IMIĘ I NAZWISKO:		LABORATORIUM METROLOGII TECHNICZNEJ
KIERUNEK WM	GRUPA 31A		OCENA	DATA 1999-10-07	PODPIS
TEMAT ĆWICZENIA: „BUDOWA I CZĘŚCI SKŁADOWE NARZĘDZI POMIAROWYCH”

CEL ĆWICZENIA:

Celem ćwiczenia było zapoznanie się z budową oraz częściami składowymi narzędzi pomiarowych.

CZĘŚĆ TEORETYCZNA:

Każde narzędzie pomiarowe może być przedstawione za pomocą schematu opisującego to narzędzie w postaci bloku funkcjonalnego, z zaznaczeniem wielkości wejściowych (wielkość mierzona) oraz wielkości wyjściowych (wielkość wskazana np. przez wskazówkę). Przykładowo dla termometru termoelektrycznego wielkością wejściową jest temperatura T, a wielkością wyjściową kąt obrotu wskazówki urządzenia wskazującego termometru α.

energia

wielkość wejściowa wielkość wyjściowa

mierzona temperaturaT kąt obrotu wskazówki α

Inną możliwością przedstawienia narzędzia pomiarowego jest jego schemat strukturalny. Jest to schematyczne przedstawienie łańcucha pomiarowego przyrządu z podaniem zamiany wielkości wejściowej na inne wielkości aż do wielkości wyjściowej.

Dla termometru termoelektrycznego następuje zamiana wielkości wejściowej temperatury T, kolejno na siłę elektromotoryczną E, napięcie prądu U, moment obrotowy M, kąt obrotu wskazówki α.

Innym sposobem przedstawienia narzędzia pomiarowego jest jego schemat zasady działania. Jest to uproszczone przedstawienie zasadniczych elementów oraz ich połączeń funkcjonalnych.

Biorąc pod uwagę przeznaczenie poszczególnych zespołów narzędzia pomiarowego, w każdym narzędziu możemy wyodrębnić trzy jego elementy:

-czujnik;

-jeden lub kilka przetworników;

-urządzenie wskazujące;

Czujnik jest to element przyrządu pomiarowego służący do odbierania informacji o wielkości mierzonej. Np. dla rozpatrywanego termometru termoelektrycznego czujnikiem jest teroelement.

Przetwornik pomiarowy jest to narzędzie służące do przetwarzania(z określoną dokładnością i według określonego prawa), wartości wielkości mierzonej (albo wielkości już przetworzonej z wielkości mierzonej) na wartość innej wielkości lub inną wartość tej samej wielkości. Przetwornik pomiarowy stanowi z narzędziem pomiarowym jedną całość, która jednak może być użyta oddzielnie. W narzędziu pomiarowym może wystąpić jeden przetwornik lub kilka tworząc układ przetworników.

Działanie przetwornika może być opisane modelem matematycznym, którego równanie przetwarzania jest określone związkiem:

gdzie:

y- wielkość wyjściowa

-wielkość wejściowa

Błąd przetwarzania określony jest zależnością:

gdzie:

błędy cząstkowe wielkości wejściowych

maksymalne możliwe do wystąpienia błędy przypadkowe wielkości

Urządzenie wskazujące - jest to zespół elementów przyrządu pomiarowego przeznaczonych do wskazywania wyników pomiaru. Składa się ono ze wskazówki i wskazów.

Czujnik zegarowy zębaty - widok

1- trzpień pomiarowy , 2- końcówka pomiarowa, 3- tarcza obrotowa z podziałką główną, 4- tarcza stała z podziałką pomocniczą, 5-wskazówka duża (wskazuje setne części milimetra), 6- wskazówka mała (wskazuje milimetry), 7- wskaźniki tolerancji, 8- tuleja chwytowa ( o średnicy ∅8h7), 9- pierścień do nastawiania tarczy obrotowej z podziałką główną, 10- końcówka chwytowa do podnoszenia trzpienia pomiarowego, 11- sprężyna do kasowania luzu między zębnego.

Czujnik zegarowy zębaty jest to czujnik pomiarowy długości z przetwornikiem zębatym.

Przełożenie czujnika zegarowego zębatego.

gdzie:

L - długość dużej wskazówki;

moduł i liczby zębów kół zębatych.

Wartość działki elementarnej wynosi 0,001mm,zakres wskazań 10 mm, przełożenie 100. Dopuszczalne błędy wskazań czujnika zależą od klasy dokładności: w klasie I wynoszą 5μm w zakresie wskazań 0,1 mm, 10μm - 0,5 mm, 15μm - 2 mm i 20μm w całym zakresie 10 mm, w klasie II odpowiednio 8, 15, 20, i 30 μm. Nacisk pomiaru nie przekracza 1,5 N , a zmiana nacisku w zakresie wskazań nie powinna przekraczać 0,6 N.

Mikrometr zewnętrzny z powierzchniami pomiarowymi płaskimi

.

1. przekrój;

2. wskazanie 5,965 mm;

1- kabłąk, 2- kowadełko, 3- nakładki z węglików spiekanych, 4- wrzeciono ze śrubą mikrometryczną, 5- tuleja z nakrętką mikrometryczną, 6- tuleja z podziałką, 7- bęben z podziałką, 8- nakrętka do kasowania luzu, 9-tuleja sprzęgła, 10- sprężyna sprzęgła ciernego, 11- wkręt do mocowania bębna na wrzecionie, 12- nakrętka, 13- zacisk

Mikrometr zewnętrzny jest to przyrząd mikrometryczny kabłąkowany z płaskimi lub kulistymi powierzchniami pomiarowymi stosowany w pomiarach długości. Mikrometr składa się z kabłąka ze stałym kowadełkiem oraz wrzeciona ze śrubą mikrometryczną osadzoną w nakrętce. Wrzeciono jest połączone poprzez sprzęgło z bębnem, na którym jest nacięta podziałka o wartości działki elementarnej 0,01 mm. Wartość mierzonego wymiaru odczytuje się na podziałce tulei (co 1 i 0,5 mm) oraz na bębnie (dziesiąte, setne i tysięczne części milimetra). Zakres pomiarowy wynosi ok. 0 - 1000 mm ze stopniowaniem co 25 mm (np. 0 - 25 mm, 25 - 50 mm), a odchyłka wskazania:

gdzie:

1. dolna granica zakresu pomiarowego w mm.

WNIOSKI:

Z uzyskanych wykresów możemy zapisać równanie przetwarzania dla czujnika zegarowego i śruby mikrometrycznej. Ogólna postać tego równania jest następująca:

y = ax + b

Na podstawie danych liczbowych z wykresów współczynnik kierunkowy w obydwóch przypadkach wynosi 0,5. Dla śruby mikrometrycznej przesunięcie wrzeciona o 1 [mm] odpowiada dwóm obrotom bębna z podziałką (100 działkom na skali). Jeśli zaś chodzi o czujnik zegarowy, to jeden obrót wskazówki odpowiada przesunięciu trzpienia o 1 [mm].

W czujniku zegarowym trzpień przesuwny pełni rolę czujnika, przetwornikiem jest przekładnia zębata, natomiast urządzeniem wskazującym jest obrotowa wskazówka. W przypadku śruby mikrometrycznej rolę czujnika spełnia przesuwne wrzeciono, śruba mikrometryczna jest przetwornikiem, a urządzeniem wskazującym jest odpowiednio wyskalowana podziałka.

---