Pomiar za pomocà Electronic-Scale

Transkrypt

1 Pomiar za pomocà Electronic-Scale Spis treêci POMIAR ZA POMOCÑ ELECTRONIC SCALE 2 1. DokładnoÊç przyrzàdów pomiarowych ze wskaênikiem cyfrowym 2 2. DokładnoÊç pomiaru ELECTRONIC SCALE 2 3. Powierzchnia pomiaru 3 4. Temperatura 3 5. WilgotnoÊç 5 6. Paralaksa 6 7. Wzrokowa wra liwoêç operatora 7

2 POMIAR ZA POMOCÑ ELECTRONIC SCALE (w skrócie ES) Na wyniki pomiaru mo e mieç wpływ wiele czynników. Z tego powu, w celu przeprowadzenia prawidłowego pomiaru, z jednej strony muszà byç spełnione pewne warunki techniczne, a z drugiej strony trzema mieç wiedz w zakresie ró nych zale noêci, by móc prawidłowo zinterpretowaç otrzymane wyniki. Decydujàce czynniki - Precyzja i właêciwoêci fizyczne pziałki / przyrzàdu pomiarowego - Zakres pomiaru (niekładnoêç wzrasta wraz z powi kszaniem si obszaru, zwykle nie w sposób liniowy, tylko (lekko) wykładniczy) - Przebieg pomiaru (płaskoêç powierzchni pomiaru, błàd paralaksy, postulat Abbego itp.) - Klimat o Temperatura (a pomieszczenia, ciepło promieniowania oêwietlenia, a ciała o peratora przy tyku, ) o WilgotnoÊç (np. papieru folii plastikowych) o Czas / stopieƒ aklimatyzacji - WłaÊciwoÊci fizyczne badanego elementu (współczynniki rozszerzalnoêci itp.) - OstroÊç kraw dzi badanego obiektu - Badajàcy / u ytkownik (wiedza, Êwiadczenie i (wra liwoêç wzrokowa) 1. DokładnoÊç przyrzàdów pomiarowych ze wskaênikiem cyfrowym W przyrzàdach pomiarowych ze wskaênikiem cyfrowym nale y pami taç o tym, e przewa nie wyêwietlana wartoêç nie powiada faktycznemu rezultatowi pomiaru. Z jednej strony bowiem przyrzàd zaokràgla wartoêci poêrednie (miejsca za ostatnià wyêwietlanà cyfrà), z drugiej strony wskaênik nie uwzgl dnia ani niekładnoêci przyrzàdu, ani czynników działujàcych ze strony osoby przeprowadzajàcej pomiar itp. Prucent przyrzàdu przewa nie paje wartoêci tolerancji zwiàzane z niekładnoêcià, w zakresie których mo e mieêciç si chyłka rzeczywistego wymiaru. Przykład elektronicznego przyrzàdu pomiarowego z gwarantowanà kładnoêcià ± 0.05 mm wartoêç wyêwietlana na wyêwietlaczu = mm rzeczywisty wymiar mo e stanowiç wartoêç mi dzy mm a mm. PowtarzalnoÊç i rozdzielczoêç, cz sto sà mylone z kładnoêcià pomiaru urzàdzenia. Te trzy poj cia majà jednak całkowicie ró ne znaczenia. PowtarzalnoÊç wyra a miar rozproszenia przy wielokrotnym wykonywaniu pomiaru tego samego wymiaru. RozdzielczoÊç z kolei stanowi miar precyzji wskazania, wzgl. wyra a najmniejszà pziałk wskazania (np. 0,01 mm w ES; wartoêci poêrednie sà zaokràglane). 2. DokładnoÊç pomiaru ELECTRONIC SCALE Czynniki majàce wpływ na kładnoêç pziałki (np. ES) przyrzàdu Konstrukcja (geometria drà ka, spasowanie cz Êci, zakres pomiaru, uwzgl dnienie pstawowych zasad techniki pomiaru, takich jak np. postulat Abbego, paralaksa itp.) Układ optyczny Elektronika (jako element analizujàcy) (w ES ± 0.01 mm) DokładnoÊç pziałki kondensatora (element wysyłajàcy impulsy)

