Вибір засобів вимірювань: види, класифікація, методика та основні принципи

На сьогоднішній день є велика кількість засобів, за допомогою яких можна здійснювати вимірювання різних видів: лінійні, вагові, температурні, силові і т. д. Прилади розрізняються по точності, принципом роботи, призначенням, а також ціною.

Для того щоб правильно виконати необхідну роботу, слід уважно підійти до вибору засобів вимірювань. Вони, в свою чергу, також поділяються на кілька видів залежно від розглянутих критеріїв.

Класифікація інструментів

Засоби вимірювань – це інструменти і прилади, які застосовують для виконання вимірювань фізичних величин. Для кожного з них визначені похибки, зазначені в нормативних документах і технічному регламенті.

Засоби вимірювань поділяють на різні типи згідно з такими критеріями:

  • вид інструменту для роботи;
  • принцип роботи;
  • порівняння з прийнятим еталоном;
  • метрологічне застосування.

Види інструментів

До найбільш поширених видів засобів вимірювань відносяться перераховані нижче.

Міра – засіб вимірювань, що використовується для відтворення потрібного розміру даної фізичної величини. Наприклад, для відтворення необхідної маси застосовують гирю. Бувають однозначні і багатозначні міри, а в деяких випадках і цілі магазини заходів. Однозначна міра необхідна для відтворення величини лише одного розміру. Багатозначні міри застосовують для визначення декількох розмірів фізичних значень (наприклад, здійснюють вибір засобів вимірювань лінійних розмірів, з допомогою яких можна дізнатися як сантиметри, так і міліметри).

Еталон – заходи з дуже високим рівнем точності. Їх застосовують для контролю правильності засобів вимірювань.

Вимірювальний перетворювач – засіб вимірювань, яке трансформує сигнал інформації про вимірювання в іншу форму. Так зручніше передавати сигнал для подальшої обробки і зберігання. Але перетворений сигнал не може бути сприйнятий спостерігачем без використання спеціального інструменту. Для візуалізації сигнал необхідно передати в показує пристрій. Тому перетворювач зазвичай входить в повну конструкцію вимірювального інструменту або застосовується разом з ним.

Вимірювальний прилад – засіб для виконання вимірювань, що використовується для вироблення сигналу в такій формі, яка доступна для подальшої візуалізації спостерігачем. Є різні класифікації цих приладів залежно від групи факторів. За призначенням вони поділяються на універсальні, спеціальні, і контрольні. По конструктивного пристрою можуть бути механічні, оптичні, електричні і пневматичні. За ступенем автоматизації поділяються на механізовані, прилади ручної дії, автоматичні і напівавтоматичні.

Вимірювальна установка – це сукупність інструментів і допоміжних елементів, об’єднаних для виконання конкретної функції. Призначення частин такої установки – вироблення інформаційних сигналів у формі, яка буде зручна для сприйняття спостерігачем. При цьому вся вимірювальна установка зазвичай є стаціонарною.

Вимірювальна система – сукупність інструментів, елементи якої з’єднані каналами зв’язку, розташованими в межах всього контрольованого простору. Її призначення – вимірювання однієї або декількох фізичних величин, які є в досліджуваному просторі.

Дивіться також:  Обімліти — це що значить? Визначення і синоніми

Критерії вибору

При виборі засобів вимірювань необхідно в першу чергу враховувати точність, якої потрібно досягти при виконанні роботи. Вона зазначається у нормативних документах чи технічній документації на деталь.

Крім того, при виборі інструменту для вимірювання слід враховувати граничні відхилення, а також методи здійснення робіт і способи їх контролю.

Головним принципом вибору засобів вимірювання є відповідність їх поставленим вимогам по одержанню достовірних результатів з дотриманням заданої регламентом точністю. Крім того, важливо враховувати матеріальні і часові витрати: вони по можливості повинні бути мінімальними.

Вихідні дані

Для правильного вибору приладів вимірювань необхідно мати вихідні дані за наступними пунктами:

  • номінальний вага величини вимірювання;
  • величина різниці між найбільшим і найменшим значеннями;
  • інформація щодо наявних умов роботи по проведенню вимірювань.

