Оценка суммарной погрешности измерения

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К курсовой работе

по дисциплине «Теоретическая метрология»

Составители:

Д.т.н., заведующий кафедрой СМИС П.С.Серенков,

К.т.н., доцент кафедры СМИС Е.Н.Савкова,

Ассистент кафедры СМИС К.А.Павлов

Минск 2012

Введение

Курсовая работа содержит пять разделов – «Функциональный анализ методики выполнения измерений», «Статистическая обработка результатов прямых многократных измерений на базе теории погрешностей», «Оценка показателей точности результатов измерений», «Обработка результатов косвенных измерений» и «Оценивание неопределенности измерения» и выполняется по индивидуально полученному заданию. Тема работы носит условный характер и соответствует заданной для разработки МВИ физической величине или измеряемому параметру. Формулировка темы может иметь вид: «Измерение температуры раствора жидкостным термометром», или «Измерение торцового биения поверхности диска, расположенного на торце вала».

Обязательные части курсовой работы соответствуют названиям разделов с необходимой конкретизацией.

Возможно также включение в курсовую работу дополнительных задач, например:

- анализ шкал, использованных в ходе выполнения работы;

- анализ систематических погрешностей выбранной методики выполнения измерений, методов их исключения и оценка неисключенных остатков систематических погрешностей;

- разработка структуры и основного содержания метрологической аттестации методики выполнения измерений;

- разработка методики градуировки средства измерений.

Ниже описаны элементы решений обязательных задач.

1 Рекомендации по выполнению раздела «Функциональный анализ методики выполнения измерений»

Цель раздела – научиться анализировать источники погрешностей МВИ и выполнять априорную оценку точности МВИ. Обязательные пункты раздела:

Характеристика объекта измерения и измеряемого параметра

Метод измерений

Анализ источников погрешностей МВИ

Оценка суммарной погрешности измерения

Данный раздел разработан к.т.н., профессором Цитовичем Б.В., используются материалы из его электронного конспекта.

В индивидуальном задании указаны объект измерения и измеряемая физическая величина (ФВ), например «расстояние между торцами вала (охватываемый размер)».

100 ± 0,11

Ø63 h12

Ø40 k7

Ø40 k7

Ø50 h14

Рисунок 1 – Эскиз вала. Контролируемый параметр расстояние между торцами соседних ступеней вала (100 ± 0,11) мм

Для выбора методик выполнения измерений (МВИ) заданной физической величины (одной или нескольких взаимно дополняющих МВИ) необходимо конкретизировать сам объект измерения и измеряемый параметр. Объект измерения и конкретный измеряемый параметр исполнитель выбирает самостоятельно, представляет в виде эскиза (пример предварительно разработанного эскиза показан на рисунке 1) и согласует с руководителем курсовой работы. Желательно не назначать слишком высокие требования к точности (например, для линейных размеров рекомендуются квалитеты от 7 и грубее, рекомендуемые степени точности формы и расположения поверхностей от 9 и грубее).

МВИ, как правило, разрабатывают для использования ее при измерительном приемочном контроле.

Для разработки и оформления МВИ обычно необходим эскиз объекта измерения. На эскизе обозначают измеряемый параметр и дополнительную информацию, которая может понадобиться при измерениях (размеры базовых элементов, габаритные размеры детали и другая информация, которая понадобится в процессе разработки МВИ). На эскизе объекта измерения – детали (см. рисунок 1) указаны контролируемый параметр – продольный размер, а также диаметры ступеней вала, которые необходимы для выбора средства измерений и аналитической оценки возникающих погрешностей. Если при анализе МВИ понадобятся продольные размеры ступеней, эскиз придется доработать. Окончательное оформление эскиза – по окончании разработки МВИ, причем в ходе работы параметры при необходимости можно корректировать.

В краткое описание МВИ в обязательном порядке должны войти:

1) характеристика объекта измерения и измеряемого параметра (привести эскиз объекта измерения с указанием необходимых сведений о нормах точности и измеряемого параметра, допуска, допускаемой и предельной погрешностей);

2) метод измерений (привести схему измерений ФВ с указанием средств измерений и вспомогательных устройств, при необходимости - схему контрольных точек (контрольных сечений);

3) анализ источников погрешностей МВИ (выполнить функциональный анализ МВИ с детальным рассмотрением инструментальной, методической, субъективной составляющих погрешности, а также составляющей, обусловленной отличием условий измерений от нормальных);

4) оценка суммарной погрешности измерения (выполнить комплексирование выявленных составляющих погрешности, сравнить с допускаемой погрешностью и сделать вывод о корректности выбора МВИ.

Обязательно следует провести анализ источников погрешностей измерений. Необходимо описать возможные причины появления элементарных составляющих погрешностей от каждого из источников, и дать оценку предполагаемого характера изменения каждой из составляющих погрешностей (систематическая или случайная составляющая, ожидаемые тенденции изменения для систематических или вид распределения для случайных при многократных измерениях заданного параметра). По возможности следует оценить порядки предельных значений составляющих погрешностей с использованием информационных источников.

При описании МВИ и анализе погрешностей следует рассматривать случай многократных измерений одной ФВ (например, измерение заданного параметра объекта в одной контрольной точке/сечении), а при необходимости также случай измерений множества номинально одинаковых ФВ (измерение одной детали в разных сечениях для оценки годности, измерение параметров партии взаимозаменяемых деталей в ходе сплошного или выборочного контроля).

2 Рекомендации по выполнению раздела «Статистическая обработка результатов прямых многократных измерений на базе теории погрешностей»

В данном разделе необходимо руководствуясь исходными данными, построить три точечные диаграммы на одной координатной плоскости, на каждой диаграмме выявить и исключить систематическую составляющую погрешности (при необходимости), рассчитать доверительные границы, оценить сходимость и воспроизводимость, руководствуясь специальными критериями.

Последовательность операций следующая: