 |
|
Погрешности отсчитывания.
Погрешность отсчитывания возникает из-за недостаточно точного отсчитывания показаний средства измерений. Она зависит как от несовершенства органов зрения человека, так и от конструкции применяемых отсчетных устройств, от вида измеряемых объектов и т. д.
Погрешность отсчитывания связана с определением совпадения индекса с делением шкалы. Точность совпадения зависит от разрешающей способности глаза, т.е. способности различать раздельно две точки, лежащие близко одна к другой. Многими исследованиями было установлено, что при наиболее благоприятном расстоянии от глаза до объекта (расстоянии хорошей видимости), равном 250 мм, человеческий глаз в состоянии увидеть две раздельные точки, если они расположены друг от друга не менее, чем на 0,075 мм. Это обстоятельство используют для установления интервала между штрихами шкалы (длины деления шкалы) показывающих устройств. Оптимальным считается интервал, равный 1 мм (обычно не менее 0,7 и не более 1,2 мм). Он принят из предположения, что оператор при работе на приборе может оценивать «на глаз» десятые доли деления шкалы (0,075×10=0,75 мм).
Погрешность отсчитывания включает в себя погрешность интерполяции и погрешность от параллакса.
Погрешность от интерполяции – составляющая погрешности отсчитывания, происходящая от недостаточно точного оценивания на глаз доли деления шкалы, соответствующей положению указателя. Она проявляется в том, что для разных десятых долей деления разным операторам свойственна различная частость оценок, причем каждый оператор сохраняет присущее ему распределение в течение длительного времени. Так, один оператор чаще, чем следует, относит показания к линиям, образующим края деления, и к значению 0,5 деления; другой – к значениям 0,4 и 0,6 деления; третий предпочитает значения 0,2 и 0,8 и т. д. Десятые доли, симметрично расположенные в промежутке между штрихами шкалы, оцениваются одинаково часто.
Погрешность интерполяции зависит от толщины штрихов шкалы. Оптимальной толщиной штрихов можно считать 0,1 длины деления.
Погрешность интерполяции у каждого оператора носит систематический характер. Распределение погрешности интерполяции у множества наблюдателей можно считать равномерным с границами
цены деления.
Следует отметить, что в некоторых случаях оценка доли деления шкалы практически не повышает точность измерений. Погрешность прибора в пределах одного деления в ряде случаев близка к цене деления и, если прибор вносит большую погрешность, то не имеет смысла оценивать дробные деления.
Если отсчет производится без интерполяции, то погрешность отсчитывания принимают равной
цены деления.
Для повышения точности наведения на штрих шкалы используют способ совмещения (рис. 5.12), при котором производится наблюдение одного штриха между двумя параллельными штрихами (например, двойные спиральные нониусы в отсчетных устройствах вертикального длиномера, универсального измерительного микроскопа).
Рис 5.12
Погрешность при таком совмещении, так называемом симметричном выравнивании, для отрезка наилучшего зрения составляет »5".
Погрешность отсчитывания может возникать и из-за параллакса - кажущегося смещения стрелки относительно шкалы при наблюдении в направлении, неперпендикулярном шкале, при условии, что стрелка расположена на некотором расстоянии от шкалы (рис.5.13).
Погрешность от параллакса возникает, например, при измерении штангенинструментом, так как нониус и шкала расположены не в одной плоскости. При таком положении шкалы и индекса совпадение штрихов и индекса может казаться по-разному в зависимости от того, под каким углом к шкале оператор производит отсчет.
Рис.5.13
Погрешность от параллакса оценивается по формуле
,
где a - угол визирования шкалы; h – расстояние между плоскостью нониуса и плоскостью шкалы.
В приборах с большим расстоянием между шкалой и стрелкой погрешность от параллакса может достигать 0,3 от цены деления, а у некоторых приборов (например, оптикаторов), где параллакс отсутствует, погрешность отсчитывания может быть равна 0,1 от цены деления.
Для уменьшения погрешности от параллакса необходимо:
§ уменьшать угол a, то есть повышать квалификацию оператора, применять зеркальные шкалы;
§ уменьшать h, совершенствуя конструкцию отсчетного устройства.
Беспараллаксными являются цифровые отсчетные устройства.
К погрешности отсчитывания относится и погрешность, связанная с необходимостью наведения (визирования) штриха при использовании бесконтактных оптико-механических приборов. Значение возникающей погрешности зависит не только от остроты зрения, а также от формы и состояния краев измеряемой детали. Так, при наведении на край прямолинейной поверхности детали разброс показаний у одного оператора при производственных измерениях на микроскопе составляет 1 мкм, а у нескольких операторов - 2 мкм.