3 Nie ma idealnie kładnych przyrzàdów pomiarowych. Tak e ELECTRONIC SCALE ma nieskonałoêci. Bł dy mieszczà si w zakresach pawanych przez prucenta ES 180 ES ES ES 800 ES ES 1 ES mm 0.03 mm 0.03 mm 0.04 mm 0.05 mm 0.08 mm 0.10 mm Danych tych nie nale y rozumieç jako wartoêci plus/minus, tylko jako łàczny zakres bł du. W ES 800 przykławo wszystkie niekładnoêci muszà si mieêciç w zakresie maks mm. W praktyce oznacza to w przypadku ES 800, e wszystkie chyłki stwierdzone pczas badania muszà mieêciç si w jednym zakresie mm mm mm mm 0.00 mm 0.00 mm (lna skrajnoêç) mm mm mm mm (górna skrajnoêç) Do ka dego przyrzàdu ES łàczony jest protokół pomiarowy po to, by u ytkownik wiedział, jaki jest zakres tolerancji pracy jego przyrzàdu. Nale y przy tym jednak e pami taç, e pane wartoêci pokazujà jedynie tendencj i nie majà byç u ywane jako ostateczne wartoêci korekty, gdy w wypadku przyrzàdów ES punkt zerowy mo na ustawiaç w wolnym miejscu. 3. Powierzchnia pomiaru Wygi cie badanego przedmiotu i/ przyrzàdu pomiarowego powuje przekłamania w pomiarach. W celu zapewnienia precyzyjnych rezultatów pomiaru, nale y zadbaç o powiednio równà powierzchni. Czy stolik pêwietlany, czy inna płytka pomiarowa, elementy te nie mogà si wyginaç! PłaskoÊç wpływa bezpoêrednio na wynik pomiaru. 4. Temperatura Wpływ y (jak równie wilgoci, zobacz punkt 5) w praktyce jest cz sto pomijany, albo traktowany jako drugorz dny czynnik. Fakt, e ró ne materiały wykazujà ró ne właêciwoêci rozciàgajàce przy zmianach, powuje bł dne interpretowanie wyników pomiaru. Problematyk mo e przybli yç nast pujàcy przykład Obiekt pomiaru/badany przedmiot Przyrzàd pomiarowy Temperatura obiektu pomiaru Temperatura pziałki Odcinek pomiaru warstwa poliestru ES (stal Cr/Ni) 30 C (na stoliku pêwietlanym!) 20 C mm Wzór na rozszerzalnoêç cieplnà ma nast pujàcà postaç L = L x AKT x T gdzie L zmiana długoêci L długoêç AKT współczynnik rozszerzalnoêci cieplnej T ró nica Współczynnik rozszerzalnoêci cieplnej poliestru wynosi 27 x 10-6 / C

