Лаба №1 ОТИ



МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего образования

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ АЭРОКОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ»

КАФЕДРА МЕТРОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ИННОВАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ











Лабораторная работа №1
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОВЕРКИ И РАСЧЕТА ВАРИАЦИИ РЫЧАЖНЫХ ВЕСОВ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ
ПО ОБЩЕЙ ТЕОРИИ ИЗМЕРЕНИЙ






















Санкт-Петербург
2018

Цель работы: ознакомление с методами поверки средств измерений (СИ); изучение принципа действия рычажных весов и его нормируемых метрологических характеристик, приобретение навыков поверки, обработки результатов измерения и оценивание основной погрешности поверяемых СИ, а так же определение класса точности СИ в соответствии с ГОСТ 24104 -2001.
Теоретический материал:
В настоящем методическом пособии применяются следующие термины с соответствующими определениями: 1) наименьший предел взвешивания (НмПВ), наибольший предел взвешивания (НПВ): Границы диапазона измерений. 2) цена деления d: Разность значений массы, соответствующих двум соседним отметкам шкалы весов с аналоговым отсчетным устройством, или значение массы, соответствующее дискретности отсчета цифровых весов. 3) цена поверочного деления e: Условная величина, выраженная в единицах массы, используемая при классификации весов и нормировании требований к ним. 4) число поверочных делений n: Значение НПВ/e.
Весы подразделяют на классы точности (в соответствии с ГОСТ 24104 -2001):

- специальный ;
- высокий ;
- средний .
Значение d в единицах массы должно соответствовать члену ряда 110а, 210а, 510а, где а целое число.

Значение е должно удовлетворять одному из следующих требований:
- для весов любого класса точности е = d;
- для весов специального и высокого классов точности е = 2d, е = 5d, е= 10d (допускается e = 20d, е = 50d, е = 100d, е = 200d, е = 500d, е = 1000с? для весов специального класса точности, у которых е не более 0,1 мг). При этом значение е в единицах должно соответствовать члену ряда 110а;
для весов, не имеющих отсчетных устройств, значение е в единицах массы должно соответствовать члену ряда 110й, 2-10й, 5-10й.
Таблица 1. Критерии оценки класса точности ( по ГОСТ 24104 -2001)

Класс точности
е
п
НмПВ

Специальный
Любое
50000 и более
100d

Высокий
До 50 мг включ.
Св. 50 мг
От 100 до 100000 включ.
От 5000 до 100000 включ.
20 d
50 d

Средний
До 2 г включ.
Св.2г
От 100 до 10000 включ.
От 500 до 10000 включ.
20 d
20d


Для весов с несколькими значениями цены деления и соответствующими им несколькими поддиапазонами измерений для каждого i-го поддиапазона должны выполняться следующие требования:
- значения цены деления di цены поверочного деления еi, числа поверочных делений ni
- значение наибольшего предела взвешивания НПВ(. должно быть равно значению наименьшего предела взвешивания для (/ + 1) поддиапазона НмПВi+1 (е i+1 > ei);
- значение НмПВ;
- значение НПВi / е i+1 должно быть не менее 50000 для весов специального класса точности, 5000 для весов высокого класса точности, 500 для весов среднего класса точности.

Погрешность весов в диапазоне измерений по абсолютному значению не должна превышать пределов допускаемой погрешности, приведенных в таблице 2.
Таблица 2.
Интервалы взвешивания для весов класса точности
Пределы допускаемой погрешности

специального
высокого
среднего
при первичной поверке
в эксплуатации

До 50000 е включ.
Св. 50000 е до
200000 е включ.
Св. 200000 е
До 5000 е включ.
Св. 5000 е до
20000 е включ.
Св. 20000 е
До 500 е включ.
Св. 500 е до
2000 е включ.
Св. 2000 е
±0,5е
± 1,0е
± 1,5е
± 1,0е
±2,0е
±3,0е


Погрешность весов с несколькими значениями цены деления в каждом из соответствующих им поддиапазонов измерений не должна превышать по абсолютному значению пределов допускаемой погрешности, указанных в таблице 2.
В весах с устройствами компенсации или выборки массы тары погрешность после компенсации или выборки массы тары по абсолютному значению не должна превышать пределов допускаемой погрешности, указанных в таблице 2, в интервалах взвешивания для массы нетто.

1. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
Поверка – определение метрологическим органом погрешностей СИ и установление его пригодности к применению. Перед выполнением работы необходимо ознакомиться с общими методами поверки СИ. Объектом поверки является рычажные весы ВТ-200.
Весы технические ВТ - 200 (в дальнейшем - весы) предназначены для взвешивания химикатов и других веществ в контрольно - аналитических и других лабораториях. Весы предназначены для применения в аптеках и лабораториях
Номинальные метрологические характеристики (прибор) см. в табл.3

Принцип работы
Принцип действия - уравновешивание силы тяжести (массы) взвешиваемого груза массой соответствующей гири.
Нормальная работа весов осуществляется при вертикальном положении основной стойки 1. Для этого на ней укреплен отвес 2, а две передние ножки основания снабжены уравнительными винтами 3.
Рычажные весы имеют специальное устройство – арретир 4, позволяющий лишь на время измерения поднимать опорную пластину с коромыслом 5 и чашками 6. Во время хранения весы должны быть арретированы. Поворачивать ручку арретира следует плавно, не допуская резких колебаний коромысла и чашек.
Для измерения массы на одну чашку уравновешенных весов помещают исследуемое тело, а на другую – гири с разновесками 7 до тех пор, пока стрелка 8 не станет, как можно более точно, указывать на центральную риску шкалы 9.
Искомая масса тела получается равной суммарной массе всех гирь и разновесок, помещенных на другую чашку весов.

[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
2. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Перед выполнением работы необходимо пройти инструктаж по технике безопасности и расписаться в соответствующем журнале. Поверка методом прямого измерения поверяемым прибором величины, воспроизводимой образцовой мерой.
2. Выполнение работы.
2.1. Необходимо уровнять весы.





2.2. На одну из чаш весов необходимо поместить экспериментальный предмет, а на вторую чашу – эталонные гирьки.




2.3. Сравнить показания на весах.


3. Определить погрешность при измерении массы с помощью гирь «Комплекта Г-4.211.10», а также с помощью набора образцов, выполненных из одной заготовки. Определение погрешности прибора с помощью стандартных образцов.


3. ПРОВЕДЕНИЕ ПОВЕРКИ
3.1. Внешний осмотр
При внешнем осмотре должно быть установлено соответствие весов следующим требованиям:
качество покрытий, вид и нанесение шкал, маркировка, комплектность, расположение указателя относительно плоскости шкалы должны соответствовать требованиям ГОСТ 24104-2001;
одноименные детали, навешиваемые на разные плечи коромысла, должны быть отмечены соответствующими знаками (цифры, точки и др.);
на одноименные детали весов 4 класса соответствующие отметки допускается не наносить;
на поверхности коромысла и рабочих поверхностях призм и подушек не должно быть трещин, сколов, раковин, следов коррозии;
справа и слева от крайних отметок шкалы должны быть нанесены дополнительные отметки; в весах с оптическим отсчетным устройством должно быть не менее 5 отметок, в весах с визуальным отсчетным устройством - не менее 2 отметок.

3.2 Опробирование
3.2.1. При опробовании весы приводят в рабочее состояние. Отметки шкалы должны быть параллельны нулевой отметке на шкале. На шкале должна быть видна часть, содержащая не менее двух числовых отметок. Изображение шкалы на должно оставаться четким во всем диапазоне взвешивания.
3.2.2. При опробовании проверяют качество регулировки нониусного и делительного устройств. Нониусное и делительное устройства весов должны быть отрегулированы правильно; в весах с цифровым отсчетом полный оборот диска делительного устройства должен соответствовать изменению отсчета по оптической шкале на одно деление; при наличии нониусного отсчетного устройства при совпадении нулевой отметки нониусного устройства с нулевой отметкой отсчетной шкалы последняя отметка нониусного устройства должна совпадать с 9-й (19-й и т.д.) отметкой отсчетной шкалы.
3.2.3. При опробовании проверяют работу у механизма корректировки нуля. Механизм должен обеспечивать плавное перемещение индекса относительно нулевой отметки шкалы в обе стороны в соответствии с требованиями ГОСТ 24104-80.
3.2.4. При опробовании проверяют работу изолирующего и арретирующего устройств. Изолир должен быть отрегулирован так, чтобы отделение призм от подушек и обратная их посадка происходили плавно, легко, без толчков и ударов призм по подушкам. В изолированном состоянии просвет между призмами и подушками должен быть одинаковым по всей длине. Изолир, поднятый в верхнее положение, должен надежно его сохранять. Арретиры чашек должны лишь касаться их, но не упираться в них.
3.4.5.4. Погрешность взвешивания при любых включениях встроенных гирь определяют в соответствии с требованиями п. 3.4.4.3. Расчет погрешности проводят по формуле
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]. (18)
Погрешность взвешивания при любых включениях встроенных гирь весов образцовых и общего назначения не должна превышать допускаемой погрешности, указанной в ГОСТ 24104-80 для весов общего назначения.
3.4.11. Определение метрологических характеристик равноплечих весов общего назначения 4-го класса есы с подвешенными серьгами и чашкой устанавливают по уровню или отвесу. Если серьги или чашки не имеют отметок о принадлежности к определенному плечу, то их меняют местами; положение равновесия должно сохраняться. Положение равновесия весов должно сохраниться и после трехкратного включения и выключения весов и после передвижения призм по подушкам из одного крайнего положения в другое. Если равновесие не сохраняется, то на соответствующую чашку добавляют гирю-допуск, положение равновесия при этом должно восстановиться или указатель должен отклониться в противоположную сторону. Для определения чувствительности весов на одну из чашек помещают гирю-допуск, при этом указатель равновесия должен изменить свое положение не менее чем на одно деление. Если весы не имеют шкалы, то при добавлении гири-допуска указатель должен стать видимым не менее чем на половину своей длины (за длину указателя принимают расстояние от его верхнего конца до опорной призмы). Масса гири-допуска не должна превышать значений: 0,5 [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ] - при первичной поверке и 1 [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ] - при периодической поверке. Масса гири-допуска для ручных весов не должна превышать значений, приведенных в табл. 2.
3.3 Расчет критериев статистической оценки измерений на весах
Среднее квадратическое отклонение дает абсолютную оценку меры разброса. Поэтому чтобы понять, насколько разброс велик относительно самих значений (т.е. независимо от их масштаба), требуется относительный показатель. Такой показатель называется коэффициентом вариации и рассчитывается по следующей формуле:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ][ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]

Коэффициент вариации измеряется в процентах (если умножить на 100%). По этому показателю можно сравнивать [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] самых разных явлений независимо от их масштаба и единиц измерения. Данный факт и делает коэффициент вариации столь популярным.
В статистике принято, что, если значение коэффициента вариации менее 33%, то совокупность считается однородной, если больше 33%, то – неоднородной. Мне здесь трудно что-то прокомментировать. Не знаю, кто и почему так определил, но это считается аксиомой.
По этим данным рассчитаем различные показатели вариации.
Для примера рассмотрим таблицу с полученными измерениями
№ Измерения
Результат

1
12

2
9

3
9

4
16

5
12

6
10

7
7


[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Как видно, среднее линейное и среднеквадратичное отклонение дают похожие значения степени вариации данных. Дисперсия – это сигма в квадрате, поэтому она всегда будет относительно большим числом, что, собственно, ни о чем не говорит. Размах вариации – это разница между крайними значениями и может говорить о многом.
Подведем некоторые итоги.
Вариация показателя отражает изменчивость процесса или явления. Ее степень может измеряться с помощью нескольких показателей.























1. Размах вариации – разница между максимумом и минимумом. Отражает диапазон возможных значений. 2. Среднее линейное отклонение – отражает среднее из абсолютных (по модулю) отклонений всех значений анализируемой совокупности от их средней величины. 3. Дисперсия – средний квадрат отклонений. 4. Среднеквадратичное отклонение – корень из дисперсии (среднего квадрата отклонений). 5. Коэффициент вариации – наиболее универсальный показатель, отражающий степень разброса значений независимо от их масштаба и единиц измерения. Коэффициент вариации измеряется в процентах и может быть использован для сравнения вариации различных процессов и явлений.
Таким образом, в статистическом анализе существует система показателей, отражающих однородность явлений и устойчивость процессов. Часто показатели вариации не имеют самостоятельного смысла и используются для дальнейшего анализа данных (расчет [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и др.). Исключением является коэффициент вариации, который характеризует однородность данных, что является ценной статистической характеристикой.
Про дисперсию можно много чего еще рассказать. Например, у нее есть [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. Но на сегодня все. До скорых встреч.
Таблица 4. Масса гири-допуска для ручных весов не должна превышать значений.





Масса гири-допуска (в мг) для определения

Наибольший предел взвешивания (НПВ) весов, г
чувствительности и непостоянства показаний без нагрузки
чувствительности, размаха показаний и погрешности от неравноплечести при НПВ

100
10
50

50
10
50

20
5
20

5
5
10

1
5
5




4. ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА
Оформить отчет в соответствии с требованиями нормоконтроля. В отчете должны быть приведены таблица номинальных метрологических характеристик используемого СИ, функциональная схема толщиномера, формулы, таблицы результатов эксперимента и расчета, заключение, библиографический список.
В отчете должна содержаться таблица по результатам взвешивания гребнеки электронной и кронштейна металлического.
№ измерения
Масса Гребенки, мг
Масса кронштейна, мг

1



2



3



4



5



.



10



После проведения измерений, необходимо рассчитать следующие параметры весов:
Класс точности весов
Погрешность
Дисперсию
Степень вариации
Среднеквадратичное отклонение


5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
На основе нашей информации из методички
1) Что необходимо сделать на рычажных весах перед взвешиванием?
2) Какая физическая величина определяется с помощью рычажных весов?
3) Сколько существует методов учета ошибки взвешивания из-за неравноплечности весов?
4) Что такое рычажные весы?
5) Как проводиться поверка рычажных весов?



ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Наименование характеристики
Значение характеристики

Пределы допускаемой абсолютной погрешности, размах показаний и чувствительность при НПВ, г
±0,030

Чувствительность и непостоянство показаний ненагруженных весов, г
0,015

Диапазон рабочих температур, °С,
от 10 до 35

Средний срок службы, лет
5

Масса, кг, не более
1,5

Габаритные размеры, мм, не более
325x340x105











13PAGE \* MERGEFORMAT14215



I

шшшш

II

III



{ђ Заголовок 1{ђ Заголовок 2{ђ Заголовок 3{ђ Заголовок 4{ђ Заголовок 515

Приложенные файлы

  • doc 9619978
    Размер файла: 1 MB Загрузок: 0

Добавить комментарий