Разработка и исследование тридцатиметрового лазерного интерференционного компаратора для государственного первичного эталона единицы длины-метра

• Автор: Кононова, Наталья Александровна
• Шифр специальности: 05.11.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 138 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. ОБЗОР МЕТОДОВ И СРЕДСТВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭТАЛОННЫХ ЛЕНТ И СОВРЕМЕННЫХ ЛАЗЕРНО-ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫХ СИСТЕМ ДЛЯ
ИЗМЕРЕНИЙ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН
1Л. История создания компараторов для поверки эталонных измерительных лент
1.1.1. Тридцатиметровый интерференционный компаратор ВЕШИМ
1.1.2. Стенной оптико-механический компаратор ВНИЕТМ
1.2. Компараторы ведущих зарубежных метрологических институтов
1.3. Обзор современных высокоточных лазерно-интерференционных систем для измерений геометрических величин
1.4. Обзор современных средств измерений уровня
1.5. Выбор направления совершенствования Государственного первичного эталона единицы длины - метра ГЭТ
Выводы по главе
Глава 2. СОСТАВ ТРИДЦАТИМЕТРОВОГО ЛАЗЕРНОГО ИНТЕРФЕРЕНЦИОННОГО КОМПАРАТОРА
2.1. Состав Государственного первичного эталона единицы длины - метра ГЭТ 2-2
2.2. Лазерная измерительная система компаратора
2.3. Оптико-механическая система компаратора
2.3.1. Прецизионные направляющие и юстируемые опоры
2.3.2. Каретка и электропривод
2.3.3. Устройства для исследований современных высокоточных средств измерений
2.3.4. Система определения центров штрихов эталонных измерительных лент
2.3.5. Система для крепления и натяжения эталонных измерительных лент.
2.4. Система измерений параметров окружающей среды и температуры измеряемого объекта
2.5. Краткое описание программного обеспечения
2.5.1. Передача единицы длины от компаратора лазерным координатноизмерительным системам
2.5.2. Передача единицы длины от компаратора эталонным измерительным лентам
2.5.2.1. Окно «Интерферометр»
2.5.2.2. Окно «Параметры»
2.5.2.3. Измерения методом компарирования
2.5.2.4. Окно «Результаты измерений»
Выводы по главе
Глава 3. ИСТОЧНИКИ ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ ДЛИНЫ С ПОМОЩЬЮ ТРИДЦАТИМЕТРОВОГО ЛАЗЕРНОГО ИНТЕРФЕРЕНЦИОННОГО КОМПАРАТОРА
3.1. Уравнения измерений с помощью компаратора
3.2. Исследования стабильности и воспроизводимости частоты (длины волны в вакууме) излучения лазерной измерительной системы
3.3. Погрешность определения поправки для приведения полученной длины интервала эталонной измерительной ленты к температуре 20 °С
3.4. Исследование характеристик направляющих и каретки компаратора с целью определения ошибки Аббе
3.4.1. Ошибка Аббе при измерении эталонных измерительных лент
3.4.2. Ошибка Аббе при исследованиях и поверке лазерных интерферометров и лазерных координатно-измерительных систем
3.4.3. Ошибка Аббе при поверке уровнемеров
3.4.4. Погрешность определения поправки, связанной с ошибкой Аббе
3.5. Погрешность определения поправки, связанной с ошибкой, вызванной отклонением от параллельности между осью лазерного луча компаратора и осью измеряемого объекта
3.6. Погрешность определения поправки, связанной с натяжением эталонных измерительных лент и влиянием силы трения
3.7. Определение влияния параметров окружающей среды на погрешность измерений
3.7.1. Погрешность определения поправки при использовании формулы Эдлена для расчета показателя преломления окружающей среды
3.7.2. Погрешность определения показателя преломления при использовании лазерного рефрактометра
3.8. Погрешность определения центра штриха
3.9. Неисключенная систематическая погрешность компаратора
Выводы по главе
Глава 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СОВРЕМЕННЫХ ВЫСОКОТОЧНЫХ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ
4.1. Результаты экспериментальных исследований лазерной координатноизмерительной системы АР1 ТгаскегЗ
4.2. Результаты экспериментальных исследований эталонной измерительной ленты длиной 24 м
4.3. Пути дальнейшего совершенствования компаратора
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Приложение А. Приказ об утверждении Государственного первичного эталона
единицы длины - метра
Приложение Б. Приказ об утверждении Государственной поверочной схемы
Приложение В. Акты о внедрении
Приложение Г. Сертификат калибровки В1РМ Не-ИеЛ2 лазера
метрологических характеристик, испытаний с целью утверждения типа средства измерения и внесения в Государственный реестр средств измерений РФ, дальнейшей их поверки или калибровки. На данный момент наиболее известными производителями таких высокоточных лазерноинтерференционных систем являются:
- фирма «Automated Precision Inc.», США;
- фирма «FARO Technologies Inc.», США;
- компания «Leica Geosystems AG», Швейцария;
- фирма "Topcon Corporation", Япония;
- фирма «Renishaw ріс», Великобритания;
- фирма "Hewlett Packard", США.
В таблице 1.8 приведены метрологические характеристики ряда современных высокоточных лазерных измерительных систем. Внешний вид данных систем показан на рисунках 1.9-1.10.
Таблица 1.8 - Метрологические характеристики современных высокоточных лазерных измерительных систем
Наименование средства измерений Изготовитель Номер в Гос. реестре СИ РФ Диапазон измерений расстояний, м Пределы допускаемой погрешности измерений расстояний, мкм
1 2 3 4
Системы лазерные координатноизмерительные API RADIAN Фирма «Automated Precision Inc.», США 52269-12 0-20 0-50 0-80 ±5-1*
Системы лазерные координатноизмерительные API ТгаскегЗ, API OMNTTRAC Фирма «Automated Precision Inc.», США 35813-07 0-15 0-40 0-60 ±5 L или ±25 при Т<10 м ±2,5 L при !>10 м