Cơ bản về kỹ thuật đo lường

1.Khái niệm cơ bản
Khi kiểm tra, những đặc điểm hiện có của sản phẩm như kích thước, hình dạng, chất lượng bề mặt được so sánh với những đặc tính đòi hỏi. Kiểm tra là xác định vật được kiểm tra có đạt những đặc điểm đòi hỏi hay không. Thí dụ kính thước, hình dạng hoặc phẩm chất bề mặt.

• Các loại kiểm tra

Kiểm tra chủ quan được thực hiện bằng giác quan của người kiểm tra, không có sự hỗ trợ của máy móc (Hình1). Người kiểm tra xác định thí dụ sự thành hình của rìa xờm (ba vớ, bavia) và chiều cao nhấp nhô của chi tiết có thể chấp nhận được không (kiểm tra bằng mắt và qua
tiếp xúc bằng tay).

Kiểm tra khách quan được thực hiện với những phương tiện kiểm tra, có nghĩa là với những thiết bị đo và các dưỡng kiểm (Hình 1 và Hình 2).

Đo lường là so sánh một độ dài hoặc một góc phẳng với một thiết bị đo. Kết quả là một trị số đo. Đo so sánh là so sánh vật kiểm tra với một thiết bị so sánh. Người ta không nhận được trị số bằng con số, mà chỉ xác định là vật được đo tốt hoặc bị loại (xấu).

•  Phương tiện kiểm tra (Thiết bị đo)

Dụng cụ kiểm tra được chia làm 3 nhóm: thiết bị đo,dưỡng kiểm và thiết bị phụ trợ.Tất cả các thiết bị đo, các thiết bị so sánh được thiết kế theo mẫu chuẩn. Nó tượng trưng cho độ lớn, thí dụ bằng khoảng cách những vạch kẻ (thước kẻ), bằng khoảng cách cố định của những mặt phẳng (căn mẫu đo, dưỡng kiểm) hoặc vị trí góc của những mặt phẳng (căn chuẩn đo góc). Các thiết bị đo có hiển thị có dấu hiệu di chuyển (kim đồng hồ đo, vạch kẻ của thước chạy), thang đo di chuyển hoặc cơ cấu đếm số. Trị số đo có thể đọc được ngay. Dưỡng tượng trưng cho kích thước hoặc kích thước và hình dạng của vật kiểm tra. Thiết bị phụ trợ thí dụ như giá đo và các khối lăng trụ (khối V).

• Các khái niệm về kỹ thuật đo lường

Để tránh hiểu lầm khi mô tả những quá trình đo lường hoặc phương pháp đánh giá, người ta cần phải có những khái niệm cơ bản rất rõ ràng (Các bảng ở trang 11 và 12)

1.2 Sai lệch đo 

Nguyên nhân của các sai lệch đo (Bảng 1, trang 14). Sự khác biệt với nhiệt độ chuẩn 20⁰C thường gây ra sai lệch đo, khi các chi tiết và các thiết bị đo cũng như dưỡng được sử dụng để kiểm soát không cùng một vật liệu và không cùng một nhiệt độ (Hình 1).

Căn mẫu bằng thép dài 100 mm sẽ thay đổi chiều dài 4,6 µm khi nhiệt độ thay đổi 40C, thí dụ qua hơi nóng của bàn tay. Ở nhiệt độ chuẩn 20⁰C các chi tiết, các dưỡng và thiết bị đo nên ở trong độ dung sai đã qui định. Sự thay đổi hình dạng bởi lực đo xuất hiện ở các chi tiết, các thiết bị đo và các giá kê đo có tính đàn hồi. Sự uốn cong có tính đàn hồi của giá kê đo không ảnh hưởng tới trị số đo, nếu khi đo với cùng lực đo như khi điều chỉnh về không với căn mẫu đo (Hình 2).

Sai số đo sẽ giảm đi, khi sự hiển thị của thiết bị đo được chỉnh với cùng các điều kiện như lúc đo chi tiết. Sai số đo vì nhìn sai (thị sai) khi đọc dưới một góc nghiêng (Hình 3).

•  Các loại sai số

     Sai số hệ thống gây ra bởi sự sai lệch cố định: nhiệt độ, lực đo, bán kính của đầu đo, sự không chính xác của thang (đo). Sai số ngẫu nhiên không thể nhận biết được về độ lớn và chiều của nó. Các nguyên nhân có thể là sự biến động không rõ nguồn gốc của lực đo hoặc nhiệt độ. Các sai số hệ thống làm cho trị số đo sai. Khi biết độ lớn và chiều (+ hoặc -) của sai số ta có thể điều chỉnh nó. Các sai số ngẫu nhiên làm cho trị số đo trở nên bất định. Các sai số ngẫu nhiên không rõ nguồn gốc thì không thể điều chỉnh được.

Sai số hệ thống có thể xác định được qua phép đo so sánh với các thiết bị đo chính xác hoặc căn mẫu. Thí dụ như khi kiểm tra một pan me (vi kế), hiển thị được so sánh với căn mẫu (Hình 1). Trị số danh nghĩa của căn mẫu (chữ khắc) có thể xem là trị số đúng. Sai số hệ thống As của một trị số đo riêng lẻ bằng hiệu số của trị số hiển thị xa và trị số đúng xr. Kiểm tra sai số đo của một pan me đo ngoài trong khoảng đo từ 0 mm đến 25 mm, ta sẽ có được biểu đồ của sai số đo (Hình 1).

Ở pan me, phép đo so sánh được thực hiện với các căn mẫu được quy định qua các góc quay khác nhau của trục đo. Giới hạn lỗi và dung sai
• Giới hạn lỗi G không được vượt qua bất kỳ vị trí nào trong phạm vi đo.
• Trong trường hợp bình thường của kỹ thuật đo lường các giới hạn lỗi cân đối xứng nhau. Các giới hạn lỗi bao gồm các sai số của phần tử đo, thí dụ các sai số về độ phẳng.
• Sự tuân thủ giới hạn lỗi G có thể được kiểm tra bằng thanh mẫu với bậc dung sai 1 theo DiN EN iSo 3650. Để đạt được sự giảm thiểu sai số hệ thống người ta điều chỉnh về “không“ cho hiển thị (Hình 2).

Điều chỉnh về “không“ được thực hiện với các căn mẫu tương ứng với kích thước kiểm tra của chi tiết. Sự phân tán ngẫu nhiên được tìm ra qua các phép đo nhiều lần dưới cùng các điều kiện
lặp lại (Hình 3):

Phép đo lặp lại với cùng một độ lớn và cùng chi tiết nên được thực hiện tuần tự liên tiếp.Thiết bị đo, phương pháp đo, người kiểm tra và các điều kiện chung quanh không được thay đổi trong khi đo lặp lại. Để tránh ảnh hưởng của sai số độ tròn vào độ phân tán của phép đo, phải luôn luôn đo ở cùng một chỗ. Sai số hệ thống của phép đo được xác định với phép đo so sánh. Sai số ngẫu nhiên được tìm ra qua phép đo lặp lại nhiều lần