Разработка и исследование методов повышения точности гониометрических систем

• Автор: Баринова, Евгения Анатольевна
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 163 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ВЫСОКОТОЧНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ ПЛОСКОГО УГЛА
1.1 Методы измерения угла
1.2 Высокоточные гониометрические системы
1.2.1 Гониометрические системы с оптическим датчиком угла
1.2.2 Гониометрические системы с кольцевым лазером
1.3 Методы повышения точности гониометрических систем
1.3.1 Методы классической авто- и кросс-калибровки
1.3.2 Методы Фурье анализа
1.4 Выводы по главе
ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОГРЕШНОСТЕЙ КОЛЬЦЕВОГО ЛАЗЕРА И ОПТИЧЕСКОГО ДАТЧИКА УГЛА
2.1 Современные оптические датчики угла и их точностные характеристики
2.2 Методы исследования погрешностей кольцевого лазера и оптического датчика угла
2.2.1 Метод исследования систематической погрешности
2.2.2 Метод исследования случайной погрешности
2.3 Экспериментальные исследования
2.3.1 Экспериментальная установка
2.3.2 Систематическая погрешность кольцевого лазера
2.3.3 Систематическая погрешность оптического датчика угла
2.3.4 Воспроизводимость систематических погрешностей кольцевого лазера и оптического датчика угла
2.3.5 Случайная погрешность
2.4 Особенности лазерных гониометрических систем
2.5 Метод повышения точности гониометрических систем
2.6 Выводы по главе
ГЛАВА 3. МЕТОД ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ ЛАЗЕРНОГО ДИНАМИЧЕСКОГО ГОНИОМЕТРА
3.1 Основные источники погрешностей лазерного динамического гониометра
3.1Л Случайная погрешность
3.1.2 Систематическая погрешность
3.2 Исследования систематической погрешности, обусловленной нестабильностью скорости вращения кольцевого лазера
3.2.1 Теоретические исследования
3.2.2 Экспериментальные исследования
3.3 Метод повышения точности лазерного динамического гониометра
3.3.1 Метод выставки нуль-индикатора
3.3.2 Экспериментальные исследования
3.4 Оценка метрологических характеристик лазерного динамического гониометра
3.5 Выводы по главе
ГЛАВА 4. МЕТОД ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ АВТОКОЛЛИМАТОРОВ
4.1 Высокоточные автоколлиматоры и методы их калибровки
4.2 Метод определения систематических погрешностей автоколлиматоров из-за перекрёстных связей
4.2.1 Метод разворотов
4.2.2 Экспериментальные исследования
4.3 Исследование погрешности цены деления шкалы автоколлиматора
4.4 Исследование погрешностей двухкоординатных измерений
4.5 Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
КЛ - кольцевой лазер;
ОДУ - оптический датчик угла;
ЛДГ - лазерный динамический гониометр;
ПМ - призматическая мера;
МП - многогранная призма;
НИ - интерференционный нуль-индикатор;
СКО - среднее квадратическое отклонение;
СПМ - спектральная плотность мощности;
ДПФ - дискретное преобразование Фурье;
ОСН - обобщённый сдвиг нуля.
1.3.2 Методы Фурье анализа
В последние годы большое развитие и распространение получили
оптические датчики угла. Так как ОДУ имеют высокое разрешение и пригодны для автоматических измерений, они стали использоваться в качестве эталонов угла в ряде стран (см. п.1.2.). Однако калибровать все метки (свыше тысячи на обороте) оптических датчиков угла с высокой точностью методом классической кросс-калибровки не представляется возможным. До недавнего времени калибровка проводилась вручную путем сравнения с механическим эталоном, поэтому число калиброванных меток было небольшим. Возникла необходимость создания методов, позволяющих быстро и эффективно проводить калибровку датчиков углового положения. В результате при калибровке ОДУ стали использовать Фурье анализ, вследствие 2л - периодичности применяемых в нем функций, что позволяет определять погрешности датчиков более эффективно, проводя меньшее число разворотов. Совместное использование Фурье анализа с методами авто- и кросс-калибровки позволяет практически полностью определять погрешности круговых шкал, за исключение Фурье коэффициентов1 порядков к = п, 2п, Зп
Отметим, что классическая авто- и кросс-калибровка позволяет определять погрешности преобразователей в п точках. В случае калибровки большого числа меток процедура будет несколько отличаться» от классической; процедуры, описанной выше, так как число» разворотов» п> в» этом случае не будет соответствовать числу измерений. Однако по аналогии с зарубежными публикациями для» описания этих, процедур не будет вводиться дополнительная» терминология* а» будут использоваться понятия-авто- и кросс-калибровки.
Методы авто- и кросс-калибровки с применением Фурье, анализа, были реализованы в первичных эталонах угла Японии и Германии. Методы позволяют практически исключить погрешности- угловых шкал: это так называемый метод равнораспределенного усреднения (ециаГётэюп-