При необхідності вибору системи вимірювання з урахуванням фактора точності необхідно вирахувати похибку. Вона розраховується як сума похибок усіх можливих джерел (приладів для проведення вимірювань, перетворювачів значень, еталонів) з дотриманням встановлених для кожного з джерел законів.

На першому етапі роблять вибір засобів вимірів по точності згідно з вимогами роботи. При виборі остаточного варіанта враховують також такі вимоги:

  • Робоча область величин, які необхідні в процесі проведення робіт.
  • Габаритні розміри інструментів.
  • Вага інструментів.
  • Конструктивні особливості засоби вимірювань.

У метрології до вибору засобів вимірювань за критерієм точності пред’являють вимогу наявності наступних вихідних даних:

  • склад змінних параметрів інструментів;
  • величина допуску похибки робочих інструментів, а також допустимі значення загальної похибки при вимірюванні параметрів;
  • допустимі значення ймовірності виникнення відмов для вимірюваних параметрів;
  • правила розподілу відхилень параметрів від їх істинних значень.

Стандартизовані виміру

При виборі інструментів зазвичай враховують пріоритетність стандартизованих засобів для виконання вимірювань. Стандартизоване засіб вимірювань – це такий засіб, яке було виготовлене у відповідності з регламентом міжнародного або спеціального стандарту щодо виконання даного виду робіт.

У відповідності з цим умови вибору засобів вимірювань залежать від спеціалізації виробництва, на якому ведуться роботи.

У виробництві масових виробів зазвичай застосовують автоматизовані сучасні засоби вимірювання та контролю, розраховані на високу продуктивність. У серійному виробництві застосовують різні шаблони і контрольні пристосування, за якими проводять порівняння. В індивідуальному виробництві здійснюють вибір універсальних засобів вимірювань, з допомогою яких можна виконувати різні види робіт.

Умови експлуатації

Вибір засобів вимірювання і контролю виробляють виходячи з технічного регламенту на обрані інструменти в умовах нормальної їх експлуатації і використання.

Нормальні умови – це такі умови, при яких значення величин, що впливають на результат факторів можуть бути пропущені через їх малості. Описані умови зазвичай вказуються в інструкціях до засобів вимірювань або обчислюються в ході проведення їх калібрування.

Дивіться також:  Історія, конструкція і схема «Титаніка»

Слід проводити розходження між робітниками і граничними умовами проведених вимірювань.

Робочими умовами зазвичай вважають умови виконання вимірювань, при яких значення величин факторів, що впливають входять до допуск робочих областей. При цьому робочою областю називають область значень величини впливаючого чинника, всередині якої призводять до нормальної наявну похибка або виробляють зміна значень робочих інструментів.

Граничними умовами зазвичай називають максимальні і мінімальні значення фактичної і впливають величин, выдерживаемые засобом вимірювань без великих руйнувань та погіршення його робочих властивостей і характеристик.

При виборі засобів виміру і контролю для використання їх у робочих умовах слід враховувати взаємозв’язок показань інструментів і впливають величин. На основі цього необхідно вводити поправки в кінцеві показання засобів вимірювань або використовувати коригуючі пристрої та прилади.

Згідно з нормативними документами поправки визначають за нормованим для умов на робочому місці метрологічним характеристикам.

Призначення приладів

Вибір засобів вимірювань заснований на вивченні відмінностей двох випадків їх використання:

  • твір вимірювань параметрів пристроїв;
  • здійснення контролю над вимірюванням параметрів пристроїв.

У першому випадку в ході робіт необхідно досягти значення менше, ніж межа похибки вимірювання. У другому випадку прилади вибираються згідно з умовою, що ймовірність можливих похибок параметра не повинна бути вище, ніж допустимі значення.

Похибки

Одним з основних критеріїв вибору засобів вимірювань в метрології є співвідношення значень межі допустимої абсолютної помилки або похибки (Δ) і поля допуску величини, яку необхідно виміряти (Д).

Співвідношення при цьому повинно відповідати таким виразом:

Δ ≤ 0,333 Д.

Межа допустимої помилки може бути представлений у відносних значеннях (відносна помилка вимірювання). У такому випадку вона повинна бути менше або дорівнює 33,3 % від загального значення поля допуску, якщо немає інших особливих обмежень.

Похибки вимірювання, зазначені в регламентах, є максимальними допустимими помилками. Вони включають в себе всі елементи роботи, які можуть залежати від обраних вимірювальних інструментів, настановних еталонів, температурних змін і т. д.

Методика вибору

Методика засобів вимірювань підрозділяється на три види.

Наближена методика широко використовується при орієнтовному виборі приладів для вимірювання, а також при проведенні контролю і експертизи на відповідність нормативним, конструкторським і технологічним регламентом. Для цього виконують такі дії:

  • Визначається допустимий розмір деталі згідно ГОСТу.
  • Розраховується можлива похибка виконання вимірювань. Вона приймається як 25 % від загальної величини допустимого розміру.
  • Розраховується випадковий елемент можливої похибки вимірювання, який можна виявити майже при всіх видах вимірювань.
  • По довідковим таблицям проводиться вибір засобу вимірювання в залежності від типу деталі. Максимальна можлива похибка, яка є метрологічним показником будь-якого вимірювального приладу не повинна перевищувати випадкового елемента можливої похибки вимірювання.
  • У метрологічну таблицю заносяться характеристики обраного приладу для виконання вимірювань.
  • Дивіться також:  Центростремительное прискорення при русі по колу: поняття та формули. Відцентрова і доцентрова сили

    Розрахункова методика застосовується при виборі приладів для одиночного та дрібносерійного виробництва, вимірювання параметрів вибірки при статистичному способі контролю, проведення експериментів, а також перевірки бракованих деталей. Вона включає наступні етапи дій:

  • Визначається допустимий розмір деталі згідно ГОСТ.
  • Розраховується можлива похибка виконання вимірювань. У даній методиці для розрахунку необхідно використовувати таблицю співвідношення можливої похибки вимірювання і допусків деталей.
  • Розраховується випадковий елемент можливої похибки вимірювання, аналогічно значенню в попередній методиці.
  • По довідковим таблицям проводиться вибір інструменту в залежності від типу деталі.
  • У метрологічну таблицю заносяться характеристики обраного приладу для виконання вимірювань.
  • Таблична методика застосовується при виборі інструментів вимірювання для великосерійного і масового виробництва. Даний спосіб може бути здійснений, якщо робота по виготовленню деталей включає вимірювання, а не контроль з використанням калібрів.

  • Визначається допустимий розмір деталі згідно ГОСТу в залежності від квалитета точності.
  • Розраховується можлива похибка виконання вимірювань на основі статистичних даних минулих періодів.
  • Розраховується випадковий елемент можливої похибки вимірювання, аналогічно попереднім значенням.
  • По довідковим таблицям проводиться вибір інструменту в залежності від типу деталі.
  • У метрологічну таблицю заносяться характеристики обраного приладу для виконання вимірювань.
  • Таким чином, можна відзначити, що методи вибору засобів вимірювань залежать від типу виробництва, на якому будуть проводитися роботи.

    Здійснення вибору

    Вибір і призначення приладів для вимірювань здійснюють відділи, які займаються розробкою:

    • Нормативної документації на параметри вибору засобів вимірювань при проведенні лабораторних досліджень, контроль якості виробленої продукції, експлуатації вже виготовленої продукції, її складових елементів та матеріалів.
    • Технологічних процесів стандартизації продукції, вимірювання її складових елементів та матеріалів.
    • Проектів з технічного обслуговування приладів і обладнання по виконанню вимірювань.

    Вибір засобів і способів вимірювань за наявними вихідними даними проводять кваліфіковані співробітники. Вони повинні бути добре знайомі з основами фізичних вимірювань, зі способами оформлення і використання результатів і похибок вимірювань, а також з принципами нормування метрологічних параметрів і обчислення за ним похибок інструментів.

    Для здійснення вимірювань у процесі виготовлення продукції призначаються спеціальні робочі, які відповідають за засоби вимірювань.

    На закінчення можна сказати, що правильний вибір інструменту для вимірювань з наявного на сьогоднішній день асортименту – запорука ефективного виробництва та зменшення кількості бракованих виробів.