Лінійні вимірювання

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Форма звіту
П. І. Б., курс, група
Лабораторна робота В-1. "Лінійні вимірювання".
Обладнання: мікрометр, штангенциркуль, набір тел.
Мета роботи: ознайомлення з методами вимірювань - лінійних розмірів: визначення довірчих інтервалів.

Зміст роботи:
1.C допомогою мікрометра визначити площу поверхні металевого бруска. Обчислити середнє значення площі S і довірчий інтервал S при довірчій ймовірності Р = 0.95;
2. Визначити з допомогою штангенциркуля об'єм тіла. Обчислити середнє значення об'єму V і довірчий інтервал при довірчій ймовірності Р == 0.95.
Результати роботи представити у вигляді звіту, де у вступній частині наведено опису вимірювальних приладів і виведення формул, необхідних для розрахунків довірчих інтервалів.
Приклади заповнення таблиць
Упр. № 1. Визначення параметрів циліндра за допомогою штангенциркуля.
ц.д. штангенциркуля = 0,05 мм.

а i, мм
(A i - )
(A i - ) 2
, Мм

2
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
а ср = =
Допустима помилка штангенциркуля дорівнює ціні поділки шкали ноніуса.
ц.д. = 0.05мм
Упр. № 2

Визначення параметрів паралелепіпеда c допомогою мікрометра.

№ №
а i, мм
(A i - )
(A i - ) 2
, Мм

2
мм


11
22
23
24
25
26
27
28
29
210
а ср = = з сер =
ц.д. мікрометра = 0.01мм
Похибка свідчень застосовуваного в даній роботі мікрометра дорівнює 0.004 мм

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № B-1.
OIIPЕДЕЛЕНІE ЛІНІЙНИХ РОЗМІРІВ.
Мета роботи: вивчити деякі методи лінійних вимірювань, визначити розміри запропонованих деталей.
Введення. Лінійні вимірювання - визначення відстаней між заданими точками, визначення розмірів елементів різних споруд, деталей (при необхідності вимірювання площ, обсягів) - застосовуються в багатьох галузях науки і техніки. Будь-яке вимірювання полягає у встановленні чисельного співвідношення між величиною вимірюваного об'єкта і величиною еталона, що відтворює одиницю виміру.
XI Генеральна конференція з мір та ваг в I960 році прийняла як еталона одиниці довжини метр, виражений в довжинах світлових хвиль помаранчевої лінії спектру криптону-86; відповідної переходу між рівнями 2Р 10 і
5 d 5 цього атома. Метр - довжина, що дорівнює 1650763,73 довжин хвиль у вакуумі випромінювання, що відповідає переходу між рівнями 2Р 10 і 5 d 5 атома криптону-86. При дотриманні умов експлуатації комплексу апаратури, що входить до складу державного еталона метра, одиниця довжини відтворюється і передається з середньою квадратичною похибкою, що не перевищує 3 • 10 -8 м (ГОСТ 8.020-72).
Основне метрологічне призначення будь-якого еталону - збереження єдності заходів і, отже, значення одиниці від еталона надсилатиметься з необхідною точністю приймаються в різних областях людської діяльності вимірювальним заходам і приладів. Для виконання цього завдання створюється ряд вторинних еталонів, точність яких завжди трохи нижче точності первинного еталона, проте їх роль у зберіганні і передачі одиниць виміру дуже велика. З метрологічного призначенням вторинні еталони поділяються на:
- Еталони-копії - замінюють первинний еталон при передачі одиниць іншим
вторинним еталонам;
- Еталони-свідки - призначені для спостереження за збереженням
первинного еталона і зберігаються у спільних з ним умовах;
- Робочі еталони - призначені для поточних метрологічних робіт з
передачі одиниці вимірювання зразковим і робочим (вищої точності)
засобам вимірювань.

Засоби вимірювань - технічні засоби, необхідні для здійснення вимірювань. Основні види засобів вимірювань: міра - пристрій служить для відтворення одного або декількох відомих значень величини; набір заходів - сукупність заходів, що застосовуються як окремо так і в різних поєднаннях з метою відтворення ряду значень величини в певних межах; вимірювальний прилад - пристрій, в якому вимірювана величина перетворюється в показання або сигнал пропорційний вимірюваній величині або пов'язаний з нею іншого функціонального залежністю; вимірювальна установка - сукупність заходів, вимірювальних приладів, допоміжних пристроїв, об'єднаних в єдине ціле загальною схемою і методом, призначена для вимірювання однієї або декількох величин.
Схема, що встановлює супідрядність еталона, зразкових і робочих засобів вимірювання, представлена ​​на рис.1.
Прикладом зразкових у одних і робочих мір довжини в інших випадку є обмірні плитки (плитки Йогансона) - плоськопараллельниє кінцеві міри довжини у формі плиток, виготовлені з інструментальної легованої сталі з високою точністю; робочий розмір їх визначається відстанню між двома паралельними вимірювальними площинах. Розміри плиток піддаються вимірюванню безпосередньо в довжинах хвиль з дуже високою точністю (до 5 * 10 -8 м) і тому велике число операцій по градуюванні і повірку приладів проводиться з їх допомогою. Плитки мають дуже корисним для їх практичного застосування властивістю - прітіраемостью, тобто здатністю міцно зчіплюється між собою вимірювальними поверхнями (розмір блока з кількох плиток практично дорівнює сумі розмірів окремих плиток, що входять до блоку). Найбільшого поширення отримав набір плиток від I до 100 мм. По величинам допусків на виготовлення плитки розділені на п'ять класів точності (наприклад, допустимі відхилення плиток до 10 складають: + 0,0001 мм - нульовий клас; + 0,0025 мм - четвертий клас). Застосування плиток в якості зразкових мір передбачається повірочними схемами відповідних ГОСТів. (ГОСТ 9038-59).
Методи та прилади для вимірювання лінійних розмірів. Методи вимірювання та застосовуються прилади вибирають, враховуючи такі чинники:
- Розміри вимірюваного об'єкта;
- Характер (особливості) об'єкта;
- Необхідна точність результату.
Діапазон вимірюваних в сучасній фізиці відстаней величезний (від 10 -15 до 10 26 м). Природно, що методи і засоби вимірювань, що застосовуються в різних частинах цього діапазону, різні. Наприклад, діаметр атомних ядер (~ 10 -15 м) визначають з ефективного перетину розсіювання нейтронів. Розміри великих молекул, а також період кристалічної решітки (~ 10 -10 м) вимірюються за допомогою електронного мікроскопа або по інтерференційних картин розсіювання коротких електромагнітних хвиль (нейтроно-, електронно-та рентгенографія).

Оптична інтерференція дозволяє виміряти відстані від 10 -8 до 10 -4 м. Розміри від 10 -6 м (I мкм - мікрон) до 10 -3 м можуть бути виміряні за допомогою оптичного мікроскопа. Вимірювання довжин в області великих значень (> 10 -3 м) проводиться методом тріангуляції (тобто зводиться до вимірювання кутів).
У даній роботі розглядаються найпростіші методи лінійних вимірювань, що використовуються в машинобудуванні.
Всі методи лінійних вимірів можна розділити (за різними ознаками) на такі види:
- Методи безпосередньої оцінки і методи порівняння;
- Контактні і безконтактні.
У контактному методі вимірювальні поверхні приладу стосуються поверхонь об'єкта (штангенциркуль, мікрометр). Безконтактні вимірювання можна проводити за допомогою мікроскопа або спеціальних проекторів. Методи безпосередньої оцінки дозволяють визначити значення всієї вимірюваної величини (вимірювальна лінійка, мікрометричний гвинт). Методи порівняння дають можливість визначити відхилення вимірюваної величини від заданого розміру. Прикладом такого вимірювального пристрою є штангенциркуль, в якому реалізується метод ноніуса. Другий приклад - стрілочний індикатор, який використовується в поєднанні з вимірювальними плитками.
Метод лінійного ноніуса. Ноніусом називають невелику лінійку, яка може переміщатися вздовж основного масштабу. На ноніуса нанесено деяке число n поділок; ціна розподілу ноніуса знаходиться в певному співвідношенні до ціни ділення масштабу ; частіше за все, загальна довжина n поділок ноніуcа дорівнює довжині n-1   ділень масштабу (рис.2):
(1)
звідси різниця між довжиною одного розподілу масштабу і одного розподілу ноніуса:
(2)
де є точність ноніуса, яка, як видно, визначається ціною поділки масштабу і числом поділів ноніуса n.


Рис. 2. Лінійний ноніус.

Найбільш поширені типи ноніусом представлені в табл.1:

1
1
1
0.5
n
10
20
50
25

0.1
0.05
0.02
0.02
Табл.1. Характеристики ноніуса.
Щоб провести вимірювання за допомогою ноніуса, необхідно вимірюваний об'єкт
L укласти між нульовими поділами масштабу і ноніуса.
Припустимо, що нульовий розподіл ноніуса відсікає k цілих і частина k +1 поділу масштабу, причому m-е поділ ноніуса співпадає з деяким розподілом масштабу, тоді вимірювана довжина L дорівнює числу цілих поділок масштабу, що містяться в ній , Складеному з точністю ноніуса помноженої на номер (m) його розподілу, що збігається з поділом масштабу:
(3)
Очевидно, що помилка при вимірах з ноніусом не може перевищувати половини його точності.
Прилади, в яких застосовується лінійний ноніус: штангенциркуль розсувний толстомер (застосовується при вимірюванні довжини невеликих (8 + 10 см) предметів); катетометр (застосовується для вимірювання відстаней між двома точками по вертикальному напрямку).
Метод мікрометричного гвинта. Мікрометричні гвинт - тщател'но
виготовлений гвинт з відповідною гайкою, який має особливу голівку з поділками - барабан; крок гвинта робиться можливо більш постійним на всьому його протязі і дається як постійна приладу. Застосування мікрометричного гвинта для лінійних вимірювань грунтується на властивості гвинта здійснювати при угвинчуванні в гайку лінійні переміщення, пропорційні куті повороту гвинта навколо осі. Наприклад, гвинт з кроком 0,5 мм за один повний оберт у своєму поступальному русі переміщається на 0,5 мм. У кращих приладах цього типу при кроці гвинта, рівному 0,5 мм, на барабані наноситься 500 поділок і точність вимірювання може бути доведена таким чином до 0,001 мм. Мікрометричний гвинт, зокрема, застосований у таких приладах:
гвинтовий мікрометр, сферометр (призначений для вимірювання товщини пластинок і, головним чином, для вимірювання радіусів кривизни оптичних лінз), ділильна машина (служить для нанесення поділок на

масштабах, ноніуса, для виготовлення дифракційних грат, але може застосовуватися і для вимірювання довжини).
Основними джерелами помилок при лінійних вимірах є похибки відліку показань приладу, похибки настановних заходів (для відносних методів) і порушення температурного режиму причому останні найсерйозніші. Усунення порушень температурного режиму передбачає зближення температур об'єкту і вимірювальних засобів і, по можливості, близькість коефіцієнтів їх лінійного розширення.
У роботі використовуються наступні прилади й приналежності: штангенциркуль, мікрометр, об'єкти вимірювання.
Опис вимірювальних приладів: Штангенциркуль - прилад для вимірювання лінійних розмірів контактним методом (рис. 4)


Рис.4. Штангенциркуль.
Основною його частиною є лінійка I з масштабом. Лінійка забезпечена двома ніжками: нерухомої і рухомої (2,3), остання скріплена з рамкою 4, на якій нанесені поділки ноніуса, а рамка 4 може закріплюватися на лінійці I з допомогою гвинта 5. Якщо зрушити ніжки циркуля впритул, то нульові поділки ноніуса і основного масштабу повинні співпасти. Іноді ніжки 2 і 3 мають із зовнішнього боку циліндричні вимірювальні поверхні для виміру внутрішніх розмірів отворів, в цьому випадку - результат складання відліку по масштабі і ноніусом і сумарної ширини ніжок (вказана на штангенциркуль). Часто штангенциркулі мають другу пару ніжок з загостреними кінцями, призначену, в основному, для розмічальних робіт. Найбільш універсальні штангенциркулі забезпечені висувною лінійкою 7 для вимірювання розмірів поглиблень. У цьому випадку одну вимірювальну поверхня являє собою торець масштабної лінійки, другу - торець висувною лінійки. Для вимірювання необхідно, попередньо визначивши точність ноніуса, привести в зіткнення вимірювальні поверхні і деталь, закріпити гвинт, зняти потрібні відліки і обчислити довжину за формулою (3). З часом купуються певні навички, і результат вимірювань визначається автоматично (без застосування формули). Найбільш уживані штангенциркулі довжиною до 300 мм, але застосовуються і розраховані на набагато більші довжини.
Мікрометр - прилад для вимірювання лінійних розмірів контактним методом, принцип роботи якого грунтується на методі мікрометричного гвинта. Найбільш часто вживані прилади мають такі межі вимірів: Про + 25 мм; O + 50 мм; Про + 75 мм; O + 100 мм. Мікрометр складається з наступних основних частин (мал. 5): скоби 7 з міткою I і стеблом 3, забезпеченим внутрішнім різьбленням і мікрометричного вимірювального гвинта 2 з закріпленим на ньому барабаном 4. Для мікрометра з межами вимірювань Про + 25 мм робочий хід гвинта 25 мм, крок рези 0,5 мм. Повні оберти гвинта відлічуються по полумілліметровой шкалою барабана, що має 50 поділів (ціна поділки шкали барабана -0,01 мм). При зімкнутих вимірювальних торцевих площинах п'яти і мікрометричного гвинта нульовий штрих шкали барабана повинен точно збігатися з подовжнім штрихом на стеблі. Вимірюваний об'єкт затискається між вимірювальними поверхнями п'яти і гвинта. Сталість зусилля, що приводить у контакт вимірювальні площині мікрометра і деталь, забезпечується фрикційним пристроєм - тре-щіткою 5. Для того, щоб забезпечити це сталість і одночасно уникнути порушення зв'язку мікрометричного гвинта з барабаном, обертати гвинт можна тільки за допомогою тріскачки. Стопорний гвинт 6 призначений для фіксації мікрометра в положенні, при якому спрацювала реверсом.
По точності показань мікрометри поділяються на три класи - нульовий, перший (застосовується в даній робота), другий. Похибки показань мікрометра Про + 25 мм нульового класу точності не перевищує + 2 мкм, першого класу + 4 мкм, другого + 8 мкм.
Порядок виконання роботи. Отримавши у викладача дозвіл на виконання (допуск) роботи, а також прилади та приладдя, необхідно виконати наступні вимірювання:
1. C допомогою штангенциркуля виміряти всі необхідні для обчислення обсягу лінійні параметри об'єкта (циліндра), обчислити об'єм.
2. За допомогою мікрометра виміряти лінійні розміри об'єкта (паралелепіпеда). Обчислити його площа поверхні.
УВАГА! Робота з приладом вимагає дбайливого і охайного ставлення до нього.
При роботі з мікрометром обертати гвинт тільки за допомогою тріскачки.
Результати роботи.
Робота вважається виконаною, якщо представлені зведені в таблиці результати всіх зазначених вимірювань і необхідних обчислень.
У звіті необхідно представити коротку характеристику застосовуваних приладів (ціна поділки, точність ноніуса, межі вимірювання, клас точності, похибка показань)

Література:
1. Бурдін Г.Д. Довідник по міжнародній системі одиниць. М., 1971 р.
2. Маліков С.Ф., Тюрін Н.І. Введення в метрологію. М., 1966 р.
3. Дж.Сквайрс. Практична фізика. М., 1971 р.
Форма звіту
П. І. Б., курс, група
Лабораторна робота В-1. "Лінійні вимірювання".
Обладнання: мікрометр, штангенциркуль, набір тел.
Мета роботи: ознайомлення з методами вимірювань - лінійних розмірів: визначення довірчих інтервалів.
Зміст роботи:
1.C допомогою мікрометра визначити площу поверхні металевого бруска. Обчислити середнє значення площі S і довірчий інтервал S при довірчій ймовірності Р = 0.95;
2. Визначити з допомогою штангенциркуля об'єм тіла. Обчислити середнє значення об'єму V і довірчий інтервал при довірчій ймовірності Р == 0.95.
Результати роботи представити у вигляді звіту, де у вступній частині наведено опису вимірювальних приладів і виведення формул, необхідних для розрахунків довірчих інтервалів.
Приклади заповнення таблиць
Упр. № 1. Визначення параметрів циліндра за допомогою штангенциркуля.
ц.д. штангенциркуля = 0,05 мм.

а i, мм
(A i - )
(A i - ) 2
, Мм

2
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
а ср = =
Допустима помилка штангенциркуля дорівнює ціні поділки шкали ноніуса.
ц.д. = 0.05мм
Упр. № 2
Визначення параметрів паралелепіпеда c допомогою мікрометра.

№ №
а i, мм
(A i - )
(A i - ) 2
, Мм

2
мм


11
22
23
24
25
26
27
28
29
210
а ср = = з сер =
ц.д. мікрометра = 0.01мм
Похибка свідчень застосовуваного в даній роботі мікрометра дорівнює 0.004 мм
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Фізика та енергетика | Лабораторна робота
164.1кб. | скачати


Схожі роботи:
Лінійні функції
Деякі лінійні оператори
Лінійні електричні кола
Лінійні електричні кола 2
Оптимальні лінійні системи
Лінійні блокові коди
Лінійні диференціальні рівняння
Лінійні системи рівнянь
Лінійні Діофантові рівняння
© Усі права захищені
написати до нас