение в пределах между горизонталью и вертикалью. Отсчет углов в этом случае ведут по шкале 14.

Оптические круглые столы предназначены для точных угловых измерений или поворотов на требуемые углы деталей, которые из-за своего веса, формы и размеров не могут быть установлены в центрах или на оправках оптической делительной головки. Оптические круглые столы могут применяться также для точной разметки деталей по окружности или как точное приспособление для обработки деталей в полярной системе координат.

Для измерения наружных и внутренних углов применяются различные оптические угломеры. Величина отсчета по шкале равна 10', а допустимая погрешность ±5'.

Наиболее точными угломерными приборами являются приборы, основанные на применении автоколлимационных зрительных труб. Одним из представителей таких приборов является автоколлиматор. Он предназначен для измерения углов, измерения прямолинейности и плоскостности направляющих, а также для определения взаимного углового расположения осей и плоскостей изделий в пространстве. Кроме визуальных автоколлиматоров бывают автоколлиматоры с фотоэлектрической регистрацией результатов, например автоколлиматор АФ-2, предназначенный для измерения угловых перемещений с точность 1”. Автоколлиматоры с фотоэлектрической регистрацией по сравнению с визуальными обеспечивают более высокую точность и скорость измерений.



Рис. 10. Оптическая делительная головка (а), её схема (б) и стеклянная шкала (в): 1-тубус; 2-лампа подсветки; 3, 4 и 14-измерительная шкала; 5-поводок; 6-передний центр; 7-червячное колесо; 8-корпус; 9-шриндель; 10-полусфера; 11-микроскоп; 12-задняя бабка; 13-станина

В последнее время в условиях возрастающей сложности коррелируемых изделий находят все более широкое применение измерительные двухкоординатные системы. Они позволяют без переустановки изделия проводить более сложные измерения его угловых и линейных размеров в прямоугольной системе координат. К этим приборам относятся измерительные микроскопы и измерительные двухкоординатные машины.

Измерительные двухкоординатные машины (ИДМ) появились как результат естественного развития измерительных микроскопов и проекторов. Мерами в них служат штриховые или концевые меры длины, а также прецизионные измерительные винты. Эти машины характеризуются использованием высокоточных оснований, опор, направляющих и приводов для перемещения стола с изделием или измерительной головки. Результаты измерений в современнйх ИДМ выводятся на ЭВМ, чем достигается значительное повышение производительности измерений.

Оптические приборы для измерения параметров шероховатости поверхности (ГОСТ 9847-79) основаны на принципе одновременного преобразования профиля поверхности и предназначены дле измерения параметров R_max; R_z; S по ГОСТ 2789-73. Стандартом устанавливаются следующие типы приборов: ПТС-приборы теневого сечения; МОМ-микроскопы однообъективные муаровые; МИИ-микроскопы интерференции света; МПИ-микроскопы-профилографы интерференционные, действие которых основана на интерференции света с образованием полос равного хроматического порядка.

Диапазоны измерений параметров шероховатости для указанных типов приборов следующие: ПТС- R_z; R_max-40…320 мкм; МИИ-R_z; R_max-0, 005-0, 8 мкм; S-0, 2…1, 6 мм; S-0, 002…0, 05;

ПСС- R_z; R_max-0, 5…40 мкм; МПИ-R_z; R_max-0, 005-0, 8 мкм; S-0, 02…0, 5 мм; МОМ-R_z; R_max-0, 8-040 мкм; S-0, 0005…0, 5 мм.

Рис.11.Измерение шероховатости поверхности: а - оптическим методом светового сечения; б-с помощью двухлучевого интерферометра; в - рефлектометрическим методом; 1-фотоприёмник (окуляр); 2-линза; 3-объект измерения; 4-объектив; 5-осветитель

Оптический метод светового сечения (рис.11, а) позволяет наблюдать в окуляр 1 сильно увеличенный профиль неровностей и, измеряя их с помощью шкал окулярного микрометра, определять R_a и R_z.

С помощью двухлучевого интерферометра (рис.11, б) разность длин путей двух пучков света, отраженных от разных участков исследуемой поверхности.

Оптический прибор, построенный по схеме, изображенной на рисунке 11, в, реализует рефлектометрический метод измерения и автоматизирует процесс измерения, обеспечивая получение интегрального значения высоты неровностей.

