Похибка вимірів Штангенінструмент
Похибки лінійних вимірювань
Як і при вимірах будь-якими інструментами, Штангенінструмент можна виміряти лінійні розміри деталі з деякої граничної ступенем точності, яка залежить не тільки від якості і точності виготовлення вимірювального засобу, а й від деяких інших чинників.
Похибкою засобів вимірювань називається відхилення його свідчення (вихідного сигналу) від впливає на його вхід вимірюваної величини (вхідного сигналу).
Похибки, що виникають в процесі вимірювань, можна розділити на систематичні і випадкові.
До систематичних похибок відносять складову похибки вимірювань, яка залишається постійною або закономірно змінюється при повторних вимірах однієї і тієї ж величини.
Як правило, систематичні похибки можуть бути в більшості випадків вивчені і враховані до початку вимірювань, а результат вимірювання може бути уточнений за рахунок внесення поправок, якщо їх числові значення визначені, або за рахунок використання таких способів вимірювань, які дають можливість виключити вплив систематичних похибок без їх визначення.
До випадкових похибок вимірювання відносять складові похибки вимірювань, які змінюються випадковим чином при повторних вимірах однієї і тієї ж величини.
Ці похибки, на відміну від систематичних, не можна передбачити заздалегідь, оскільки їх поява носить випадковий характер.
Основними причинами грубих похибок і промахів можуть бути помилки експериментатора, різке і несподіване зміна умов вимірювання, несправність приладу і т. П.
Сумарна похибка вимірювання за допомогою штангенінструмент складається з наступних складових:
- похибка Δ 1, що виникає від помилок нанесення штрихів шкали на штанзі і на ноніус. Це систематична похибка, але вона не відома і не може бути врахована і компенсована, тому її враховую як випадкову;
- похибка Δ 2. виникає через порушення принципу Аббе. Це випадкова похибка першого порядку, що залежить від довжини губок, зазорів в направляючої повзуна і зусилля притиску губки до вимірюваної деталі;
Принцип Аббе (компараторного принцип, принцип послідовного розташування) полягає в наступному: лінія вимірювання повинна бути продовженням лінії робочих (що знімають розмір) елементів вимірювального приладу, т. Е. Необхідно, щоб вісь шкали приладу розташовувалася на одній прямій з контрольованим розміром перевіряється деталі.
У разі розташування вимірювача і вимірюваного предмета не на одній прямій при вимірюванні виникає помилка першого порядку, величина якої буде тим більше, чим більше при одних і тих же умовах була відстань між предметом і вимірником.
При зменшенні цієї відстані зменшується і можлива помилка, яка зробиться рівною нулю, коли вимірюваний предмет і вимірювач, з якими проводиться порівняння, будуть розташовані на одній прямій.
Це положення було вперше висловлено Е. Аббе в 1890 р на з'їзді в Бремені. Воно лягло в основу пристрою ряду вимірювальних приладів, сконструйованих фірмою К. Цейс в Єні і отримало назву принцип Аббе.
Якщо цей принцип не витримується, то перекіс і не паралельність направляючих вимірювального приладу викликають значні похибки вимірювання.
При дотриманні принципу Аббе похибками, викликаними перекосами, можна знехтувати, так як вони є помилками другого порядку малості.
- похибка Δ 3. виникає через помилки відліку по штриховий шкалою і ноніусом. Це випадкова похибка;
- похибка Δ 4. виникає через неоднакового зусилля притиску губки до вимірюваної деталі. Це випадкова похибка, що виникає через деформацію контрольованої поверхні вимірювальними губками;
- похибка Δ 5, що виникає через відхилення температури вироби і штангенінструмент від нормальної температури. В процесі вимірювання штангенінструмент, а іноді і контрольовану деталь тримають в руках. Тому температура вимірюваної деталі і штангенінструмент змінна, що викликає випадкову похибку;
- похибка Δ 6. виникає від перекосів губок штангенінструмент щодо вимірюваної деталі.
Сумарна похибка визначається сумою квадратів всіх перерахованих похибок:
Δ Σ = ± 2σ = √ (Δ 1 2 + Δ 2 2 + Δ 3 2 Δ 4 2 + Δ 5 2 + Δ 6 2).
У електронного штангенциркуля додатково виникає похибка Δ 7 через помилки інкрементного ємнісного перетворювача, але зате відсутній похибка штрихових шкал Δ 1 і відліку по ним Δ 3.
Таким чином, похибка електронного штангенциркуля може бути визначена за формулою:
Δ Σ = ± 2σ = √ (Δ 2 2 + Δ 4 2 + Δ 5 2 + Δ 6 2 + Δ 7 2).
З цих формул видно, що основні і найбільш значущі складові похибки механічного та електронного штангенінструмент - похибки, обумовлені порушенням принципу Аббе (перекосами інструменту при вимірах) і відхиленням температури. Тому наявність інкрементного перетворювача і цифрового відліку не підвищує точність електронного Штангенінструмент, незважаючи на меншу дискретність відліку (0,01 мм) і більш зручне зчитування показань.
Фірми-виробники часто призводять емпіричні формули для розрахунку похибки вимірювання власних інструментів.
Так, фірма "Tesa" (Швейцарія) наводить такі формули для орієнтовного розрахунку гранично допустимої похибки вимірювання штангенциркулем:
- з ноніусом або циферблатом з ціною поділки ноніуса 0,1 або 0,05 мм. Δ lim = (20 + ℓ / 10 мм) мкм;
- для штангенциркулів з ціною поділки ноніуса 0,02 мм. Δ lim = (22 + ℓ / 50 мм) мкм.
Однак у всіх випадках практично гранично допустима похибка вимірювання штангенінструмент буде більше 50 мкм.
Штангенциркулі, Штангенглубиноміри і штангенрейсмаси так само, як і інші засоби вимірювань-ня, підлягають обов'язковій перевірці та калібрування. Повірку і калібрування штангенінструмент проводять відповідно до ГОСТ 8.113-85.
Перевірку похибок показань штангенінструмент виробляють за допомогою кінцевих мір довжини в декількох точках діапазону вимірювань.
При перевірці губки штангенінструмент повинні бути перпендикулярні широким неробочим площинах заходів.
Повірка показань проводиться при вільній і закріпленої рамці для двох положень блоку заходів на ближньому і далекому відстані від штанги.
Губки штангенінструмент повинні притискатися до заходів із зусиллям, що забезпечує нормальне ковзання по робочих поверхонь заходів.