Проблема обеспечения высокого качества продукции тесным образом связана с проблемой качества измерений. Между ними явно прослеживается непосредственная связь: там, где качество измерений не соответствует требованиям технологического процесса, невозможно достичь высокого уровня качества продукции. Поэтому обеспечение качества в значительной степени зависит от успешного решения вопросов, связанных с точностью измерений параметров качества материалов и комплектующих изделий и поддержания заданных технологических режимов. Иными словами, технический контроль качества осуществляется путем замеров параметров технологических процессов, результаты измерений которых необходимы для регулирования процессом. Следовательно, качество измерений представляет собой совокупность свойств состояния измерений, обеспечивающих результаты измерений с требуемыми точностными характеристиками, получаемые в необходимом виде за определенный отрезок времени. Единство измерений — состояние, процесс измерений, результаты которых выражаются в общепринятых, узаконенных единицах, характеризующихся размерами равными в установленных пределах размерам единиц, воспроизводимых эталонам первичного образца. При этом отклонения результатов измерений прогнозируются с заданной вероятностью, не выходя за установленные пределы. Она, по стандарту ИСО серии 9000, — необходима и обязательна в обеспечении качества продукции. Таким образом, можно перечислить основные принципы соблюдения единства измерений:
- размер единиц государственных средств измерений равен размерам единиц, воспроизводимых первичными эталонами;
- результаты измерений выражаются в общепринятых, узаконенных единицах;
- отклонения результатов измерений известны и прогнозируемы;
- отклонения измерений находятся в рамках установленных пределов.
1. Средства измерений
Средство измерений — техническое средство (или их комплекс), предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее и (или) хранящее единицу физической величины, размер которой принимается неизменным в пределах установленной погрешности и в течение известного интервала времени.
По метрологическому назначению средства измерений подразделяются на:
- рабочие средства измерений, предназначенные для измерений физических величин, не связанных с передачей размера единицы другим средствам измерений. (Пример РСИ электросчетчик для измерения электрической энергии);
- образцовые средства измерений, предназначенные для обеспечения единства измерений в стране.
По степени автоматизации средства измерений подразделяются на:
Качество как фактор конкурентоспособности продукции
... расценивается государством, как средство управления государством и повышения конкурентоспособности продукции, так сказать ... качества, чтобы уберечь покупателей нужна информация и контроль. Кроме качественно-ценовых факторов конкурентоспособности существуют и другие факторы, ... результате обобщения накопленного опыта различных стран в области разработки, введения и функционирования систем качества. ...
- автоматические, производящие в автоматическом режиме все операции, связанные с обработкой результатов измерений, их регистрацией, передачей данных или выработкой управляющего сигнала;
- автоматизированные, производящие в автоматическом режиме одну или часть измерительных операций;
- неавтоматические, не имеющие устройств для автоматического выполнения измерений и обработки их результатов ( рулетка, теодолит- для измерения плоских углов).
По стандартизации средства измерений подразделяются на:
- стандартизованные, изготовленные в соответствии с требованиями государственного или отраслевого стандарта;
— не стандартизованные — уникальные средства измерений, предназначенные для специальной измерительной задачи, в стандартизации требований к которому нет необходимости. Не стандартизованные средства измерений не подвергаются государственным испытаниям (поверкам), а подлежат метрологическим аттестациям.
По конструктивному исполнению средства измерений подразделяются на:
- меры;
- измерительные преобразователи;
- измерительные приборы;
- измерительные установки;
- измерительно-информационные системы.
Мера — средство измерений, предназначенное для воспроизведения и (или) хранения физической величины одного или нескольких заданных размеров, значения которых выражены в установленных единицах и известны с необходимой точностью.
Измерительный преобразователь — техническое средство с нормированными метрологическими характеристиками, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или измерительный сигнал, удобный для обработки, хранения, дальнейших преобразований, индикации или передачи. Примеры измерительных преобразователей — термопара, пружина динамометра, микрометрическая пара винт-гайка.
Измерительный прибор — средство измерений, предназначенное для получения значений измеряемой физической величины в установленном диапазоне. Измерительный прибор предназначен для получения измерительной информации от измеряемой физической величины, ее преобразования и выдачи в форме, поддающейся непосредственному восприятию оператором.
Измерительная установка — cовoкyпнocть oбъeдинeнныx технических cpедcтв измерений (измepительныx пpибopов, меp, измеpитeльныx пpеoбpазoватeлeй) и дpyгиx ycтpойств, котоpое ocyщecтвляeт перевод технической xаpактepистики сигналoв измepитeльнoй инфopмaции в фoрмy, пoдxодящyю для пpямого воспpиятия наблюдателем, и paзмeщенная cтaционapнo.
Измepитeльнaя cистема — сoвoкyпность технических cрeдcтв измерений и вспомогательных yстpойcтв, oбъeдиненныx кaналами связи, кoтoроe ocyщеcтвляeт перевод технической xаpактеpистики сигналов измepитeльнoй информации в фоpмy, пoдxодящей для aвтoматичеcкой обpaбoтки, пepедачи и использования в качестве управляющих сигналов.
2. Поверка средств измерений
Технической формой надзора за единообразием средств измерений является государственная (ведомственная) поверка средств измерений, устанавливающая их метрологическую годность.
Поверка и калибровка средств измерения
... автоматизированной поверки (калибровки). Поверочные 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 ...
Достоверная передача размера единиц во всех звеньях метрологической цепи от эталонов или от исходного образцового средства измерений к рабочим средствам измерений производится в определенном порядке, приведенном в поверочных схемах.
Поверочная схема — это утвержденный в установленном порядке документ, устанавливающий средства, методы и точность передачи размеров единиц от эталона или исходного образцового средства измерений рабочим средствам измерений. Требования к содержанию и построению схем установлены ГОСТ 8.061-80.
Различают государственные, ведомственные, локальные поверочные схемы органов государственной или ведомственных метрологических служб.
Государственная поверочная схема распространяется на все средства измерений данной ФВ, применяемые в стране.
Ведомственная поверочная схема разрабатывается органом ведомственной службы, согласовывается с главным центром эталонов — разработчиком государственной поверочной схемы средств измерений данной ФВ и распространяется только на средства измерений, подлежащих
Локальная поверочная схема распространяется на рабочие средства измерений (РСИ), подлежащие поверке в данном метрологическом подразделении на предприятии, имеющем право поверки средств измерений, и оформляется в виде стандарта организации.
Термин «поверка» введен ГОСТ «ГСИ. Метрология. Термины и определения «как «определение метрологическим органом погрешностей средств измерений и установление его пригодности к применению». Поверке подвергаются средства измерений, выпускаемые из производства и ремонта, получаемые из-за рубежа, а также находящиеся в эксплуатации и хранении.
Пригодными к применению в течение определенного межповерочного интервала времени признают те средства измерений, поверка которых подтверждает их соответствие метрологическим и техническим требованиям к данному средству измерений.
Средства измерений подвергают первичной, периодичной, инспекционной, выборочной, поэлементной, комплектной и экспертной поверкам. Первичная поверка — поверка, выполняемая при выпуске средства измерений из производства или после ремонта, а также при ввозе средства измерений из-за границы партиями, при продаже. Периодическая поверка — поверка средств измерений, находящихся в эксплуатации или на хранении, выполняемая через установленные межповерочные интервалы времени. Внеочередная поверка — поверка средства измерений, проводимая до наступления срока его очередной периодической поверки. Инспекционная поверка — поверка, проводимая органом государственной метрологической службы при проведении государственного надзора за состоянием и применением средств измерений. Комплектная поверка — поверка, при которой определяют метрологические характеристики средства измерений, присущие ему как единому целому. Поэлементная поверка — поверка, при которой значения метрологических характеристик средств измерений устанавливаются по метрологическим характеристикам его элементов или частей. Выборочная поверка — поверка группы средств измерений, отобранных из партии случайным образом, по результатам которой судят о пригодности всей партии. Экспертная поверка — проводится при возникновении разногласий по вопросам, относящимся к метрологическим характеристикам, исправности средств измерений и пригодности их к применению.
Геодезические средства измерений и их классификация
... поколение приборов, позволяющих выполнять все измерения в автоматизированном режиме. Такие измерительные приборы снабжены встроенными вычислительными средствами и запоминающими устройствами, создающими возможность регистрации и хранения результатов измерений, дальнейшего их использованию на ЭВМ ...
3. Методы поверки
Под методами поверки понимают методы передачи размера единиц физической величины. В основу классификации применяемых методов поверки положены следующие признаки, в соответствии с которыми средства измерений могут быть поверены:
- без использования компаратора или прибора сравнения, то есть непосредственным сличением поверяемого СИ с эталонным СИ того же вида;
- сличением поверяемого СИ с эталонным СИ того же вида с помощью компаратора или других средств сравнения;
- прямым измерением поверяемым СИ значения физической величины, воспроизводимой эталонной мерой;
- прямым измерением эталонным СИ значения физической величины, воспроизводимой подвергаемой поверке мерой;
- косвенным измерением величины, воспроизводимой мерой или поверяемым прибором, подвергаемыми поверке;
- путем независимой (автономной) поверки.
При поверке методом непосредственного сличения устанавливают требуемые значения измеряемой величины X и сравнивают показания поверяемого прибора Хп и эталонного прибора Хэ. Разность между их показаниями будет определять абсолютную погрешность поверяемого прибора, которую приводят к нормированному значению для получения приведенной погрешности.
Основным достоинством метода непосредственного сличения является простота и отсутствие необходимости применения сложного оборудования. Метод сличения при помощи компаратора (прибора сравнения) применяют тогда, когда невозможно или сложно сравнить показания двух приборов или двух мер. Измерения в этом случае выполняют путем введения в схему поверки компаратора, позволяющего косвенно сравнивать две однородные или разнородные физические величины. Компаратором может быть средство измерений, одинаково реагирующее на сигнал эталонного и поверяемого средства измерений. Например, при сличении мер сопротивления, емкости и индуктивности в качестве компаратора используют мосты постоянного или переменного тока. При сравнении мер сопротивления и ЭДС — потенциометры. Метод прямых измерений заключается в прямом измерении поверяемым прибором значения физической величины воспроизводимой мерой. Практическая реализация метода прямых измерений предъявляет к мерам следующие требования:
- возможность воспроизведения мерой той же физической величины, в единицах которой проградуировано поверяемое средство измерений;
- достаточный для перекрытия всего диапазона измерения поверяемого средства измерений диапазон физических величин воспроизводимых мерой;
- соответствие точности меры, а в ряде случаев и ее типа и плавности изменения размера требованиям, которые предъявляются в нормативных документах (НД) по поверке данного средства измерений.
Суть метода косвенных измерений заключается в следующем: проводят прямые измерения нескольких физических величин с помощью эталонных СИ и получают значения X 01 , X 02 ,… , X 0m. Затем, используя известную функциональную зависимость f между этими величинами и величиной, которая измеряется поверяемым прибором, определяют действительное значения величины, то есть находят результат косвенного измерения по формуле:
Измерения электрических величин
... рабочие. Образцовые средства измерений предназначены для поверки с их помощью других рабочих средств измерений. Рабочие средства используют для выполнения всех измерений, кроме измерений, связанных с поверкой, т. е. передачей размера единиц величин. ПОНЯТИЕ О ...
Q0 = f ( X 01 , X 02 ,… , X 0m)
Метод используется тогда, когда действительные значения величин, измеряемые поверяемым средством измерений невозможно или трудно определить прямым измерением или когда косвенные измерения более простые или точные.
Например, поверка электрического счетчика активной энергии с помощью образцового ваттметра и секундомера. По показаниям ваттметра определяют значение мощности P0 и поддерживают ее неизменной в течение времени t0, которое в свою очередь определяется по эталонному секундомеру. Тогда действительное значение энергии W0 можно рассчитывать по формуле:
W0 = P0•t0.
При выполнении поверки методом косвенных измерений следует учитывать тот факт, что конечный результат и погрешность косвенного измерения зависит от составляющих погрешностей прямых измерений. Автономная поверка это поверка без применения эталонных средств измерений (СИ).
Она применяется при разработке особо точных СИ, которые невозможно или очень сложно поверить одним из рассмотренных выше методов поверки ввиду отсутствия еще более точных СИ с соответствующими пределами измерении. Суть этой поверки, которая наиболее часто используется для поверки приборов сравнения, заключается в сравнении величин, воспроизводимых отдельными элементами поверяемого СИ с величиной, выбранной в качестве опорной и конструктивно воспроизводимой в самом поверяемом СИ. Например, при поверке m-ной декады потенциометра необходимо убедиться в равенстве падений напряжений на каждой n-ной ступени этой декады. Для этого, выбрав в качестве опорной величины сопротивление первой ступени декады, можно поочередно сравнивать с помощью компаратора падение напряжения на каждой n-ной ступени с падением напряжения на этом сопротивлении. Метод трудоемок, но обладает высокой точностью.
Реализация рассмотренных выше методов поверки осуществляется с помощью способов комплектной и поэлементной поверки.
При комплектной поверке средство измерений поверяют в полном комплекте его составных частей, без нарушения взаимосвязей между ними. Погрешности, которые при этом определяют, рассматривают как погрешности, свойственные поверяемому средству измерений как единому целому. При этом средство измерений находится в условиях, максимально приближенных к реальным условиям эксплуатации, что позволяет в ходе поверки выявить многие, присущие поверяемому средству измерений недостатки: дефекты внутреннего монтажа, неисправности переключающих устройств и т.п. С учетом простоты и хорошей достоверности результатов, комплектной поверке всегда, когда это возможно отдают предпочтение.
В случае невозможности реализации комплектной поверки, ввиду отсутствия эталонных средств измерений, несоответствия их требованиям точности или пределам измерений, применяют поэлементную поверку. Поэлементная поверка средств измерений это поверка, при которой его погрешности определяют по погрешностям отдельных частей. Затем по полученным данным расчетным путем определяют погрешности, свойственные поверяемому средству измерений как единому целому. При этом предполагают, что закономерности взаимодействия отдельных частей средства измерений точно известны, а возможности посторонних влияний на его показания исключены и поддаются точному учету.
Иногда применение поэлементной поверки оказывается единственно возможным. Часто ее используют при поверке сложных СИ, состоящих из компаратора со встроенными в него образцовыми мерами. Следует особо отметить, что по результатам поэлементной поверки, если действительная погрешность превышает допускаемую, то можно непосредственно установить причину неисправности СИ.
Технические измерения
... мкм -- специальные щупы. Рис. 52. Измерение углов угольником. Калибры Калибрами называются средства контроля, служащие для проверки соответствия техническим условиям размеров, формы и взаимного расположения ... один раз в год. Сроки поверки заносят в специальные графики, которые утверждаются руководителем предприятия. Поверку средств измерений проводят в центральных измерительных лабораториях ...
Существенным недостатком поэлементной поверки является ее трудоемкость и сложность реализации по сравнению с комплектной поверкой.
