Выполнение измерений
Однозначную меру (концевая мера длины, гиря, образцовый резистор) или блок мер измеряют методом непосредственной оценки. Разность результатов измерений и номинальных значений измеряемых мер или блоков может рассматриваться как оценка погрешности измерения в случае, если можно пренебречь погрешностями измеряемых мер и воздействием на меры влияющих величин (считаем что составляющая погрешности "условий", вызывающая изменение измеряемой меры практически отсутствует.)
Сравнительные измерения одной и той же физической величины с использованием разных МВИ (испытуемой МВИ и "точной" МВИ) реализуют, например, применяя две подобные МВИ, которые заведомо отличаются погрешностями используемых средств измерений: измерительные головки на стойке (индикатор часового типа и измерительная головка); или накладные средства измерений (штангенциркуль и рычажный микрометр). Возможны и другие варианты выбора конкурирующих МВИ. Оценкой искомой погрешности в таком случае можно считать разность результатов измерений, полученных при использовании разных МВИ.
Для сравнительного анализа погрешностей массивов (серий) измерений одной и той же физической величины достаточно получить две неравнорассеянные серии. Каждую серию результатов измерений получают путем многократных наблюдений при измерении одной и той же физической величины. При этом серию измерений прекращают при n < 10, если результаты в ней практически неразличимы и продолжают до n > (20…30), если результаты измерений заметно различаются. Полученные массивы результатов измерений используют для построения и анализа точечных диаграмм и статистического анализа результатов измерений.
Серия измерений одной физической величинывключает результаты, полученные с помощью одной МВИ в стабильных условиях одним оператором. Для получения разных серий измерения должны отличаться использованием различных МВИ, кроме того, серии могут быть выполнены разными операторами или при разных (постоянных или изменяющихся) условиях измерений.
Анализ каждой отдельной серии результатов измерений включает оценки полных размахов R' и оценки тенденций изменения результатов. При наличии явно выраженной тенденции на диаграмму наносят аппроксимирующую линию и дают качественную и количественную оценки тенденций изменения результатов измерений по каждой из серий. Дополнительно оценивают размах R отклонений результатов от аппроксимирующей линии, алгебраически складывая максимальные верхнее и нижнее отклонения (оценка случайной составляющей погрешности измерений в серии).
Сравнительный анализ результатов нескольких серий измерений одной физической величины включает сопоставление оценок размахов R'i, Ri и оценок наличия и вида тенденций изменения результатов измерений по каждой из серий. Для более грубой МВИ кроме размахов R'i желательно также определить значение оценки среднего квадратического отклонения результатов от среднего значения или от аппроксимирующей
~
линии s.
Оформление результатов работы
Все применяемые в работе МВИ должны быть описаны. Краткое (неполное) описание методики выполнения измерений должно включать характеристики вида и метода измерений, наименование применяемых средств измерений и их основные номинальные метрологические характеристики. При необходимости описание дополняется схемой измерения.
Пример краткой характеристики методики выполнения измерений:
МВИ1 – измерение диаметра D цилиндрического отверстия нутромером индикаторным с настройкой по концевым мерам с принадлежностями – измерение прямое, абсолютное, многократное, статическое, осуществлялось методом сравнения с мерой, метод дифференциальный, реализуемый как метод замещения.
Средства измерений: Нутромер индикаторный с пределами измерений от 18 мм до 50 мм, цена деления 0,01 мм. Меры длины концевые плоскопараллельные, набор N 1, класс точности 2 и принадлежности к ним.
Результаты измерений каждой из "точных" величин (концевая мера длины, блок мер и т.д.) с использованием одной МВИ оформляют в виде отдельной строки табл.1.
Отличие результата измерений от номинального значения точной меры может рассматриваться как оценка погрешности измерения, если погрешности мер и погрешности из-за воздействия на измеряемые меры влияющих величин можно считать пренебрежимо малыми по сравнению с оцениваемой погрешностью измерения.
Таблица 1
ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ "ТОЧНЫХ" МЕР
| Используемые меры | Результаты исследований | |||
| Наименование | Номинальное значение меры ("блока мер") | МВИ № | Результаты измерений | Оценка погрешности |
| Меры массы однозначные (гири) | 100 г | МВИ 2 | 99,998 г | 0,002 г |
| Концевые угловые меры | 30о | МВИ 3 | 30о02' | 2' |
Примечание: Погрешностями использованных мер и погрешностями воздействия на меры влияющих величин пренебрегаем как ничтожно малыми.
