Разработка методики калибровки

Введение

к    

         Нутромер –  измерительный инструмент для определения размеров отверстий, пазов и других внутренних поверхностей. Определение размера производится по линейке. Для измерения нутромер устанавливается на деталь или вводится в нее. Диапазон измерений, наибольшая глубина измерения, наименьшее перемещение измерительного стержня, измерительное усилие нутромеров, усилие центрирующего мостика и масса нутромеров должны соответствовать указанным в табл. 1.

Таблица 1

В миллиметрах

Диапозон измерений	6 -10	10 - 18	18 - 50	50 - 100	100 - 160	160 - 250	250 - 450	450 – 700 и 700-1000
Наибольшая глубина измерения, не менее	60 100	130	150	20	300	400	500	-
Наименьшее перемещение измерительного стержня, мм	0,6	0,8	1,5	4,0			6,0	8,0
Измерительное усилие нутромера, Н	2,5 – 4,5			4,0 – 7,0	5,0 – 9,0
Усилие центрирующего мостика, Н	5,0 – 8,5			7,5 – 12,0	9,5 – 16,0
Масса,кг, не более	0,2	0,3	0,4	0,6	1,2	1,5	1,8	3,0

 

              Примечание. По заказу потребителя допускается изготовлять нутромеры с диапазоном измерений 6 - 450 мм с наименьшей глубиной измерения больше указанной в табл. 1 с соответствующим увеличением массы нутромеров. Допускается изготовлять нутромеры с диапазоном измерений 6 - 10 мм без центрирующего мостика.

              Нутромеры с диапазоном измерений 6 - 10, 10 - 18, 18 - 50, 50 - 100, 100 - 160, 160 - 250 мм следует изготовлять двух классов точности 1 и 2.

Нутромеры с диапазоном измерений 250 - 450, 450 - 700, 700 - 1000 мм следует изготовлять  класса точности 2.

0266A10296F20727

1 - индикатор; 2 - ручка; 3 - неподвижный измерительный стержень; 4 - центрирующий мостик; 5 - подвижный измерительный стержень

 

1. Описание физической  величины

 

Единицы измерения физических величин – это величины, по определению считающиеся равными единице при измерении других величин такого же рода. Эталон единицы измерения - ее физическая реализация. Так, эталоном единицы измерения "метр" служит стержень длиной 1 м.

Метр (обозначение: м, m; от др.-греч. μέτρον — мера, измеритель) — единица измерения длины  и расстояния в СИ. Метр( м/m)  есть длина пути, проходимого светом в вакууме за интервал времени 1/299 792 458 s [ХVII ГКМВ (1983 г.) Резолюция 1]

Из этого определения  следует, что в системе СИ скорость света в вакууме принята равной в точности 299 792 458 м/с. Таким образом, определение метра, как и два  столетия назад, вновь привязано к секунде, но на этот раз с помощью универсальной мировой константы.

Внесистемные единицы, временно допустимые к применению: морская миля(миля/ n mile) = 1852 m.

Выбор десятичной кратной  или дольной единицы СИ определяется удобством ее применения. Из многообразия кратных и дольных единиц, которые могут быть образованы с помощью приставок, выбирают единицу, позволяющую получать числовые значения, приемлемые на практике.

Единица СИ: m; м (метр)

Обозначения рекомендуемых  кратных и дольных единиц СИ: km/ км; сm/ см; mm/ мм; μm/ мкм; nm/ нм.

Десятичные кратные  и дольные единицы образуются с помощью стандартных приставок  СИ. Существуют также внесистемные единицы измерения: микрон, равный 1 мкм; и ангстрем (Å), равный 0,1 нм; но их применение не рекомендуется (таблица 1).

 

 

Таблица 1 – Десятичные кратные и дольные единицы

Кратные				Дольные
величина	название	обозначение		величина	название	обозначение
101 м	декаметр	дам	dam	10−1 м	дециметр	дм	dm
102 м	гектометр	гм	hm	10−2 м	сантиметр	см	cm
103 м	километр	км	km	10−3 м	миллиметр	мм	mm
106 м	мегаметр	Мм	Mm	10−6 м	микрометр	мкм	µm
109 м	гигаметр	Гм	Gm	10−9 м	нанометр	нм	nm
1012 м	тераметр	Тм	Tm	10−12 м	пикометр	пм	pm
1015 м	петаметр	Пм	Pm	10−15 м	фемтометр	фм	fm
1018 м	эксаметр	Эм	Em	10−18 м	аттометр	ам	am
1021 м	зеттаметр	Зм	Zm	10−21 м	зептометр	зм	zm
1024 м	йоттаметр	Им	Ym	10−24 м	йоктометр	им	ym

 

Метрическая система  – это общее название международной  десятичной системы единиц, основными  единицами которой являются метр и килограмм. При некоторых различиях в деталях элементы системы одинаковы во всем мире.

Метрическая единица,  выраженная через единицу, не входящую в СИ:

1 метр ≈ 39,37 дюймов; 

1 сантиметр ≈ 0,3937 дюймов;

1 миллиметр ≈ 0,03937 дюймов;

1 метр ≈ 1·10¹⁰ ангстрем; 

1 нанометр ≈  10 ангстрем. 

Единица, не входящая в  СИ,  выраженная через метрическую  единицу:

1 дюйм ≈ 0,0254 метров;     

1 дюйм ≈ 2,54 сантиметров; 

1 дюйм ≈ 25,4 миллиметров; 

1 ангстрем ≈ 1·10⁻¹⁰метр; 

1 ангстрем ≈ 100 пикометров .

 

2 Составление  поверочной схемы

 

Для обеспечения правильной передачи размеров единиц измерения от эталона к рабочим средствам измерения составляют поверочные схемы, устанавливающие метрологические соподчинения государственного эталона, разрядных эталонов и рабочих средств измерений.

Поверочные схемы разделяют на государственные и локальные. Государственные поверочные схемы распространяются на все средства измерений данного

вида, применяемые в  стране. Локальные поверочные схемы предназначены для метрологических органов министерств, распространяются они также и на средства измерений подчиненных предприятий. Кроме того, может составляться и локальная схема на средства измерений, используемые на конкретном предприятии. Все локальные поверочные схемы должны соответствовать требованиям соподчиненности, которая определена государственной поверочной схемой (рисунок 2.1). Государственные поверочные схемы разрабатываются научно-исследовательскими институтами Госстандарта РФ, держателями государственных эталонов.

В некоторых случаях  бывает невозможно одним эталоном воспроизвести весь диапазон величины, поэтому в схеме может быть предусмотрено несколько первичных эталонов, которые в совокупности воспроизводят всю шкалу измерений. Например, шкала температуры от 1,5 до 1*10⁵ К воспроизводится двумя государственными эталонами.

Государственные поверочные схемы утверждаются Госстандартом  РФ, а локальные — ведомственными метрологическими службами или руководством предприятия.

Рассмотрим в общем  виде содержание государственной поверочной схемы.

Наименование эталонов и рабочих средств измерений  обычно располагают в прямоугольниках (для государственного эталона прямоугольник  двухконтурный). Здесь же указывают  метрологические характеристики для данной ступени схемы. В нижней части схемы расположены рабочие средства измерений, которые в зависимости от их степени точности (т.е. погрешности измерений) подразделяют на пять категорий: наивысшей точности; высшей точности; высокой точности; средней точности; низшей точности. Наивысшая точность обычно соизмерима со степенью погрешности средства измерения государственного эталона. В каждой ступени поверочной схемы регламентируется порядок (метод) передачи размера единицы. Наименования методов поверки (калибровки) располагаются в овалах, в которых также указывается допускаемая погрешность метода поверки (калибровки). Основным показателем достоверности передачи размера единицы величины является соотношение погрешностей средств измерений между вышестоящей и нижестоящей ступенями поверочной схемы. В идеале это соотношение должно быть 1:10, однако на практике достичь его не удается, и минимально допустимым соотношением принято считать 1:3. Чем больше величина этого соотношения, тем меньше уверенность в достоверности показаний измерительного прибора.

Рисунок 2.1 – Государственная  поверочная схема

 

При разработке конкретных поверочных схем необходимо следовать  приведенной схеме. Строгое соблюдение поверочных схем и своевременная  поверка разрядных эталонов —  необходимые условия для передачи достоверных размеров единиц измерения  рабочим средствам измерений.