4. Порядок разработки и требования к методикам поверки средств измерения
измерение стандартизация метрологический надзор
Классификация, правила, содержание и порядок создания документов на методики поверки средств измерения установлены инструкцией МИ 2526 — 99 «ГСИ. Нормативные документы на методики поверки средств измерений. Основные положения».
Документы на методики поверки, применяемые в двух или более министерствах (ведомствах), разрабатывают в виде:
- раздела технического описания (ТО), определяющего методику поверки, или инструкции по поверке в составе эксплуатационной документации, устанавливающей методику поверки одного типа средств измерений;
- рекомендации метрологического института, определяющей методику поверки группы средств измерений, объединенных общим признаком и применяемых как непосредственно для поверки, так и для разработки документов по поверке других средств измерений, относящихся к той же группе.
Документы на методики поверки, проводимой в одном министерстве (ведомстве), разрабатывают в виде ведомственных методических указаний; в одной организации (на одном предприятии) — в виде методических указаний предприятия. Разделы технического описания или инструкции на методики поверки средств измерений разрабатывают организации-разработчики средств измерений при подготовке их к испытаниям для утверждения типа или (при пересмотре устаревшего документа на методику поверки) организации-разработчики (изготовители) средств измерений при подготовке их к испытаниям на соответствие утвержденному типу. ГЦИ СИ, органы ГМС при проведении испытаний средств измерений проводят экспериментальную апробацию документов на методики поверки и определяют возможность их применения при серийном производстве и в эксплуатации. Наименование документа на методику поверки состоит из наименования системы (ГСИ), наименования поверяемых средств измерений и наименование объекта регламентации. Документы на методику поверки должны содержать вводную часть, устанавливающую назначение документа, степень его соответствия требованиям международных документов, а также рекомендуемый межповерочный интервал, и разделы, расположенные в следующем порядке:
- операции поверки;
- средства поверки;
- требования безопасности;
- оформление результатов поверки.
Если к квалификации поверителей предъявляют особые требования, после раздела «Средства измерений» в документы на методики поверки включают раздел «Требования к квалификации поверителей». В обоснованных случаях допускается объединять или исключать отдельные разделы. В инструкции МИ 2526-99 установлены требования к содержанию разделов документов на методики поверки средств измерений. Документы на методики поверки могут содержать приложения. В качестве приложений оформляют, например, программу обработки результатов измерений на ЭВМ, форму протокола записи результатов измерений, технические описания вспомогательных устройств и поверочных приспособлений и т. д.
Основы технических измерений
... мм) не привело к изменению числового значения результата измерений. 2. ПОНЯТИЕ ВИДОВ И МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЙ Цель измерения — получение значения этой величины вформе, наиболее удобной ... непостоянным в течение времени ] измерения, например шумовые сигналы); 3) способу получения результатов измерений — абсолютные (измерение, основанное на прямых измерениях величин и (или) использовании значений ...
5. Выбор измерительных средств
При выборе измерительных средств учитывают существующие организационно-технические формы контроля (сплошной или выборочный контроль, приемочный контроль или контроль для управления точностью при изготовлении, контроль ручной, механизированный и автоматический), масштаб производства (единичный, серийный, массовый), конструктивные характеристики измеряемых деталей (габариты, вес, расположение поверхностей, число контролируемых параметров и т.д.), точность изготовления деталей и другие технико-экономические факторы.
Выбор средств и условий измерений, обеспечивающих необходимую точность измерений, чрезвычайно важен для установления соответствия размеров и других параметров изготовленной детали требованиям чертежа (допускам, предельным значениям).
Каждый размер может быть измерен несколькими средствами с различными погрешностями измерения. Эти погрешности зависят от конструкции прибора (инструмента), точности изготовления его частей и сборки, условий настройки и применения и т.д. Измерение любым средством не дает абсолютно точного значения, так как за счет случайных (и неучтенных систематических) ошибок результат измерения несколько отклоняется от «истинного» значения в большую или меньшую сторону. Наибольшее возможное значение этого отклонения называют предельной погрешностью измерения. Погрешность годного прибора не должна превышать установленного предела, что обеспечивается систематической проверкой приборов, надзором за состоянием и использованием измерительной технике, организованным в соответствии с требованиями Государственной системы обеспечения единства измерений (ГСИ).
Предположим, что мы измеряем каким-либо средством годный вал, но с размером, близким к наибольшему предельному. За счет ошибок измерения полученный в результате измерения действительный размер может быть несколько больше (выйдет за границу поля допуска и вал будет забракован) или несколько меньше (вал будет принят).
Измеряя негодный вал, но с размером также близким к наибольшему предельному, мы за счет естественных ошибок измерения может принять вал или забраковать его. Таким образом, из-за погрешности измерения часть годных деталей будет забракована, часть негодных деталей будет принята; в партии принятых изделий будут детали с размерами, выходящими за пределы поля допуска. Применение средства измерения с большей предельной погрешностью приводит к увеличению количества таких деталей (до 5-8 % и более) и выходу размеров за пределы поля допуска (до 0,25 Т и более).
ГОСТ 8.051- 81 устанавливает ряды допускаемых погрешностей измерения. Значение допускаемых погрешностей измерения зависят от величины допуска, т. е. от номинального размера и квалитета (табл. 2.1) и составляют от 20% (для 10-17-го квалитетов) до 30-35% (точные квалитеты) от допуска Т. Допускаемая погрешность измерения определяет наибольшее значение погрешности измерения, при которой размер, полученный в результате измерения, может быть признан действительным.
Метрология — это наука об измерениях, методах и способах достижения установленной точности. Она является основой измерительной техники. Метрология устанавливает единицы физических величин и систем государственных эталонов единиц. На основании метрологических разработок создаются образцовые средства измерений, стандартные методы и средства испытания контроля. В задачу метрологии входит надзор за эксплуатацией средств измерения. Единство измерения и правильность всех средств измерения, используемых в народном хозяйстве нашей страны, обеспечивает Кыргызстандарт. В его ведении находится государственная метрологическая служба, имеющая сеть научно-исследовательских институтов и лабораторий государственного надзора. В нашей стране действуют, метрологическая система мер и Международная система единиц.
Гладкие калибры для контроля цилиндрических поверхностей
... а) калибр-пробка для контроля отверстия; б) калибр-скоба для контроля вала Условия массового и крупносерийного производства контролируются гладкими предельными калибрами. Калибры классифицируются ... длин и углов.2 группа - калибры воспроизводящие границы размеров. Калибры называются измерительными инструментами.3 группа - универсальные средства измерений действительных размеров. К первым относятся ...
При выборе измерительных средств пользуются так называемыми метрологическими (берется от слова «метрология» — наука об измерении) показателями.
К основным показателям относятся: цена деления шкалы, интервал деления шкалы, допускаемая погрешность измерительного средства, пределы измерения и измерительное усилие.
Ценой деления шкалы называется разность значений величин, соответствующих двум соседним отметкам шкалы. Например,- у индикатора часового типа цена деления равна 0,01 мм. Если стрелка прибора переместится от одного деления шкалы до другого, это значит, что измерительный наконечник переместился на 0,01 мм.
Интервал деления шкалы — это расстояние между соседними делениями шкалы. У большинства измерительных средств интервал деления составляет от 1 до 2,5 мм. Чем больше интервал деления на шкале, тем удобнее отсчет по шкале, хотя это обычно ведет к увеличению ее габаритов.
Допускаемой погрешностью измерительного средства называется наибольшая погрешность, при которой измерительное средство может быть допущено к применению. Для каждого вида измерительных средств, выпускаемых отечественными предприятиями, обязательно устанавливается допускаемая погрешность.
При рассмотрении погрешности измерений часто выделяется вариация или нестабильность показаний измерительного средства, под которой понимается разность показаний этого средства при многократных измерениях одной и той же величины.
Пределы измерений измерительного средства — это наибольший и наименьший размеры, которые можно измерить данным средством.
Пределы измерений по шкале — наибольшее и наименьшее значения размера, которые можно отсчитать непосредственно по шкале.
Измерительное усилие — усилие, возникающее в процессе измерения при контакте измерительных поверхностей с контролируемым изделием.
Измерительное средство и приемы его использования в совокупности образуют метод измерения.
По способу получения значений измеряемых величин методы измерений подразделяются на абсолютные и относительные, прямые и косвенные, контактные и бесконтактные.
Абсолютный метод измерений характеризуется определением всей измеряемой величины непосредственно по показаниям измерительного средства. Например, при измерении детали штангенциркулем получили значение размера 25,5 мм.
Относительный (или сравнительный) — это такой метод, при котором определяют отклонение измеряемой величины от известного размера установочной меры или образца. Например, индикатор закрепляют в стойке на плите и устанавливают на нуль по какому-то образцу, а затем измеряют деталь. В этом случае индикатор будет показывать отклонение размера контролируемой детали относительно размера установочного образца.
Контроль размеров деталей с помощью предельных калибров
... калибра-пробки (рис.6). Рис.6 Схема расположения полей допусков калибра-пробки 60Н7 Наибольший размер нового проходного калибра-пробки: ПР max =Dmin +Z+H/2=60,000+0,004+0,005/2=60,0065 мм. Размер калибра-пробки ... 1). Рис.1 Схемы измерения деталей калибрами По назначению предельные калибры делятся на ... калибров рабочего и контролера в пределах допуска на изготовления калибра. Например проходной калибр ...
При прямом методе измеряется непосредственно заданная величина, например, измеряется диаметр вала микрометром.
При косвенном методе измерения искомая величина определяется путем прямых измерений других величин, связанных с искомой определенной зависимостью. Например, для определения диаметра D большого вала его охватывают рулеткой и определяют длину окружности l. А из геометрии известно, что длина окружности l равна рD. Следовательно,
D = l / р
Контактный метод измерения заключается в том, что при измерении происходит соприкосновение поверхностей измеряемого изделия и измерительного средства (например, измерение размера вала штангенциркулем).
При бесконтактном методе измерения поверхности измеряемой детали и измерительного средства не соприкасаются (например, при применении оптических или пневматических измерительных средств).
При оценке годности деталей на производстве иногда пользуются понятием контроля деталей. Под контролем понимается не определение действительного значения размера, а регистрация факта, что размер детали не выходит из пределов допускаемых наибольшего и наименьшего размеров, т. е. из пределов допуска, например, при контроле деталей в условиях серийного и массового производства калибрами
Система передачи точного значения эталона метра заключается в периодическом сравнении размеров плиток более высшего разряда с плитками более низших разрядов и периодической поверке всех измерительных средств на производстве от самых точных до самых грубых. Так, с плитками 1-го разряда периодически сравниваются плитки 2-го разряда, затем с плитками 2-го разряда сравниваются плитки 3-го разряда, с плитками 3-го разряда — плитки 4-го разряда и с плитками 4-го разряда — плитки 5-го разряда.
При помощи плиток периодически, в строго установленные сроки, проверяют все измерительные средства, например, штангенциркули, проверяются плитками 5-го разряда, а более точные измерительные средства проверяются плитками более точных разрядов. Результаты периодических проверок отмечают в карточках (паспортах), которые заводятся на каждый измерительный инструмент и прибор.
Калибрами называют бесшкальные средства измерений, предназначенные для контроля и ограничения отклонений размеров, формы и взаимного расположения поверхностей деталей.
В отличие от измерительных средств, оснащенных шкалами, калибры не определяют числового значения измеряемого параметра, но могут определить годность детали (годная или брак).
В машиностроении применяются предельные калибры, ограничивающие наибольшие и наименьшие предельные размеры деталей, и нормальные калибры, позволяющие судить о годности детали по наличию зазора между ней и калибром.
К нормальным калибрам относятся щупы для проверки зазоров между плоскостями, шаблоны (радиусные, резьбовые и др.), некоторые конусные калибры.
Предельный калибр для контроля годности гладких отверстий называется калибром-пробкой, для контроля годности гладких валов — калибром-скобой. Эти калибры имеют проходную и непроходную стороны (на калибре клеймятся буквы ПР и НЕ).
Деталь считается годной, если под собственной тяжестью проходной калибр проходит (пробка входит в отверстие, скоба «надевается» на вал), а непроходной — не проходит. Поверхности калибров при этом должны быть слегка смазаны.
Таким образом, предельные калибры позволяют рассортировать детали на три группы: 1) годные, 2) брак исправимый, 3) брак неисправимый.
Брак по непроходной стороне (калибр проходит) всегда неисправимый, по проходной (калибр не проходит) — исправимый.
Указанные калибры (скобы) относятся к нерегулируемым и предназначены для контроля определенного размера. Выпускаются также регулируемые скобы, которые можно перестроить для контроля других размеров.
Калибры изготавливают из инструментальных и углеродистых цементируемых сталей; используются и износостойкие твердосплавные калибры.
Калибрами можно контролировать детали с допусками 6-го квалитета (регулируемыми калибрами — 8-го) и грубее. Более точные детали измеряют универсальными измерительными средствами.
По назначению калибры подразделяются на рабочие и контрольные. На предприятиях используются дополнительно приемные калибры.
Рабочие калибры (обозначение Р-ПР и Р-НЕ) применяют рабочие и контролеры ОТК. Приемные (они не изготавливаются специально, а подбираются из изношенных рабочих калибров) — представители заказчика для приемки партии деталей. Контрольными (контркалибрами) называются калибры для контроля калибров. Выпускаются только контркалибры-пробки (для контроля скоб), а рабочие калибры-пробки измеряют при изготовлении универсальными точными средствами. Применяются следующие контрольные калибры: для контроля проходной стороны скобы, для контроля непроходной стороны скобы, для контроля взноса проходной стороны скобы (используются также для настройки регулируемых скоб).
При конструировании предельных калибров соблюдается принцип подобия, в соответствии с которым проходные калибры по форме должны быть аналогами сопрягаемой детали. Длина калибра равна длине сопрягаемой детали.
Непроходные калибры иметь малую измерительную длину и контакт, приближающийся к точечному. Только при соблюдении этого принципа обеспечиваются предельные контуры деталей. Калибры относятся к точным изделиям с малыми допусками (значительно меньше допусков изделий, которые контролируются калибрами).
Допуски калибров и контркалибров установлены стандартами. Для непроходных калибров даны допуски на изготовление (например, для 6-го квалитета в зависимости от измеряемого размера допуски изменяются от 1,2 до 10 мкм), для проходных калибров — допуски на изготовление и допуски на износ калибра.
6. Физико-химические средства измерения
Под физико-химическими средствами измерения в системе Кыргызстандарта принято понимать все измерения, связанные с контролем состава веществ, материалов и изделий. Измерения химического состава веществ могут проводиться самими различными методами, поскольку в измерительном процессе в большинстве случаев измеряется какое-либо свойство материала, а затем состав находят из связи состав-свойство. Таким свойством могут быть механические свойства, электромеханические, тепловые, оптические. Из этого следует, что физико-химические измерения опираются в сути своей на уже рассмотренные виды измерений.
Основной отличительной особенностью физико-химических измерений является важная роль процесса подготовки пробы к анализу. В самом деле, при хранении пробы, при ее транспортировке от места забора к аналитическому прибору и в самом процессе анализа возможны самые разнообразные трансформации состава. К таким трансформациям могут привести изменения температурного режима, изменения влажности, давления. Важным моментом является так называемое влияние третьей компоненты на результат анализа. В химии хорошо известен каталитический эффект — т. е. влияние на скорость химических реакций веществ, не участвующих в химических превращениях, но изменяющих скорость их протекания, а в ряде случаев определяющих конечный результат химической реакции.
По этой причине нельзя отождествлять, например, собственно измерения теплопроводности газов и анализ состава газовых смесей на хроматографе с детектором теплопроводности. То же самое относится к другому распространенному виду физико-химических измерений — масс-спектрометрам. Эти приборы являются средством измерения массы по траектории движения ионов различной массы в магнитном поле.
Указанная особенность физико-химических измерений приводит к двум очень важным моментам. Первое — физико-химические измерения в сути своей используют весь арсенал приборов и методов из других видов измерения. И второе — в физико-химических измерениях очень большое значение имеет стандартизация методики измерений — последовательности действий, включая забор пробы, хранение, транспортировку, подготовку пробы к анализу, получение аналитического сигнала и обработку результатов измерений. В ряде случаев необходимая информация о составе вещества может быть получена только с использованием измерения нескольких свойств, например, массы и теплопроводности или массы и показателя преломления.
Характерным примером важности процесса пробоподготовки в аналитических измерениях является хроматография. Ниже мы рассмотрим более подробно основные принципы создания хроматографов. Здесь укажем, что в измерительной технике хроматографы занимают достойное место среди других приборов. Тем не менее, хроматография не является методом измерения, а скорее есть способ пробоподготовки, позволяющий транспортировать к измерительному устройству различные компоненты смесей веществ в разные моменты времени. В зависимости от типа детектора хроматограф может быть механическим, тепловым, электроизмерительным или оптическим прибором.
Возможность определять состав веществ и материалов по различным свойствам отражается на методах оценки систематических погрешностей. В самом деле, использование различных уравнений измерения для определения одной и той же величины, например концентрации какого-либо компонента в смеси газов, жидкостей или твердых тел позволяет с большей степенью достоверности определять состав вещества.
Все аналитические методы можно разделить по способу подготовки пробы на два класса — элементный анализ, в котором определяется состав вещества по элементам периодической системы, и анализ по компонентам, в котором измеряемые составляющие вещества ни во время подготовки пробы, ни в процессе анализа на элементы не разлагаются.
По физическим свойствам анализируемой среды физико-химические измерения делятся на анализ состава газов, анализ состава жидкостей и анализ состава твердых тел. Особое место в та ком подходе занимает гигрометрия — определение содержания воды в газах в виде паров, в жидкостях в виде капельной влаги и в твердых телах в виде кристаллизационной воды. Основные методы, используемые в физико-химических измерениях можно представить в виде схемы, данной на рис. 9.1.
Еще одной отличительной особенностью физико-химических измерений является разнообразие методов и приборов для определения микроконцентраций и макроконцентраций одного и того же компонента в определенной среде. Под этим термином здесь подразумевается, что в зависимости от относительного содержания компонента в смеси нужно использовать в ряде случаев совершенно разные подходы. По грубым оценкам в газе в 1 см3 содержится приблизительно 2,6Ч1019 частиц. В жидкости и в твердом теле это значение на несколько порядков больше. Соответственно, для решения всевозможных задач измерения содержания определенного вещества во всевозможных смесях необходимо иметь прибор для измерения величин, изменяющихся в 1019-1023 раз. Для большинства компонентов эта задача трудноразрешима. В самом деле для реализации такого анализатора необходимо с одной стороны иметь счетчик отдельных частиц, а с другой стороны иметь средство измерения сверхчистого вещества с уровнем примесей 10-19яю&10-23. Очевидно, что подобные измерения представляют собой совершенно разные задачи и решать их если и возможно, то с использованием совершенно разных подходов. Тем не менее практическая необходимость создания сверхчистых материалов привела к тому, что для ряда конкретных задач подобные методы и приборы были созданы.
Влажность и содержание молекул воды в веществах и материалах являются одним из наиболее важных характеристик состава. Уже указывалось, что влагу необходимо измерять в газах (концентрация паров воды), в смесях жидкостей (собственно содержание молекул воды) и в твердых телах в качестве кристаллизационной влаги, входящей в структуру кристаллов. Соответственно, набор методов и устройств для измерения содержания молекул воды в материалах оказывается весьма разнообразным.
Традиции измерительной техники, опирающиеся на повседневный опыт, привели к тому, что в измерениях влажности сложилась специфическая ситуация, когда в зависимости от влияния количества влаги нате или иные процессы необходимо знать либо абсолютное значение количества влаги в веществе, либо относительное значение, определяемое как процентное отношение реальной влажности вещества к максимально возможной в данных условиях. Если необходимо знать, например, изменение электрических или механических свойств вещества, в этом случае определяющим является абсолютное значение содержания влаги. То же самое относится к содержанию влаги в нефти, в продуктах питания и т. д. В том случае, когда необходимо определить скорость высыхания влажных объектов, комфортность среды обитания человека или метеорологическую обстановку, на первое место выступает отношение реальной влажности, например воздуха, к максимально возможной при данной температуре.