4 Warstwa zmienia swojà długoêç w nast pujàcy sposób (na długoêci mm przy ró nicy temp. 10 C) L = L x AKT x T = mm x 27 x 10-6 / C x 10 C = 0.27 mm Błàd zmniejsza si, gdy pziałka b dzie miała równie warstwy (rozszerzalnoêç cieplna stali Cr/Ni 11.5 x 10-6 / C). Wydłu alnoêç przyrzàdu ES wynosi w tym przykładzie L = L x AKT x T = mm x 11.5 x 10-6 / C x 10 C = mm Ze wzgl du na to, e zbyt długa pziałka pomniejsza wymiar, ustalonà wy ej wartoêç w wypadku warstwy poliestru weryfikuje si o mm. Błàd pomiaru wynosi wi c 0.27 mm mm = mm. Niniejszy przykład wyraênie pokazuje wpływ y, a tak e decydujàce znaczenie znajomoêci faktycznych i właêciwoêci fizycznych badanego przedmiotu oraz przyrzàdu pomiarowego. - Gdy badany przedmiot i pziałk poło y si na goràcym stoliku pêwietlanym, folia (badany przedmiot) przyjmie ciepło szybko, pczas gdy stalowa pziałka (przyrzàd pomiarowy) b dzie przyjmowała to ciepło wolniej. W tym czasie stosowywania zwykle nie zna si kładnych i nie wiamo, czy badany przedmiot i przyrzàd pomiarowy ju si stosowały. W tym czasie nie ma mo liwoêci konania precyzyjnych pomiarów! (zobacz równie aklimatyzacja). Przykławe liczby rozszerzalnoêci w zale noêci materiału, y i długoêci (Współczynnik rozszerzalnoêci AKT = 11.5 x 10-6 / C) a) RozszerzalnoÊç stali Cr/Ni (Współczynnik rozszerzalnoêci AKT = 9.0 x 10-6 / C) b) RozszerzalnoÊç szkła c) w rozszerzalnoêci stali Cr/Ni i szkła Uwaga Pane współczynniki rozszerzalnoêci sà jedynie przykładami i nie noszà si wszystkich gatunków!

5 5. WilgotnoÊç WilgotnoÊç w ELECTRONIC SCALE nie wywołuje zmian długoêci. Mo e mieç jednak e wpływ na obiekt pomiaru, jak np. w wypadku badanego przedmiotu z powy szego przykładu (warstwa poliestru). Wzór na rozszerzalnoêç z powu nabieranej wilgotnoêci ma nast pujàcà postaç L = L x AKF x T gdzie L L AKF T zmiana długosci długoêç współczynnik rozszerzalnoêci przy wzroêcie wilgotnoêci ró nica Współczynnik rozszerzalnoêci przy wzroêcie wilgotnoêci wynosi w wypadku poliestru 12 x 10-6 / %WW (wilgotnoêç wzgl dna). W wypadku warstwy rozszerzalnoêç wynosi (na dł. mm przy zmianie o 10%WW L = L x AKF x T = mm x 12 x 10-6 / %WW x 10 %WW = 0.12 mm Uwaga Przyjmowanie i dawanie wy mo e, w zale noêci właêciwoêci obiektu, trwaç dłu szy czas, cz sto nawet kilka dni! Aklimatyzacja Ze wzgl du na fakt, e a i wilgotnoêç majà tak du y wpływ na kładnoêç pomiaru, olbrzymie znaczenie ma zapewnienie powiednio długiego czasu na stosowanie si badanego przedmiotu i przyrzàdu pomiarowego panujàcych warunków. Po zakoƒczeniu procesu aklimatyzacji, mo na stosunkowo łatwo skorygowaç, wzgl. wyliczyç wpływ y i wilgotnoêci (w wypadku znajomoêci powiednich współczynników), wykorzystujàc w tym celu powy sze wzory. Gdy aklimatyzacja b dzie nadal w toku (np. w wypadku plastikowej folii po upływie gzin), nie wiamo kładnie, kiedy si zakoƒczy, wzgl. w jakim stopniu ulegnie jeszcze zmianie badany przedmiot. Tym samym nie ma mo liwoêci przeprowadzenia obliczeniowej korekty wzgl. prawidłowego pomiaru. Przykłady liczbowe chyłki pomiaru folii poliestrowej w zale noêci y i długoêci wzgl. wilgotnoêci wzgl dnej (Współczynnik rozszerzalnoêci AKT = 27 x 10-6 / C) A) Odchyłka wymiaru przy zmianie y C C C C C

6 (Współczynnik rozszerzalnoêci AKF = 12 x 10-6 / C) B) Odchyłka wymiaru przy zmianie wilgotnoêci % WW C C C C C Uwaga Pane współczynniki rozszerzalnoêci sà jedynie przykładami i nie noszà si wszystkich gatunków! Lupa czy mikroskop? W przyrzàdzie ELECTRONIC SCALE mo na wybieraç spoêród ró nych optycznych Êrków pomocniczych namierzania linii kontrolnych. Mo e byç to zarówno lupa z 10-krotnym powi kszeniem, jak i opracowany specjalnie tego celu mikroskop z powi kszeniem 25-krotnym 50-krotnym. Zaletami st pnej w wyposa eniu standarwym lupy precyzyjnej jest du e pole wiku i bra wicznoêç boczna. Niestety du à wadà jest tak zwana paralaksa. 6. Paralaksa Gdy mi dzy liniami na płytce kreskowej przyrzàdu pomiarowego a liniami na obiekcie pomiaru znajduje si wolna przestrzeƒ, chzi bł du pomiaru, gdy patrzenie przez lup nie b dzie skierowane kładnie w pionie. Błàd w pomiarze powi ksza si wraz z st pem mi dzy znakiem pomiaru na płytce kreskowej a mierzonà linià na badanym przedmiocie i chyłkà kàta osi obserwacji w stosunku pionu. Kontrola paralaksy w przyrzàdzie ELECTRONIC SCALE daje u ytkownikowi mo liwoêç kontrolowania kàta obserwacji. poprawny mylny Tylko gdy le àce na sobie pola b dà wyrównane wzgl dem siebie, operator patrzy pionowo na znaki pomiaru. PrzemyÊlany układ płytek kreskowych w ES pomaga tym samym przy prawidłowym u ytkowaniu utrzymywaç jak najw szy indywidualnej interpretacji oraz ograniczyç minimum niepewnoêç pomiaru oraz rozrzut wyników wêród kilku operatorów. W układach optycznych z wieloma soczewkami, jak np. w mikroskopie, układ optyczny tworzy układ soczewek. Dzi ki temu patrzenie przez układ optyczny nie mo e si bywaç p skosem, jak w wypadku lupy i nie wyst puje błàd paralaksy! Oprócz wi kszego powi kszenia jest to najwa niejsza zaleta mikroskopu. Do wad mikroskopu nale y mniejsze pole widzenia i wrócenie obrazu. To co widaç u góry, jest na le; to co widaç po lewej stronie, jest po prawej. Na poczàtku pracy z mikroskopem mo e to sprawiaç kłopoty. Stosunkowo szybko mo na si tego przyzwyczaiç.

7 7. Wzrokowa wra liwoêç operatora åwiczenie czyni mistrzem! Regularnie powtarzana praca stanowi trening dla oka i poprawia wzrokowà wra liwoêç operatora. Operator uczy si szybciej i kładniej czytywaç obraz, a tak e niezawnie go interpretowaç. Czynniki wpływajàce na wynik pomiaru Zasadnicze decydujàce czynniki - Precyzja i właêciwoêci fizyczne pziałki / przyrzàdu pomiarowego - Zakres pomiaru (niekładnoêç wzrasta wraz z powi kszaniem si obszaru, zwykle nie w sposób liniowy, tylko (lekko) wykładniczy) - Przebieg pomiaru (płaskoêç powierzchni pomiaru, błàd paralaksy, postulat Abbego itp.) - Klimat o Temperatura (a pomieszczenia, ciepło promieniowania oêwietlenia, a ciała o peratora przy tyku, ) o WilgotnoÊç (np. papieru folii plastikowych) o Czas / stopieƒ aklimatyzacji - WłaÊciwoÊci fizyczne badanego elementu (współczynniki rozszerzalnoêci itp.) - OstroÊç kraw dzi badanego obiektu - Badajàcy / u ytkownik (wiedza, Êwiadczenie i (wra liwoêç wzrokowa) Czynniki majàce wpływ na kładnoêç przyrzàdu ELECTRONIC SCALE pobnej pziałki Konstrukcja (geometria drà ka, spasowanie cz Êci, zakres pomiaru, uwzgl dnienie pstawowych zasad techniki pomiaru, takich jak np. postulat Abbego, paralaksa itp.) Układ optyczny Elektronika (jako element analizujàcy) (w ES ± 0.01 mm) DokładnoÊç pziałki kondensatora (element wysyłajàcy impulsy)