Измерения

Изучением измерений методов и средств обеспечения их единства и достижения требуемой точности занимается метрология.
Измерением называется нахождение значений физических величин опытным путем с помощью специальных технических средств. Результаты измерений должны быть выражены в общепринятых единицах с определенной точностью.
Средствами измерений называют технические средства, используемые при измерениях и имеющие нормированные погрешности. Средства измерений делят на меры и измерительные приборы. С помощью меры воспроизводят физическую величину заданного размера. Так, например, гиря является мерой массы, измерительная катушка — мерой индуктивности. Измерительным прибором называют средство, предназначенное для выработки измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем, например весы со стрелочной или цифровой индикацией.
Различают измерения прямые и косвенные, абсолютные и относительные.
Прямое измерение производится путем сравнения с мерой или отсчета показаний по прибору, шкала которого градуирована в требуемых единицах: измерение длины линейкой, определение массы взвешиванием и т. д. При косвенном измерении искомую величину определяют по известной зависимости между этой величиной и величинами, полученными прямыми измерениями: нахождение сопротивления проводника по показаниям амперметра и вольтметра, угла по измеренным катету и гипотенузе и др.
Абсолютное измерение основано на прямых измерениях одной или нескольких величин, или на использовании значений физических констант, например определение длины в метрах, электрического тока в амперах. При относительных измерениях сравнивают измеряемую величину с одноименной, играющей роль единицы.
Результаты измерений физической величины дают лишь приближенное ее значение. В метрологии различают истинное и действительное значения физической величины. Истинное значение может быть определено лишь при отсутствии ошибок измерения, которые неизбежны. Поэтому за истинное принимают действительное значение, полученное более точными измерениями.
Отклонение результатов измерения от истинного значения измеряемой величины называют погрешностью измерения. Различают абсолютную и относительную погрешности измерения.
Абсолютная погрешность Лх равна разности результата измерения х и истинного значения А измеряемой величины: ts.x~x—А. Относительная погрешность измерения представляет собой отношение абсолютной погрешности к истинному значению, выраженное в процентах: 6х=(Дл:М)-100.
Погрешности средства измерения зависят от его изготовления, хранения, эксплуатации, условий проведения измерений. В зависимости от условий применения различают основную и дополнительную погрешности. Дополнительная погрешность возникает при отклонении условий измерений от нормальных: повышенная или пониженная температура, вибрация, запыленность, повышенная влажность, наличие внешнего электрического и магнитного полей (для электроизмерительных приборов) и т. д.
Погрешность результата измерения равна сумме погрешностей прибора и метода измерения, настройки прибора по рабочей мере или эталону, температурных колебаний, ошибок визуальной оценки результатов измерения и других погрешностей.
Погрешность прибора вызывается несовершенством его конструкции, неточностью изготовления, износом в процессе эксплуатации.
В зависимости от пределов допускаемых погрешностей измерительным средствам присваиваются классы точности, на соответствие которым производится периодическая их проверка по образцовым мерам и приборам более высокого класса точности.
Погрешность отсчитывания появляется в результате неточного
отсчитывания показаний прибора. При недостаточно точной оценке на глаз доли деления шкалы, соответствующей положению указателя, появляется погрешность интерполяции.
Погрешность от параллакса возникает при наблюдении за стрелкой при отсчете в направлении, неперпендикулярном поверхности шкалы, когда стрелка расположена на некотором расстоянии от шкалы. В некоторых приборах наблюдается погрешность от перекоса, например в штангенциркулях она появляется при люфте рамки. Погрешность измерения от измерительного усилия возникает в результате деформации измерительного средства и изделия в месте соприкосновения.
К основным метрологическим показателям измерительных средств относятся: цена деления шкалы, интервал деления шкалы, допускаемая погрешность измерительного средства, диапазон измерений и измерительное усилие.
Ценой деления шкалы называется разность значений величин, соответствующих двум соседним отметкам шкалы. Цену деления не следует принимать за точность прибора. Интервал деления шкалы — это расстояние в миллиметрах между двумя соседними отметками.
Допускаемой погрешностью измерительного средства называется наибольшая погрешность, при которой она может быть допущена к применению. Диапазоны измерений — область значений измеряемой величины, для которой нормированы допускаемые погрешности средства измерения.
Измерение связано с определенными затратами времени и требует достаточно сложных технических средств. В производстве широко используется более производительная операция — контроль, при котором достаточно определить, находится ли действительная величина в допускаемых пределах. Например, проверяют, укладывается ли диаметр вала в границы допуска, указанные в чертеже. Контроль годности деталей наиболее часто осуществляют предельными калибрами, комплект которых состоит из проходного и непроходного калибров.