В связи с этим характеристики влажности, а также величины и единицы влажности подразделяются на характеристики влагосостояния и влагосодержания.
В заключение кратко остановимся на методах измерения влажности жидкостей и твердых материалов. Наиболее распространенным является метод высушивания или выпаривания влаги из вещества с последующим взвешиванием. Обычно пробу высушивают до тех пор, пока не перестанет изменяться ее вес. При этом, естественно, делается два допущения. Первое — что вся сортированная и химически связанная влага при выбранном режиме выпаривания улетучивается. И второе — что вместе с влагой не испарится никакой другой компонент. Очевидно, что во многих случаях гарантировать корректность выполнения процедур выпаривания очень сложно.
Другим универсальным методом измерения влажности жидких и твердых тел является метод, когда влага из них переходит в газовую фазу в каком-либо замкнутом объеме. В этом случае стандартизуют методику подготовки пробы, а измерения ведут одним из упомянутых типов гигрометров, предназначенных для измерений влаги в газовой фазе. С целью получения надежных результатов такие устройства калибруют по стандартным образцам влажности.
Заключение
В заключение хотелось бы подвести итог. Средствами измерений называют применяемые при измерениях технические средства, имеющие нормированные метрологические свойства. В этом определении основную смысловую нагрузку, вскрывающую метрологическую суть средств измерений (СИ), несут слова «нормированные метрологические свойства». Наличие нормированных метрологических свойств означает, во-первых, что средство измерений способно хранить или воспроизводить единицу (или шкалу) измеряемой величины, и, во-вторых, размер этой единицы остается неизменным в течение определенного времени.
Если бы размер единицы был нестабильным, нельзя было бы гарантировать требуемую точность результата измерений.
Отсюда следуют три вывода:
- измерять можно лишь тогда, когда техническое средство, предназначенное для этой цели, способно хранить единицу, достаточно стабильную (неизменную во времени) по размеру;
- техническое средство непосредственно после изготовления еще не является средством измерения;
- оно становится таковым только после передачи ему единицы от другого, более точного средства измерений (эта операция называется калибровкой);
— необходимо периодически контролировать размер единицы, хранимый средством измерения, и при необходимости восстанавливать его прежнее значение путем проведения новой калибровки.
Список литературы
[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/kursovaya/poverka/
1.Димов Ю.В. метрология, стандартизация и сертификация. Учебник для вузов. 2-е изд. — СПб.: Питер, 2006.
2.Метрология, стандартизация и сертификация: Учебник/Ю.И. Борисов, А.С. Сигов и др.; Под ред. А.С. Сигова. — М. Форум: Инфра-М, 2005.
3.Руководство по выражению неопределенности измерения. — ВНИИМ, С-Пб.: 2005.
4.Управление качеством: учебник / Ильенкова Н. Д Мхитарян В. С Ягудин С. Ю Воронина Э. М.; под ред. С. Д. Ильенковой. — 2-е изд перераб. и доп. — М.: ЮНИТИ, 2004. — 334 с.
5. Крылова, Галина Дмитриевна. Основы стандартизации, сертификации, метрологии: Учебник для вузов. — 3-е изд перераб. и доп. — М.: ЮНИТИ, 2003. — 671с.
6. Лифиц И.М. «Основы стандартизации, метрологии, сертификации»: Учебник — М.: Юрайт, 1999. — 285 с
7. Мазур, Иван Иванович. Управление качеством: Учеб. пособие для вузов
8.Крылова Г.Д. Основы стандартизации, сертификации, метрологии: Учебник для вузов. — М.: ЮНИТИ, 2003.
9.Сергеев А.Г. Метрология. Стандартизация. Сертификация: учеб. пособие для вузов. — М.: Логос, 2005.
10.Лифиц И. М. Стандартизация, метрология и сертификация. — М.: ЮРАЙТ, 2004.
Николаева М. А. Оценка и подтверждение соответствия продукции и услуг. — М.: ОЦПКРТ, 2003.
11. Закон КР от 2004 «О техническом регулировании».
12.Елиферов В.Г. Управление качеством/сказки, мифы и проза жизни.- М.: Вершина, 2006. — с.65-79
13.Стандартизация и управление качеством продукции. В.А. Швандара. Москва 2000 ЮНИТИ
14.Мишин В.Н. Управление качеством. — М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2000.- 303с.
15.Журнал «Стандарты и качество» — М., 2001, №3, с.74-78
16.М.Г.Миронов «Управление качеством»: учеб. Пособие.- М.: ТК Велби, Изд-во Проспект, 2006.-288с.
17.Мазур И.И., Шапиро В.Д. Управление качеством.- М.: Высшая школа, 2003.- 334с.
18.Робертсон Б. Лекции по управлению качеством. Служба качества // Стандарты и качество. — 1998 — №2 — с. 82-85
