Тема: Компарування металевих рулеток та вимірювання довжин сторін в полігонометрії

Завдання:. Прокомпарувати металеву рулетку та отримати дійсну довжину кожного метрового інтервала.

Мета: Навчитися робити компарування мірних приладів і вносити виправлення за компарування в обмірювані довжини.

Обладнання: металева рулетка, метр штриховой 1 розряда —МШ1Р (еталон).

Загальні відомості

Перед вимірюванням довжин ліній рулеткою або мірною стрічкою необхідно визначити їх фактичну довжину. Для цього мірний прилад (робочу міру) порівнюють з іншим приладом, довжина якого точно відома, його називають нормальною або зразковою мірою.

Нормальні міри використовують лише для порівняння з ними робочих мір. Їх ретельно зберігають, щоб вони не змінили свою довжину. Довжина нормальної міри є в паспорті у вигляді «рівняння стрічки», яке визначає його довжину при даній температурі.

Процес порівняння робочої стрічки з нормальною називається компаруванням. При компаруванні на рівну поверхню вкладаються нормальна та робоча міри таким чином, щоб нульові штрихи їх знаходились друг проти друга. До кінців стрічок прикріплюють динамометри, за допомогою яких стрічки натягують з однаковою силою.

В лабораторній роботі за нормальну (зразкову) міру приймають метр штриховой 1 розряда—МШ1Р.

Метр штриховой 1-го розряда МШ1Р представляє собою вимірювальну лінійку з відліковими лупами.

Лінійка має дві шкали з різною ціною розподілів і призначена для вимірів прямолінійних відстаней, а також для дослідження прямолінійних шкал.

Основні характеристики приладу МШ1Р представлені в таблиці 4.1.

Таблиця 4.1.

Рис. 4.1. Метр штриховой 1 розряду.

1-латунна лінійка; 2-напрямна штанга; 3-термометр; 4-лупа.

Метр штриховой 1 розряду - МШ1Р (рис. 4.1) складається з наступних основних частин:

1) Латунної лінійки, бічні грані якої скошені й складають із площиною основи кути рівні 45°. На одній скошеній грані нанесена шкала із ціною найменшого розподілу 0,2 мм, а на іншій із ціною найменшого розподілу 1 мм. Довжина шкал 1020 мм. Оцифровка шкал через кожні 10 мм. Точність нанесення штрихів розподілів на шкалах лінійки залежить від розмірів інтервалу; у межах половини Довжини шкал вона дорівнює 0,025 мм, а в межах всієї довжини шкал - 0,05 мм.

2) Латунної напрямної штанги, скріпленої з лінійкою за допомогою гвинтів.

3) Термометра, призначеного для виміру температури приладу. Діапазон виміру температур від - 30 ° до +50°С. Термометр має шкалу із ціною розподілів 0,5°С. Оцифровка через кожні 0,5⁰С.

4) Двох луп 7^х збільшення, призначених для підвищення точності відліку. Лупи закріплені в обоймах утримувачів, які за допомогою напрямних стрижнів вставляються в розрізні стійкидвижків.Лупи разом із движками переміщаються уздовж штанги й можуть повертатися щодо осей стійок. Ці рухи дозволяють установлювати їх проти кожного з розподілів тієї або іншої шкали лінійки. Фокусування луп виконується поздовжніми переміщеннями їх в обоймах утримувачів.

Виконання роботи

Вимір довжини за допомогою МШ1Р виконується прикладанням або накладанням на вимірюваний відрізок довжини. Кожен студент повинен самостійно прокомпарувати не менше одного метра робочої рулетки п’ятью прийомами. Величину вимірюваної довжини отримуємо як різницю відліків по шкалі метра. Перед зняттям відліків відліки треба записати температуру t⁰_1. Відліки знімаються за допомогою луп. При накладанні МШ1Р на вимірюваний відрізок необхідно, щоб скошені грані метра були паралельні осі відрізка або вісі перевіряємої шкали. (Під віссю шкали мається на увазі пряма, що проходить через середину або кінці однакових штрихів шкали. Якщо вимірюваний відрізок обмежений двома штрихами (див. рис. 4.2), то його довжина являє собою відстань між осями цих штрихів і визначається за формулою:

,

де a, b, c, d – відліки по лівому та правому краю І та ІІ штрихів.

Ці відліки потрібно знімати двома спостерігачами одночасно. При точних вимірах варто користуватися шкалою із ціною розподілу 0,2 мм.

Виконавши один такий прийом, тобто знявши чотири відліки, лінійку трохи зміщають у поздовжньому напрямку й знімають другу серію відліків. Кількість прийомів визначається бажаним ступенем точності результатів виміру (в лабораторній роботі потрібно виконати 5 прийомів). Результати вимірювань та обчислень заносять до таблиці 4.3.

Рис.4.2. Вимірювана довжина

Середнє арифметичне значення вимірюваної відстані визначається за формулою:

де ΣL-сума результатів кожного прийому; n—числоприйомів.

При обліку теплового впливу на прилад необхідно фіксувати його температуру після першого й кінцевого прийомів виміру (t°₁ і t°_n C) і знайти середню температуру

Потрібно знайти відхилення кожного значення l від середнього арифметичного значення виміряної довжини.

В таблиці 4.2. наведений приклад визначення відстані даним методом.

Оцінка точності вимірів визначається на основі теорії помилок. Середня квадратическая помилка (m) одного виміру (прийому) даного ряда

де V - відхилення кожного значення 1 від середнього арифметичного значення вимірюваної величини; n - число вимірів (прийомів).

Середня квадратична помилка (М) результату виміру (середнього арифметичного) дорівнює:

Потім довжину метра при t=20°C приводять до середньої температури й одержують довжину метра Lср(t). Довжина метра при температурі t=20°C і рівняння для перерахування його довжини на середню температуру зазначені в атестаті.

Середнє арифметичне (L_cp(t) вимірюваного відрізка з урахуванням теплового впливу визначається за формулою:

Середня температура, при якій проводились вимірювання обчислювалась за формулою:

Рівняння для шкали з ціною поділки 0,2мм з атестата буде L(1596)t=1000,01+0,0185(t-20⁰) мм

Звідси L(1596)17,4⁰=1000,01+0,0185(17,4-20)=999,96 мм.

Шукана довжина

L_ср (17,4⁰С)=400,12±0,02 мм

Сумарна вимірювальна похибка, що визначає точність приладу, складається із двох основних помилок - помилки в нанесенні шкал лінійки й помилки відліку.

При достатніх навичках у роботі з точними вимірювальними приладами відлік по МШ1Р може бути взятий з точністю 0,02 мм. У цьому випадку сумарна вимірювальна помилка при вимірі, довжин близьких до метра, не буде перевищувати 0,05 мм, якщо вимір виконаний у кілька прийомів (3-5).

У цих же умовах при вимірів довжин до 0,5 м сумарна вимірювальна помилка не буде перевищувати 0,03 мм.

При визначенні відстані між сторонами кінцевої міри (наприклад відстані між сторонами чорного прямокутника на білому тлі) взяті по шкалах відліки являють собою значення вимірюваної величини. У цих випадках обчислювальна робота зводится до визначення середнього арифметичного вимірюваної величини (з урахуванням температурного впливу) і сумарної вимірювальної помилки.

При більш грубому визначенні відстані доцільно користуватися шкалою із ціною розподілу 1 мм. Штрихової метр при цьому прикладається або накладається на вимірюваний відрізок довжини так, щоб початковий (нульовий) штрих шкали МШ1Р и кінець відрізка були продовженням один іншого. Довжиною вимірюваного відрізка буде відлік по Шкалі МШ1Р.

Щоб уникнути перекручування вимірюваної величини за рахунок паралакса при всіх методах виміру візирні осі відлікових луп повинні бути перпендикулярні площині, у якій лежить вимірюваний відрізок.

Таблиця результатів виміру

Таблиця 4.2.

№ прийома	и	Штрих 1	Штрих 2	l= -	V=l-
Відлік по лівому краю а	Відлік по правому краю b		Відлік по лівому краю c	Відлік по правому краю d
Ср=								=	=	=

Приклад виконання роботи

Таблиця 4.3.

Поиск по сайту: