Лекция

                       ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ 
 
 

Кафедра: “ПМиС” 
 
 

КУРСОВАЯ РАБОТА

на тему: “Разработка  методики калибровки штангенрейсмаса 0...250мм ”

по дисциплине: метрология, стандартизация и сертификация

студент: Иванов А.Б.

группа: 31-СК

специальность: 200503 “Стандартизация и сертификация (в строительном комплексе)”

курсовая работа защищена с оценкой: _________

руководитель: (Марков В.В.)__________      “___”________  2007г

члены комиссии: (__________)__________   “___”_________2007г

                              (__________)__________   “___”_________2007г 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Орел 2007

СОДЕРЖАНИЕ: 

      С.

Введение 3

1. Описание физической величины 5
2. Составление поверочной схемы 8

2.1 Составление государственной поверочной схемы 8

2.2 Составление  локальной поверочной схемы 11

3. Описание принципа действия средства измерения                              15 
4. Разработка методики калибровки                                                          16 

Заключение                                                                                                    18 

Список  используемых источников 20

Приложение  А                                                                                           21 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     ВВЕДЕНИЕ 

          Микрометрические инструменты являются  распространенными средствами измерения  линейных размеров. В настоящее  время имеется много типов  стандартизованных микрометрических  инструментов, отличающихся назначением, конструктивным выполнением и пределами измерения. Все стандартизованные микрометрические инструменты имеют цену деления шкалы 0,01 мм. 

  1.1. Штангенрейсмасы  должны изготовляться следующих  типов:

  ШР - с  отсчетом по нониусу (рис. 1а);

  ШРК - с  отсчетным устройством с круговой шкалой (рис. 1б);

  ШРЦ - с  электронным цифровым отсчетным  устройством (рис. 1в).

1 - основание; 2 - штанга; 3 - рамка, 4 - нониус; 5 - круговая шкала; 6 - цифровое отсчетное устройство; 7 - микрометрическая подача; 8 - стопорные винты; 9 - разметочная ножка; 10 - измерительная ножка

рис. 1

  Устройство  и принципиальная схема штангенрейсмаса  показаны на рис. 1. 

  Штангенрейсмасы должны быть укомплектованы измерительной  и разметочной ножками.

  К каждому  штангенрейсмасу должен быть приложен паспорт по ГОСТ 2.601.

  На каждом штангенрейсмасе должны быть нанесены:

  -товарный  знак предприятия-изготовителя;

  -порядковый  номер по системе нумерации  предприятия-изготовителя;

  -условное  обозначение года выпуска;

  -значение  отсчета по нониусу или цена  деления круговой шкалы;

  -размер  измерительной ножки (на измерительной ножке).

  -На  футляре производится маркировка - по ГОСТ 13.762.

  -Наименование  или условное обозначение штангенрейсмаса  наносят только на жестком  футляре.

  Изготовитель  гарантирует соответствие штангенрейсмасов требованиям настоящего стандарта  при соблюдении условий эксплуатации, транспортирования и хранения.

     Применение  штангенрейсмасов на месте эксплуатации должно соответствовать паспорту на микрометры.

  Транспортирование и хранение штангенрейсмасов - по ГОСТ 13762.

  Гарантийный срок эксплуатации штангенрейсмасов - 12 мес. со дня ввода в эксплуатацию.

     Полный  средний срок службы - не менее 5 лет. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     1 ОПИСАНИЕ ФИЗИЧЕСКОЙ  ВЕЛИЧИНЫ 

     Согласно  первому определению, принятому  во Франции в 1791 году, метр был равен 1-10^-7 части четверти длины парижского меридиана. Размер метр был определен на основе геодезических и астрономических измерений Ж. Деламбра и П. Мешена. Первый эталон метра был изготовлен французским мастером Ленуаром под руководством Ж. Борда (1799) в виде концевой меры длины - платиновой линейки шириной около 25 мм, толщиной около 4 мм, с расстоянием между концами, равным принятой единице длины. Он получил наименование "метр архива" или "архивный метр" (по месту хранения). Однако, как оказалось, определенный таким образом метр не мог быть вновь точно воспроизведен из-за отсутствия точных данных о фигуре Земли и значительных погрешностей геодезических измерений.

     В 1872 году Международная метрическая  комиссия приняла решение об отказе от "естественных" эталонов длины  и о принятии архивного метра в качестве исходной меры длины. По нему был изготовлен 31 эталон в виде штриховой меры длины - бруса из сплава Pt (90% ) - Ir (10% ). Поперечное сечение эталона имеет форму X, придающую ему необходимую прочность на изгиб. Вблизи концов нейтральной плоскости эталона нанесено по 3 штриха. Расстояние между осями средних штрихов определяет при 0 °С длину метра. Эталон № 6 оказался в пределах погрешности измерений равным архивному метру. Постановлением 1-й Генеральной конференции по мерам и весам этот эталон, получивший обозначение "М", был принят в качестве международного прототипа метра.

     Прототип  метра и две его контрольные  копии хранятся в Севре (Франция) в Международном бюро мер и весов. Во Всесоюзном научно-исследовательском институте им. Д.И. Менделеева (ВНИИМ) в Ленинграде хранятся две копии (№ 11 и 28) Международного прототипа метра. При введении метрической системы мер в СССР (1918) государственным эталоном метра была признана копия № 28. Международный прототип метра, погрешность которого 1 × 10^-7, и национальные прототипы обеспечивали поддержание единства и точности измерений на необходимом для науки и техники уровне в течение десятков лет.

           В резолюции XI Генеральной конференции по мерам и весам от новом определении метра указывается, что, с одной стороны, международный прототип не определяет метр с точностью, достаточной для современных потребностей, и что, с другой - желательно принять естественный и неразрушимый эталон, поэтому конференция решает:

1. Метр - есть длина, равная 1650763,73 длин волн в вакууме излучения, соответствующего переходу между уровнями 2 p₁₀ и 5 d₅ атома криптона-86.
2. Определение метра, действующее с 1889 г., основанное на международном платино-иридинвом эталоне, отменяется.
3. Международный прототип метра, утвержденный I Генеральной конференцией по мерам и весам в 1889 г., будет храниться в Международном бюро мер и весов в таких же условиях, какие были установлены в 1889 г.

      Новый эталон метра может воспроизводиться в отдельных метрологических  лабораториях, и точность его по сравнению с платино-иридиевым прототипом выше на порядок (в 10 раз ).

     Диапазон  измерения метра - от 1×10^-12 м до 1×10¹⁵ м

          Допускается использование дольных  и кратных единиц, получаемых  умножением исходных величин  на 10ⁿ, где n – целое число.

     Таблица1.1 - Дольные и кратные единицы

     Таблица 1.2 – Основные единицы СИ

     Международная система единиц включает в себя две  дополнительные единицы: радиан и стерадиан - для измерения плоского и телесного  угла.

     В практику измерений введены единицы, не входящие ни в одну из систем, - так называемые внесистемные единицы. Число их довольно велико, причем возникновение большинства связано с соображениями удобства при измерениях тех или иных величин. Так, исторически возникла единица давления – атмосфера, равная давлению, производимому силой 1 кгс на площадь 1 см².

     К числу важнейших внесистемных единиц, имеющих широкое применение, относятся  единицы длины – ангстрем, икс-единица, световой год, парсек; площади –  ар, гектар; объема – литр; массы – карат; давления - атмосфера, бар, миллиметр ртутного столба, миллиметр водяного столба; количество теплоты – калория; электрической энергии – электронвольт, киловатт-час; акустических величин – децибел, фон, октава; ионизирующих излучений – рентген, рад, кюри.

     Внесистемными единицами являются также такие  распространенные единицы времени, как минута и час, а также кратные  и дольные единицы измерения, иногда имеющие собственные наименования, например единица длины – микрон (микрометр); единица массы – тонна (мегаграмм) и т. д. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     2 СОСТАВЛЕНИЕ ПОВЕРОЧНОЙ  СХЕМЫ 
 

     2.1 Составление государственной  поверочной схемы 

     Во  ВНИИМ им. Д.И. Менделеева разработана  поверочная схема для мер длины  и приборов для линейных измерений.

     Она делится на две части: штриховые меры длины и поверяемые по ним приборы и концевые меры длины и поверяемые по ним приборы.

     Во  главе обеих частей поверочной схемы  поставлен эталонный комплекс приборов для воспроизведения метра в  длинах световых волн оранжевой линии  криптона-86.

     В первой части поверочной схемы показана передача размера метра вторичным  эталонам – платино-иридиевым метрам №11 и М20⁰ и №2, по своему метрологическому назначению играющим роль эталонов-копий, а также эталонным штриховым мерам, применяемым при периодическом контроле правильности абсолютных измерений длины на интерфереционных установках метрологических институтов с использованием вторичных эталонных длин волн (ртути-198 и кадмия-114).

     Платино-иридиевый  метр №2 является одновременно штриховой  и концевой мерой. Действительную длину его можно определять с помощью интерферометра. Действительную длину подразделений шкалы метров №11 и М20⁰ определяют либо измерением на интерференционном компараторе в длинах волн первичного эталонного излучения, либо применяя метод калибровки.

     Рабочими  эталонами служат наборы, состоящие  из мер длиной 1дм – 1м. действительное значение рабочих эталонов определяют как интерференционным методом  с использованием вторичных эталонов длин волн, так и сличением со вторичными платино-иридиевыми эталонами посредством компараторов.

     Поверочная  схема предусматривает в качестве следующих звеньев метрологической  цепи для штриховых мер: образцовые штриховые меры первого разряда (поверяемые сличением с рабочими эталонами либо измерением интерференционным методом с использованием вторичных эталонных длин волн) и образцовые штриховые меры второго разряда (поверяемые по образцовым мерам первого разряда).

     Поверку миллиметровых и сантиметровых  подразделений штриховых мер  повышенной точности можно выполнить также сличением их с образцовыми штриховыми мерами первого разряда или методом калибровки.

     Вторая  часть поверочной схемы посвящена  концевым мерам длины и поверяемым по ним приборам. По этой схеме размер метра от первичного эталона передается эталонным плоскопараллельным концевым мерам длиной 5-100 мм, изготовленным из кристаллического или плавленого кварца, а также эталонным концевым мерам длиной до 1 м, предназначенным для периодического контроля правильности абсолютных измерений длины, проводимых в метрологических институтах на интерферометрах с использованием вторичных эталонных длин световых волн.

     Далее в поверочной схеме приведены  образцовые концевые меры первого, второго, третьего, четвертого и пятого разрядов. Одновременно поверочная схема предусматривает для рабочих концевых мер длины четыре класса точности (0,1,2,3).

     Образцовые  концевые меры первого разряда поверяют абсолютным интерференционным методом, используя вторичные эталоны  длин волн. Эти меры применяют для  поверки образцовых концевых мер второго разряда. рабочие концевые меры класса 0 поверяют по образцовым мерам первого разряда.

     Образцовые  плоскопараллельные меры длины второго  разряда поверяют относительным  интерференционным методом по образцовым концевым мерам длины первого  разряда и применяют для поверки образцовых концевых мер длины третьего разряда, концевых мер класса 1 и измерительных приборов высокой точности (оптических, пружинных и других индикаторов с ценой деления 0,1 мкм, контактных интерферометров и др.).

     Образцовые  концевые меры третьего разряда длиной до 100 мм поверяют по образцовым концевым мерам длины второго разряда техническим интерференционным методом или на контактных интерферометрах. концевые меры третьего разряда служат для поверки образцовых концевых мер длины четвертого разряда и концевых мер длины класса 2, а также для поверки некоторых мер и измерительных приборов, показанных на поверочной схеме.

     Образцовые  концевые меры четвертого разряда служат для поверки мер пятого разряда  и класса 3. С помощью образцовых концевых мер пятого разряда поверяют различные рабочие измерительные приборы как методом сличения с образцовыми мерами, так и при помощи концевых измерительных машин и других оптико-механических измерительных приборов.

     Рисунок 2.1 – Государственная поверочная схема концевых мер длины и поверяемых по ним приборов

     1 – эталонный комплекс приборов для воспроизведения метра в длинах световых волн оранжевой линии криптона-86;

     2 – эталонные плоско-параллельные  концевые меры;

     3 – эталонные концевые меры;

     4 – образцовые концевые меры первого разряда;

     5 – образцовые концевые меры  второго разряда;

     6 – рабочие концевые меры класса 0;

     7 – образцовые концевые меры  третьего разряда;

     8 – рабочие концевые меры класса 1;

     9 – измерительные приборы высокой  точности;

     10 - образцовые концевые меры четвертого разряда;

     11 – рабочие концевые меры класса 2;

     12 - образцовые концевые меры пятого  разряда;

     13 – рабочие концевые меры класса 3;

     14 – рабочие измерительные приборы.

