Погрешности, происходящие от температурных деформаций (температурные погрешности)

Для оценки влияния температурных деформаций на погрешность измерения используется понятие «температурный режим».

Температурный режим есть условная, выраженная в градусах Цельсия разность температур объекта измерения и измерительного средства, которая при определенных «идеальных» условиях вызовет ту же температурную погрешность, как и весь комплекс реально существующих причин. Это сводится к тому, что прибор и деталь имеют постоянную по объему температуру и коэффициент линейного расширения материала, из которого они изготовлены. Коэффициент равен 11,6·10^-6 град^-1. Температурный режим не следует понимать как допускаемое отклонение температуры среды от 20°С или колебания ее в процессе измерения.

В соответствии с данным определением погрешность, зависящую от температурных деформаций, при известном режиме определяют по формуле

,

где ∆l_t – погрешность, зависящая от температурных деформаций; l – измеряемый размер; Θ_t – температурный режим.

Если известна составляющая погрешности измерения, зависящая от температурных деформаций, то температурный режим в градусах можно определить по формуле .

Часто воспользоваться этими формулами невозможно из-за отсутствия необходимых данных. Тогда температурный режим приходится определять приближенно, исходя из оценки вероятного предельного влияния отклонения и колебаний температуры среды.

Существуют два основных источника, обуславливающих погрешность от температурных деформаций:

1) отклонение температуры воздуха от 20˚С;

2) кратковременные колебания температуры в процессе измерения.

Максимальное влияние отклонений температуры на погрешность измерения Δl_t можно рассчитать по формуле ,

где ∆t₁ – отклонение температуры от 20°С; (α_n – α_д)_max – максимально возможная разность значений коэффициентов линейного расширения материала прибора и детали.

Максимальное влияние кратковременных колебаний температуры среды на погрешность измерения будет иметь место в том случае, если колебания воздуха практически не вызывают изменений температуры измерительного средства (или объекта измерения), а температура объекта измерения (или прибора) близко следует за температурой воздуха. Вторую составляющую Δl_t2 можно рассчитать по формуле ,

где Δt₂ – кратковременные колебания температуры воздуха в процессе измерения; α_max – максимальное значение коэффициента линейного расширения материала прибора или измеряемой детали.

Поскольку составляющие Δl_t1 и Δl_t2 можно считать независимыми случайными величинами, то общая погрешность, зависящая от температурных деформаций, выражается формулой

,

откуда

Дополнительные температурные деформации надо учитывать при расчете погрешности измерения накладными приборами, которые нагреваются от тепла рук оператора [7].