 

2.1 Составление  государственной поверочной схемы

 

На чертеже поверочной схемы должны быть указаны:

- наименования средств  измерений и методов поверки;

- номинальные значения  или диапазоны значений физических  величин;

- допускаемые значения  погрешностей средств измерений;

- допускаемые значения  погрешностей методов поверки.

В ведомственных и  локальных поверочных схемах допускается  указывать обозначения конкретных средств измерений.

Чертеж поверочной схемы должен состоять из полей, расположенных друг под другом и разделенных штриховыми линиями.

Поля должны иметь наименования:

- «Эталоны» или «Государственный  эталон» (если вторичные эталоны  отсутствуют);

- «Образцовые средства измерений n-го разряда» (для каждого разряда - отдельное поле);

- «Образцовые средства измерений, заимствованные из других государственных поверочных схем»;

- «Рабочие средства измерений».

Если ведомственную (локальную) поверочную схему возглавляют образцовые средства измерений (вторичный эталон), верхнее  поле ее чертежа должно иметь наименование «Исходные образцовые средства измерений» («Эталоны»).

Число полей зависит от структуры  поверочной схемы.

Наименования полей указывают  в левой части чертежа, отделенной вертикальной сплошной линией.

В верхнем поле чертежа государственной поверочной схемы, возглавляемой государственным эталоном, указывают наименования эталонов в порядке их соподчиненности.

В верхнем поле чертежа ведомственной (локальной) поверочной схемы указывают  наименование эталона или образцовых средств измерений.

В верхнем поле чертежа поверочной схемы для средств измерений производных величин, единицы которых воспроизводят методом косвенных измерений, указывают наименования образцовых средств измерений, применяемых для воспроизведения данной единицы, заимствованных из других государственных поверочных схем. Наименования этих образцовых средств измерений сопровождают ссылками на соответствующие поверочные схемы.

Рисунок 2.2 – Пример компоновки элементов государственной поверочной схемы (государственный эталон; 2 - метод передачи размера единицы; 3 - эталон-копия; 4 - эталон сравнения (для международных сличений); 5 - рабочий эталон;6 - 8 - образцовые средства измерений соответствующих разрядов; 9 -образцовые средства измерений, заимствованные из других поверочных схем;10 - рабочие средства измерений)

 

 

Рисунок 2.3 − Государственная  поверочная схема для средств  измерений длины в  диапазоне  от 1 · 10^-6  до 50 м и длин волн в диапазоне от 0,2 до 50 мкм, МИ 2060-90

 

Под наименованиями эталонов и образцовых средств измерений  указывают номинальные значения или диапазоны значений физических величин и значения их погрешностей.

Под полем эталонов располагают  поле образцовых средств измерений 1-го разряда и далее поля образцовых средств измерений последующих разрядов.

В поверочных схемах, в  которых должна быть показана передача размера единицы от образцовых средств  измерений, заимствованных из других поверочных схем, наименования этих образцовых средств измерений должны быть помещены в специально отведенном для них поле.

Разряды образцовых средств  измерений, указываемые в ведомственных  и локальных поверочных схемах, должны соответствовать разрядам, присвоенным  этим средствам в государственных поверочных схемах.

Под наименованиями образцовых средств измерений указывают  диапазоны измерений и значения погрешностей средств измерений.

Под полем образцовых средств измерений нижнего разряда  помещают поле рабочих средств измерений. В нем располагают по возможности слева направо в порядке возрастания погрешности группы рабочих средств измерений, поверяемых по образцовым средствам измерений одного наименования. Для каждой группы указывают вид, диапазон измерений и значения погрешностей средств измерений.

Метрологические характеристики средств измерений, указываемые  в поверочной схеме, должны удовлетворять  следующим требованиям.

Погрешности эталонов должны быть выражены в соответствии с требованиями ГОСТ 8.057-80.

Погрешности образцовых средств измерений следует характеризовать пределом допускаемой погрешности средств измерений (D_о - для относительной формы) либо доверительной погрешностью средства измерений (d - для абсолютной, d_о - для относительной формы) при соответствующей доверительной вероятности.

Для каждой поверочной схемы  доверительную вероятность принимают  единой и выбирают из ряда: 0,90; 0,95; 0,99.