При выполнении сравнительных измерений одной и той же физической величины с использованием разных МВИ результат оформляют в виде отдельной строки табл.2. Значение погрешности измерений более грубой МВИ оценивают по разности полученных "грубых" и "точных" результатов измерений.
Таблица 2
РЕЗУЛЬТАТЫИЗМЕРЕНИЙ ФИЗИЧЕСКОЙ ВЕЛИЧИНЫС ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДВУХ МВИ
| Измеряемая величина | Результаты измерений при использовании | Оценка погрешности исследуемой МВИ | |
| Исследуемой МВИ № | "точной" МВИ № | ||
| Масса детали | МВИ 4 126,5 г | МВИ 5 126,280 г | 0,220 г |
| Плоский угол | ………………… | …………………. | ………………. |
Массивы результатов, полученные при измерениях одной физической величины с использованием двух МВИ приводят в табл. 3.
Таблица 3
МНОГОКРАТНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ ФИЗИЧЕСКОЙ ВЕЛИЧИНЫС ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МВИ 6 и МВИ 7
| При измерении с использованием | Результаты исследований, мм | |||||||||
| Х1 | Х2 | Х3 | Х4 | Х5 | Х6 | Х7 | Х8 | Х9 | Х10 | |
| МВИ 6 | 20.100 | 20.102 | 20.096 | 20.102 | 20.096 | 20.102 | 20.096 | 20.099 | 20.098 | 20.101 |
| МВИ 7 | 20.103 | 20.102 | 20.101 | 20.107 | 20.123 | 20.082 | 20.108 | 20.101 | 20.110 | 20.107 |
| Разность результатов | 0,003 | - 0,005 | 0,005 | - 0,027 | 0,020 | - 0,012 | - 0,002 | - 0,012 | - 0,006 |
Продолжение таблицы 3
| При измерении с использованием | Результаты исследований, мм | |||||||||
| Х11 | Х12 | Х13 | Х14 | Х15 | Х16 | Х17 | Х18 | Х19 | Х20 | |
| МВИ 6 | 20.099 | 20.101 | 20.101 | 20.100 | 20.097 | 20.101 | 20.100 | 20.103 | 20.100 | 20.099 |
| МВИ 7 | 20.109 | 20.108 | 20.109 | 20.102 | 20.089 | 20.101 | 20.112 | 20.110 | 20.111 | 20.104 |
| Разность результатов | - 0,010 | - 0,007 | - 0,008 | - 0,002 | 0.008 | - 0,012 | - 0,007 | - 0,011 | - 0,005 |
Окончание таблицы 3
| При измерении с использованием | Результаты исследований, мм | |||||||||
| Х21 | Х22 | Х23 | Х24 | Х25 | Х26 | Х27 | Х28 | Х29 | Х30 | |
| МВИ 6 | 20.101 | 20.100 | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- | -- |
| МВИ 7 | 20.103 | 20.104 | 20.105 | 20.105 | 20.094 | 20.120 | 20.089 | 20.106 | 20.097 | 20.121 |
| Разность результатов | - 0,002 | -0,004 |
Для применения графо-аналитического метода оценки полученные результаты серий представляют в виде двух точечных диаграмм в одной системе координат (рис. 6). Результаты сравнительного анализа массивов наблюдений представляют в произвольной форме, отмечая наличие систематических погрешностей и по возможности указывая числовые оценки размахов, средних значений и значений средних квадратических отклонений случайных погрешностей.
 | |||
 | |||
Х * *
МВИ2 * * * *
* * * R’ МВИ2
* * * R МВИ2 *
* * *
+ + + + + + + + + + + + + +
МВИ 1
 |
n
Рис. 7. Пример объединения двух точечных диаграмм
Анализ двух серий измерений (по данным рис. 6):
Из результатов измерений следует, что тенденция изменения и размах результатов при использовании МВИ1 практически отсутствуют (R’ МВИ1 = 0.007 мм » 0). В результатах второй серии измерений (при использовании МВИ 2) наблюдается прогрессирующая тенденция, которая представлена на диаграмме аппроксимирующей прямой. Общий размах результатов R’ МВИ2 = 0,066 мм, размах частично исправленных результатов (исключено влияние систематической составляющей) R МВИ2 = 0,048 мм
D max МВИ2 = Х max МВИ2 – Х МВИ1 = 0,127 мм,
~ ______________
s = Ö [1/(n – 1)]×åe i 2 = 0,010 мм.