4. Обеспечение единства измерения

Федеральный закон «Об обеспечении единства измерения»

Настоящий Закон устанавливает правовые основы обеспечения единства измерений в Российской Федерации, регулирует отношения государственных органов управления Российской Федерации с юридическими и физическими лицами по вопросам изготовления, выпуска, эксплуатации, ремонта, продажи и импорта средств измерений и направлен на защиту прав и законных интересов граждан, установленного правопорядка и экономики Российской Федерации от отрицательных последствий недостоверных результатов измерений.

4.1 Общие положения

Статья 1.Основные понятия

Для целей настоящего Закона применяются следующие основные понятия:

· единство измерений - состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах величин и погрешности измерений не выходят за установленные границы с заданной вероятностью;

· средство измерений - техническое устройство, предназначенное для измерений;

· эталон единицы величины - средство измерений, предназначенное для воспроизведения и хранения единицы величины (или кратных либо дольных значений единицы величины) с целью передачи ее размера другим средствам измерений данной величины;

· государственный эталон единицы величины - эталон единицы величины, признанный решением уполномоченного на то государственного органа в качестве исходного на территории Российской Федерации;

· нормативные документы по обеспечению единства измерений - государственные стандарты, применяемые в установленном порядке международные (региональные) стандарты, правила, положения, инструкции и рекомендации;

· метрологическая служба - совокупность субъектов деятельности и видов работ, направленных на обеспечение единства измерений;

· метрологический контроль и надзор - деятельность, осуществляемая органом государственной метрологической службы (государственный метрологический контроль и надзор) или метрологической службой юридического лица в целях проверки соблюдения установленных метрологических правил и норм;

· поверка средства измерений - совокупность операций, выполняемых органами государственной метрологической службы (другими уполномоченными на то органами, организациями) с целью определения и подтверждения соответствия средства измерений установленным техническим требованиям;

· калибровка средства измерений - совокупность операций, выполняемых с целью определения и подтверждения действительных значений метрологических характеристик и (или) пригодности к применению средства измерений, не подлежащего государственному метрологическому контролю и надзору;

· сертификат об утверждении типа средств измерений - документ, выдаваемый уполномоченным на то государственным органом, удостоверяющий, что данный тип средств измерений утвержден в порядке, предусмотренном действующим законодательством, и соответствует установленным требованиям;

· аккредитация на право поверки средств измерений - официальное признание уполномоченным на то государственным органом полномочий на выполнение поверочных работ;

· лицензия на изготовление (ремонт, продажу, прокат) средств измерений - документ, удостоверяющий право заниматься указанными видами деятельности, выдаваемый юридическим и физическим лицам органом государственной метрологической службы;

· сертификат о калибровке - документ, удостоверяющий факт и результаты калибровки средства измерений, который выдается организацией, осуществляющей калибровку.

Статья 2. Законодательство Российской Федерации об обеспечении единства измерений

Регулирование отношений, связанных с обеспечением единства измерений в Российской Федерации, в соответствии с Конституцией Российской Федерации осуществляется настоящим Законом и принимаемыми в соответствии с ним актами законодательства Российской Федерации.

Статья 3. Международные договоры

Если международным договором Российской Федерации установлены иные правила, чем те, которые содержатся в законодательстве Российской Федерации об обеспечении единства измерений, то применяются правила международного договора.

Статья 4. Государственное управление обеспечением единства измерений

1. Государственное управление деятельностью по обеспечению единства измерений в Российской Федерации осуществляет Комитет Российской Федерации по стандартизации, метрологии и сертификации (Госстандарт России).

2. К компетенции Госстандарта России относятся:

· межрегиональная и межотраслевая координация деятельности по обеспечению единства измерений в Российской Федерации;

· представление Правительству Российской Федерации предложений по единицам величин, допускаемым к применению;

· установление правил создания, утверждения, хранения и применения эталонов единиц величин;

· определение общих метрологических требований к средствам, методам и результатам измерений;

· осуществление государственного метрологического контроля и надзора;

· осуществление контроля за соблюдением условий международных договоров Российской Федерации о признании результатов испытаний и поверки средств измерений;

· руководство деятельностью Государственной метрологической службы и иных государственных служб обеспечения единства измерений;

· участие в деятельности международных организаций по вопросам обеспечения

· единства измерений.

Статья 5. Нормативные документы по обеспечению единства измерений

1. В соответствии с настоящим Законом и другими актами законодательства Российской Федерации Госстандарт России утверждает нормативные документы по обеспечению единства измерений, устанавливающие метрологические правила и

нормы и имеющие обязательную силу на территории Российской Федерации.

2. Допускается утверждение нормативных документов по обеспечению единства измерений Госстандартом России и заинтересованными государственными органами управления Российской Федерации, несущими ответственность за применение указанных документов в порученных им сферах управления.

4.2 Единицы величин. Средства и методики выполнения измерений

Статья 6. Единицы величин

1. В Российской Федерации в установленном порядке допускаются к применению единицы величин Международной системы единиц, принятой Генеральной конференцией по мерам и весам, рекомендованные Международной организацией законодательной метрологии.

Наименования, обозначения и правила написания единиц величин, а также правила их применения на территории Российской Федерации устанавливает Правительство Российской Федерации, за исключением случаев, предусмотренных актами законодательства Российской Федерации.

Правительством Российской Федерации могут быть допущены к применению наравне с единицами величин Международной системы единиц внесистемные единицы величин.

2. Характеристики и параметры продукции, поставляемой на экспорт, в том числе средств измерений, могут быть выражены в единицах величин, установленных заказчиком.

Статья 7. Государственные эталоны единиц величин

Государственные эталоны единиц величин используются в качестве исходных для воспроизведения и хранения единиц величин с целью передачи их размеров всем средствам измерений данных величин на территории Российской Федерации.

Государственные эталоны единиц величин являются исключительной федеральной собственностью, подлежат утверждению Госстандартом России и находятся в его ведении.

Статья 8. Средства измерений

1. Средства измерений используются для определения величин, единицы которых допущены в установленном порядке к применению в Российской Федерации и должны соответствовать условиям эксплуатации и установленным требованиям.

2. Решения об отнесении технического устройства к средствам измерений и об установлении интервалов между поверками принимает Госстандарт России.

Статья 9. Методики выполнения измерений

Измерения должны осуществляться в соответствии с аттестованными в установленном порядке методиками.

Порядок разработки и аттестации методик выполнения измерений определяется Госстандартом России.

5. Поверка системы измерения

1. Средства измерений, подлежащие государственному метрологическому контролю и надзору, подвергаются поверке органами Государственной метрологической службы при выпуске из производства или ремонта, при ввозе по импорту и эксплуатации. Допускаются продажа и выдача напрокат только поверенных средств измерений.

Перечни групп средств измерений, подлежащих поверке, утверждаются Госстандартом России.

2. По решению Госстандарта России право поверки средств измерений может быть предоставлено аккредитованным метрологическим службам юридических лиц.

Деятельность этих метрологических служб осуществляется в соответствии с действующим законодательством и нормативными документами по обеспечению единства измерений. Порядок аккредитации определяется Правительством Российской Федерации.

Поверочная деятельность, осуществляемая аккредитованными метрологическими службами юридических лиц, контролируется органами Государственной метрологической службы по месту расположения этих юридических лиц.

3. Поверка средств измерений осуществляется физическим лицом, аттестованным в качестве поверителя органом Государственной метрологической службы.

Ответственность за ненадлежащее выполнение поверочных работ и несоблюдение требований соответствующих нормативных документов несет соответствующий орган Государственной метрологической службы или юридическое лицо, метрологической службой которого выполнены поверочные работы.

4. В сферах распространения государственного метрологического контроля и надзора юридические и физические лица, выпускающие средства измерения из производства или ремонта, ввозящие средства измерений и использующие их в целях эксплуатации, проката или продажи, обязаны своевременно представлять средства измерений на поверку.

Порядок представления средств измерений на поверку устанавливается Госстандартом России.

5. Положительные результаты поверки средств измерений удостоверяются поверительным клеймом или свидетельством о поверке.

Форма поверительного клейма и свидетельства о поверке, порядок нанесения поверительного клейма устанавливаются Госстандартом России.

6. При выполнении поверочных работ на территории отдельного региона с выездом на место эксплуатации средств измерений орган исполнительной власти этого региона обязан оказывать поверителям содействие, в том числе:

· предоставлять им соответствующие помещения;

· обеспечивать их вспомогательным персоналом и транспортом;

· извещать всех владельцев и пользователей средств измерений о времени поверки.

5.1 Поверочные схемы измерения (государственная поверочная схема)

Поверочная схема представляет собой исходный документ, устанавливающий метрологическое соподчинение эталонов, образцовых средств измерений и порядок передачи размера единиц образцовым и рабочим средствам измерений.

Во главе поверочной схемы для штриховых мер и поверяемых по ним средствам измерений стоит Государственный первичный эталон единицы длины -- комплекс средств для воспроизведения единицы длины -- метра в длинах световых волн первичного эталонного излучения криптона-86 в соответствии со спецификацией.

Государственный первичный эталон единицы длины обеспечивает воспроизведение метра со средним квадратическим отклонением результата измерений 5о = 5-10~⁹.

В верхней части общесоюзной поверочной схемы для штриховых мер длины и поверяемых по ним средствам измерений находятся эталоны-копии в виде платино-иридиевых штриховых мер и мер для сличения интерферометров до 1 м со средним квадратическим отклонением результата поверки 5= (0, 01--0, 02 Ь) мкм, а также эталон-копия в виде комплекса средств для абсолютных измерений длины в длинах волн вторичных эталонных излучений криптона-86, ртути-198 или кадмия-114 и стабилизированных гелий-неоновых лазеров. Эталоны-копии с первичным эталоном длины сличают посредством абсолютных интерференционных измерений.

Размер метра при его воспроизведении передается вторичным эталонам -- платино-иридиевым метрам № 11, М20° и № 2, по своему метрологическому назначению играющим роль эталонов-копий, а также эталонным штриховым мерам, применяемым при периодическом контроле правильности абсолютных измерений длины на интерференционных установках метрологических институтов с использованием вторичных эталонных длин волн.

Платиноиридиевый метр № 2 является одновременно штриховой и концевой мерой, и действительную длину его как концевой меры можно определять с помощью горизонтального интерферометра ВНИИМ.

Действительную длину подразделений шкалы метров № и М20° определяют или измерением на интерференционном компараторе в длинах волн первичного эталонного излучения, или применяя метод калибровки.

Вторичные эталоны хранят и применяют в метрологических институтах страны и органах ведомственной метрологической службы.

Платиноиридиевые штриховые эталоны -- метр № 28, прежде служивший первичным эталоном, и мера П-4, имеющая подразделения в единицах русской, английской и метрической систем в поверочную схему не входят. Их хранят как архивные эталоны.

В качестве рабочих эталонов служат наборы, состоящие из мер длиной 1 мм -- 4 м. К рабочим эталонам отнесены также трехметровый платиновый жезл Н15 и четырехметровый инварный жезл № 1903.

Действительные значения рабочих эталонов длиной 1 мм -- 4 м определяют как интерференционным методом с использованием вторичных эталонных длин волн, так и сличением с вторичными платиноиридиевыми эталонами посредством компараторов ВНИИМ.

Действительные значения длины подразделений рабочих эталонов метра и дециметра определяют, или используя вторичные эталонные длины волн, или сличая рабочие эталоны со вторичными эталонами -- платино-иридиевыми метрами №11 или М20°, или калибруя их на однометровом компараторе.

Трех- и четырехметровые жезлы поверяют сличением с вторичными эталонами на четырехметровом компараторе ВНИИМ.

Рабочие эталоны также хранят и используют в метрологических институтах и органах ведомственной метрологической службы.

Образцовые штриховые меры длины применяют во ВНИИМ им. Д. И. Менделеева, а также в других метрологических институтах страны, лабораториях государственного надзора за стандартами и измерительной техникой и лабораториях предприятий.

Образцовые штриховые меры 1-го разряда поверяют во ВНИИМ и других метрологических институтах сличением с рабочими эталонами или измерением интерференционным методом с использованием вторичных эталонных длин волн. Образцовые штриховые меры 2-го разряда поверяют в органах метрологической службы страны (по образцовым мерам 1-го разряда). Кроме того, миллиметровые и сантиметровые подразделения штриховых мер повышенной точности можно поверять сличением

6. Стандартизация измерений

Основные термины и определения в области стандартизации установлены

Комитетом ИСО по изучению научных принципов стандартизации (СТАКО). Эти определения приняты многими странами, в том числе и СССР.

Стандартизация -- это установление и применение правил с целью упорядочения деятельности в определенной области на пользу и при участии всех заинтересованных сторон, в частности для достижения всеобщей оптимальной экономии при соблюдении условий эксплуатации (использования) и требований безопасности. Стандартизация, основанная на объединенных достижениях науки, техники и передового опыта, определяет основу не только настоящего, но и будущего развития промышленности.

Из определения следует, что стандартизация -- это плановая деятельность по установлению обязательных правил, норм и требований, выполнение которых обеспечивает экономически оптимальное качество продукции, повышение производительности общественного труда и эффективности использования материальных ценностей при соблюдении требований безопасности.

Стандарт -- нормативно-технический документ по стандартизации, устанавливающий комплекс норм, правил, требований к объекту стандартизации и утвержденный компетентным органом. Стандарт, разработанный на основе достижений науки, техники, передового опыта, должен предусматривать оптимальные для общества решения. Стандарты разрабатывают как на материальные предметы (продукцию, эталоны, образцы веществ и т. п.), так и на нормы, правила, требования к объектам организационно-методического и общетехнического характера. Стандарт -- это самое целесообразное решение повторяющейся задачи для достижения определенной цели. Стандарты содержат показатели, которые гарантируют возможность повышения качества продукции и экономичности ее производства, а также повышения уровня ее взаимозаменяемости.

Технические условия (ТУ) -- нормативно-технический документ по стандартизации, устанавливающий комплекс требований к конкретным изделиям, материалу и другой продукции, ее изготовлению и контролю. ТУ разрабатываются в соответствии с ГОСТ 2.115--70 и утверждаются руководством министерства (или предприятия) на срок, зависящий от нормативных сроков обновления продукции.

Для усиления роли стандартизации в техническом прогрессе, повышении качества продукции и экономичности ее производства в соответствии с постановлением СМ СССР от 11.01.1965 г. разработана и введена в действие в народном хозяйстве Государственная система стандартизации (ГСС). Она представляет собой комплекс взаимоувязанных правил и положений, определяющих цели и задачи стандартизации, структуру органов и служб стандартизации. Их права и обязанности, организацию и методику проведения работ по стандартизации во всех отраслях народного хозяйства СССР и союзных республик, порядок разработки, оформления, согласования, утверждения, издания, внедрения стандартов и другой нормативно-технической документации, а также контроля за их внедрением и соблюдением. Таким образом, ГСС определяет организационные, методические и практические основы стандартизации во всех звеньях народного хозяйства.

ГСС непрерывно совершенствуется и дополняется. Все изменения и дополнения, которые вносятся в действующие стандарты, публикуются в информационном указателе стандартов (ИУС). В комплекс стандартов ГСС входят: ГОСТ 1.0--68; ГОСТ 1.5--68; ГОСТ 1.7--78, ГОСТ 18--79; ГОСТ 1.9--67; ГОСТ 1.11--75; ГОСТ 1.13--75;

ГОСТ 1 15--82; ГОСТ 1.16--78--ГОСТ 1.18--78; ГОСТ 1.19--75;

ГОСТ 1.20--69; ГОСТ 1.21--75; ГОСТ 1.22--76; ГОСТ 1.23--77;

ГОСТ 1.25--76; ГОСТ 1.26--77.

Главная цель ГСС -- с помощью стандартов, устанавливающих показатели, нормы и требования, соответствующие передовому уровню отечественной и зарубежной науки, техники и производства, содействовать обеспечению пропорционального развития всех отраслей народного хозяйства страны. Эта система имеет также следующие цели:

- Улучшение качества работы, качества продукции и обеспечение его оптимального уровня;

- Обеспечение условий для развития специализации в области проектирования и производства продукции, снижения ее трудоемкости, металлоемкости и улучшения других показателей;

- Обеспечение увязки требований к продукции с потребностями обороны страны;

- Обеспечение условия для широкого развития экспорта товаров высокого качества, отвечающих требованиям мирового рынка;

- Рациональное использование производственных фондов и экономия материальных и трудовых ресурсов;

- Развитие международного экономического и технического сотрудничества;

Для достижения поставленных целей работы по стандартизации планируют, придавая им народнохозяйственное значение, постоянно обновляют стандарты на основе достижений науки, техники и производства с учетом комплексности и системности решений задач стандартизации.

7. Обработка результатов измерений и запись результата в стандартной форме

Любые измерения направлены на получение результата, т.е. оценки истинного значения физической величины в принятых единицах. Вследствие несовершенства средств и методов измерений, воздействия внешних факторов и многих других причин результат каждого измерения неизбежно отягощен погрешностью. Качество измерения тем выше, чем ближе результат измерения оказывается к истинному значению.

Количественной характеристикой качества измерений является погрешность измерения, определяемая как разность между измеренным и истинным значениями измеряемой величины

(1)

где- погрешность измерения.

Погрешность, выраженная в соответствии с формулой (1), имеет размерность измеряемой величины и называется абсолютной погрешностью.

Используется также понятие относительной погрешности - погрешности, выраженной в долях измеряемой величины. Относительные погрешности выражают принятыми в системе СИ относительными величинами: безразмерным числом, в процентах и др.

Понятие погрешности характеризует как бы несовершенство измерения. Позитивной характеристикой качества измерений является точность измерения.

Точность и погрешность связаны обратной зависимостью - измерение тем более точно, чем меньше его погрешность.

Количественно точность выражается числом, равным обратному значению относительной погрешности.

Для анализа погрешности измерения проведем 50 измерений параметров линейного перемещения.

Полученные данные заносим в таблицу

11	4.09	9.03	-0.45	4.37	7.11	4.67	7.62	1.37	6.12	11.64
	3.21	4.42	11.10	6.57	4.39	3.61	6.87	1.57	7.05	9.88
	18.19	11.20	9.16	1.97	7.52	0.69	8.15	1.18	7.96	1.37
	4.85	0.48	0.74	2.29	7.85	0.35	6.24	1.85	6.95	6.57
	0.88	1.58	-5.36	2.48	-2.12	4.71	3.93	5.92	3.26	12.78

1.Находим среднее арифметическое измеряемой величины:

2.Найдем среднеквадратичное отклонение плотности:

=.

3.Постоим гистограмму на основе полученных данных

4.Из гистограммы видно, что распределение результатов наблюдений нормальное.

5.Находим точечная оценка СКО среднего арифметического отклонения результатов наблюдений:

6.Т.к n>30 и = то применяем следующую формулу для расчета доверительного интервала

При доверительной вероятности Р = 0, 95 Ф(z_p) = 0, 475. По таблице значений функции Лапласа, определяем значение z_p = 1, 96.

Следовательно, доверительный интервал записывается в виде

4, 96 -1, 96•0, 59 < Х < 4, 96 + 1, 96•0, 59.

3, 80 < X < 6, 12

7.Записываем результат расчетов в стандартной форме.

Доверительный интервал, соответствующий Р = 0, 95, равен

(4, 96 ± 1, 156) кг/м³.

Выводы

Метрология - это наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способа достижения требуемой точности.

Роль метрологии за последние десятилетия чрезвычайно возросла. В силу того обстоятельства, что метрология распространилась практически на всей области человеческой деятельности, метрологическая терминология тесно соприкасается с терминологией социальных сфер. При этом возникло что-то, напоминающее явление несовместимости.

В целях наведения порядка в этом вопросе был разработан и утвержден государственный стандарт на метрологическую терминологию - ГОСТ 16263 «Государственная система обеспечения единства измерений. Метрология. Термины и определения».

В данной курсовой работе был рассмотрен Федеральный закон об обеспечение единства измерений, приведены выдержки из него по соответствующим пунктам, рассмотрены методики поверки различных средств измерения линейных перемещений, выявлена роль метрологических служб в обеспечении точности измерений, рассмотрены средства измерения перемещений, принципы действия этих средств и условия эксплуатации.

Графическая часть

Государственная поверочная схема для средств измерения линейных перемещений

Список используемой литературы

1. Метрология, стандартизация и сертификация: учебное пособие. для вузов / Я.М. Радкевич, А.Г. Схиртладзе, Б.И. Лактионов. - 3-е изд. Перераб. и доп. - М.: Высшая школа., 2007-791 с.: ил.

2. Куликовский К.Л., Купер В.Я.. Методы и средства измерений, учебное. пособие для вузов., - М.: Энергоиздат, 1986. - 448 с., ил.

3. Метрология, стандартизация и сертификация. Учебник / В.Д. Малинский. - М.: Европейский центр по качеству, 2002. - 188 с.

4. Метрология: основные понятия и математические модели: учебное пособие / Н.Г. Назаров, Высшая школа, 2002-348 с.

5. Федеральный закон о обеспечение единства измерений.

6. Болтон У. Карманный справочник инженера-метролога. - М.: Издательский дом « Додэка-XXI», 2002. - 384.

7. Линейные и угловые измерения. Бурдун Г. Д., Бирюков Г.С, Богуславский М. Г и др. М., Издательство стандартов, 1997.

Размещено на Allbest.ru

...