ГОСТ Р 8.652-2009. Государственная система обеспечения единства измерений. Приборы контактные (щуповые) для измерений шероховатости поверхности. Метрологические характеристики фазокорректированных фильтров
(утв. Приказом Ростехрегулирования от 20.07.2009 № 254-ст)
Примечание
Введен в действие с 1 июня 2010 года.
от 20 июля 2009 г. № 254-ст
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ГОСУДАРСТВЕННАЯ СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЕДИНСТВА ИЗМЕРЕНИЙ
ПРИБОРЫ КОНТАКТНЫЕ (ЩУПОВЫЕ) ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЙ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ
МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ФАЗОКОРРЕКТИРОВАННЫХ ФИЛЬТРОВ
State system for ensuring the uniformity of measurements. Contact (stylus) instruments for the measurements of surface roughness. Metrological characteristics
of phase correct filters
1 июня 2010 года
Предисловие
Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании», а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения».
Сведения о стандарте
1. Разработан Федеральным государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский институт метрологической службы» (ФГУП «ВНИИМС»).
2. Внесен Управлением метрологии Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии.
3. Утвержден и введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 20 июля 2009 г. № 254-ст.
4. Настоящий стандарт разработан с учетом основных нормативных положений международного стандарта ИСО 11562:1996 «Геометрические характеристики изделий. Текстура поверхности. Профильный метод. Метрологические характеристики фазокорректированных фильтров» (ISO 11562:1996 «Geometrical Product Specifications (GPS) — Surface texture — Profile method — Metrological characteristics of phase correct filters», NEQ).
Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок — в ежемесячно издаваемых информационных указателях «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет.
1. Область применения
Настоящий стандарт распространяется на контактные (щуповые) приборы для измерений шероховатости поверхности (далее — приборы), соответствующие требованиям ГОСТ 19300, и устанавливает метрологические характеристики фазокорректированных фильтров для измерений шероховатости поверхности.
Настоящий стандарт устанавливает процедуру разделения длинных и коротких волн, содержащихся в профиле шероховатости поверхности (далее — профиль).
2. Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующий стандарт:
ГОСТ 19300-86. Средства измерений шероховатости поверхности профильным методом. Профилографы-профилометры контактные. Типы и основные параметры.
Примечание. При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.
3. Термины и определения
В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:
3.1. Фильтр (профиля): фильтр, который разделяет профили на длинноволновую и коротковолновую составляющие.
3.2. Фазокорректированный фильтр (профиля): фильтр, не вызывающий сдвигов фазы, приводящих к асимметричным искажениям профиля.
3.3. Фазокорректированный фильтр средней линии [средняя линия]: длинноволновая составляющая профиля, которую определяют для любой точки профиля средневзвешенным значением, полученным с использованием смежных точек.
3.4. Передаточная характеристика фильтра: характеристика степени затухания амплитуды синусоидального профиля как функции его длины волны.
3.5. Весовая функция фазокорректированного фильтра: функция вычисления средней линии, показывающая вес в каждой точке части профиля в окрестности этой точки.
Примечание. Передаточная характеристика средней линии представляет собой Фурье-преобразование весовой функции.
3.6. Длина волны отсечки шага фазокорректированного фильтра: длина волны синусоидального профиля, на которой фильтр профиля передает 50% амплитуды.
Примечание. Фильтры профиля идентифицируют по значениям длин волн отсечки шага.
3.7. Полоса пропускания фильтра: полоса длин волн синусоидального профиля, пропускающая более чем на 50% в случае, если два фазокорректированных фильтра с разными длинами волн отсечки шага применяют для преобразования профиля.
Примечание. Фильтр с более короткой длиной волны отсечки шага сохраняет длинноволновую составляющую профиля, а фильтр с более длинной волной отсечки шага сохраняет коротковолновую составляющую профиля.
3.8. Соотношение отсечек шага: соотношение длинноволновой отсечки шага к коротковолновой отсечке шага для заданной полосы пропускания.
4. Характеристики фазокорректированных фильтров
4.1 Весовая функция фазокорректированного фильтра
Весовая функция фазокорректированного фильтра (далее — фильтр) (см. рисунок 1) соответствует по форме Гауссовой функции плотности вероятности. Ее уравнение при длине волны отсечки шага фильтра, равной \lambda_{B} , имеет вид
S(x) = \frac{1}{\alpha\lambda_{B}} e^{- \pi}(^{\frac{x}{\alpha\lambda_{B}}})2 ,
\alpha = \sqrt{\frac{ln2}{\pi}} = 0,4697 ;
\lambda_{B} — длина волны отсечки шага фильтра.
Рисунок 1. Весовая функция фильтра
4.2 Передаточная характеристика фильтра
4.2.1 Передаточная характеристика длинноволновой составляющей профиля (средняя линия)
Передаточную характеристику фильтра (см. рисунок 2) определяют через весовую функцию посредством Фурье-преобразования. Передаточную характеристику фильтра для средней линии выражают уравнением
\frac{\alpha_{1}}{\alpha_{0}} = e^{- \pi}(^{\frac{\alpha\lambda_{B}}{\lambda}})2 ,
где \alpha_{0} — амплитуда синусоидального профиля шероховатости перед фильтром;
\alpha_{1} — амплитуда профиля средней линии;
\lambda_{B} — длина волны отсечки шага фильтра;
\lambda — длина волны синусоидального профиля.
4.2.2 Передаточная характеристика коротковолновой составляющей профиля
Передаточная характеристика коротковолновой части профиля (см. рисунок 3) дополняет передаточную характеристику длинноволновой составляющей профиля.
коротковолновой составляющей профиля
Коротковолновая составляющая профиля представляет собой разность между профилем поверхности и длинноволновой составляющей профиля. Ее уравнение как функция предельной длины волны \lambda_{B} имеет вид:
\frac{\alpha_{2}}{\alpha_{0}} = 1 - e^{- \pi}(^{\frac{\alpha\lambda_{B}}{\lambda}})2 ; \frac{\alpha_{2}}{\alpha_{0}} = 1 - \frac{\alpha_{1}}{\alpha_{0}} ,
где \alpha_{2} — амплитуда синусоидального профиля шероховатости.
5. Пределы погрешности фазокорректированных фильтров
Для фазокорректированных фильтров значения допусков передаточной характеристики и весовой функций не установлены. Отклонение реализованного фазокорректированного профиля от Гауссова фильтра представляют графически в пределах диапазона длин волн от 0,01\lambda_{B} до 100\lambda_{B} . Пример кривой отклонений приведен на рисунке 4.
Рисунок 4. Пример кривой отклонений реализованного
фазокорректированного фильтра от Гауссова фильтра
КРИТЕРИИ ВЫБОРА ФАЗОКОРРЕКТИРОВАННЫХ ФИЛЬТРОВ
Выбор фазокорректированных фильтров проводят по следующим критериям:
а) Пространственные и частотные характеристики имеют одинаковое значение.
б) Фильтрованный профиль, даже в области отсечки шага фильтра профиля, не искажается из-за фазового сдвига. Коротковолновая составляющая профиля после прохождения фильтра подобна коротковолновой составляющей оригинального профиля.
в) Параметры, такие как относительную опорную длину профиля и высоту выступов в области отсечки шага профиля фильтра, измеряют с большей достоверностью.
г) Передаточные характеристики коротковолновой и длинноволновой составляющих профиля обладают свойствами:
д) Для цифровых систем фазокорректированный фильтр реализуется с использованием Гауссовой аппроксимации.
е) Если необходимо задать допуски, то они должны быть значимы для калибровки приборов. Этого невозможно достигнуть простым заданием числовых значений допусков. Поэтому изготовители приборов должны обеспечивать графическое представление реализуемого фильтра, как это указано в разделе 4.
ж) Для обеспечения сопоставимости результатов измерений новые фильтры должны быть совместимы с существующими 2RC фильтрами, соответствующими требованиям ГОСТ 19300.