     Поверки:

     а – поверка с помощью интерферометра;

     б – абсолютным интерференционным методом, используя вторичные эталоны длин волн;

     в – относительным интерференционным  методом, по образцовым концевым мерам  длины 1-го разряда;

     г – техническим интерференционным  методом по образцовым концевым мерам  длины 2-го разряда или на контактных интерферометрах;

     д - техническим интерференционным  методом по образцовым концевым мерам  длины 3-го разряда или на контактных интерферометрах;

     е - техническим интерференционным  методом по образцовым концевым мерам  длины 4-го разряда или на контактных интерферометрах;

     ж – методом сличения с образцовыми мерами 5-го разряда или при помощи концевых измерительных машин и других оптико-механических приборов.  
 

     2.2 Составление локальной  поверочной схемы 

     Локальные поверочные схемы устанавливают  передачу информации о размере единице величины в масштабах региона, министерства(отрасли) и юридического лица.

Поверка штангенрейсмасов должна проводиться по Государственные испытания - по ГОСТ 8.383 и ГОСТ 8.001.

  При определении влияния транспортной тряски используют ударный стенд, создающий тряску ускорением 30 м/с² при частоте 80 - 120 ударов в минуту.

  Штангенрейсмасы в упаковке крепят к стенду и испытывают при общем числе ударов 15000. После  испытаний погрешность штангенрейсмасов не должна превышать значений, указанных  в табл. №1. 

  Допускается проводить испытания штангенрейсмасов транспортированием на грузовой машине со скоростью 20 - 40 км/ч на расстояние не менее 100 км по грунтовой дороге. 
 
 

  Таблица №1.

  Примечания:

  1. За измеряемую длину принимают  номинальное расстояние между  измерительной поверхностью ножки  и поверочной плитой.

  2. Погрешность штангенрейсмасов не  должна превышать значений, указанных  в табл. №1, при поверке их по плоскопараллельным концевым мерам длины из стали.

  Воздействие климатических факторов внешней  среды при транспортировании  определяют в климатических камерах в следующих режимах: при температуре минус (50 ± 3) °С, плюс (50 ± 3) °С и при относительной влажности (95 ± 3) % при температуре (35 ± 5) °С. Выдержка в климатической камере по каждому из трех видов испытаний – 2 ч. После испытаний погрешность штангенрейсмасов не должна превышать значений, указанных в табл.№1.

  Допускается после выдержки штангенрейсмаса  в каждом режиме выдерживать его  в нормальных условиях в течение 2 ч. 
 
 
 
 
 

1) Штангенрейсмас

2) Стеклянная  пластина

3) Концевые меры длины

4) Универсальный  измерительный микроскоп

5) Микрометр  гладкий 0...25 мм

6) Измеритель  твердости

7) Образцы  шероховатости

а) Прямые измерения

б) Косвенные  измерения

в) Метод  сравнения с мерой

  Требования  к этапам поверки и средства измерения:

  1) Предел допускаемой погрешности штангенрейсмасов как при незатянутом, так и при затянутом зажиме рамки, при температуре окружающей среды (20 ± 10) °С, должен соответствовать указанному в табл.№ 1.  Для измерения используются стеклянная пластина и концевые меры длины.

  2) Допуск параллельности верхней и нижней измерительных поверхностей ножки:

  0,004 мм - при цене деления круговой  шкалы 0,02 мм и шаге дискретности 0,01 мм;

  0,006 мм - при значении отсчета по  нониусу и цене деления круговой  шкалы 0,05 мм;

  0,01 мм - при значении отсчета по нониусу 0,1 мм. Для измерения используются стеклянная пластина и концевые меры длины.

  3) Допуск прямолинейности измерительных поверхностей разметочной и измерительной ножек - 0,004 мм. По краям плоских измерительных поверхностей в зоне шириной не более 0,5 мм допускаются завалы. Для измерения используются стеклянная пластина и концевые меры длины.

  4) Размеры штрихов шкал штанги  и нониуса должны соответствовать  указанным ниже: