Методы планирования и обработки результатов измерений плоского угла для градуировки прецизионных навигационных датчиков

• Автор: Кудрявцев, Михаил Дмитриевич
• Шифр специальности: 05.13.01, 05.11.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 172 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1.Обзор методов и средств точных угловых измерений и способов

оценивания показателей точности их результатов

1.1. Методы и средства измерений плоского угла.

1.1.1. Гониомстрические методы

1.1.2. Тригонометрические методы

1.1.3. Параметрические методы.

1.1.4. Комбинированные методы.

1.1.5. Методы непосредственного сличения

1.2. Круговые шкалы. Классификация и примеры реализации

1.3. Объединение двух круговых шкал с различной дискретностью принцип замкнутого нониуса.
1.4. Принцип калибровки замкнутых дискретных круговых шкал
1.5. Два способа описания погрешности круговой шкалы.
1.6. Одновременная калибровка двух круговых шкал с одинаковой дискретностью
1.6.1. Вариант двух полных круговых шкал
1.6.2. Вариант полной и неполной круговых шкал
1.6.3. Особенности планирования измерительной процедуры при одновременной калибровке двух шкал, включая внутренний и внешний контроль точности
согласованности первичных данных
1.7. Внутренняя калибровка круговой шкалы самокалибровка.
1.7.1. Самокалибровка с опорой на встроенную многозначную угловую меру.
1.7.2. Самокалибровка двух и многоотсчетной реализации круговой шкалы.
1.8. Особенности обработки данных при калибровке шкал, включая
ее программную реализацию
1.9. Постановки задачи и ее обоснование
Выводы по главе
М. Д. Кудрявцев
Методы планирования и обработки результатов измерений плоского угла
для градуировки прецизионных навигационных датчиков
Содержание
Глава 2.Формальное описание процедуры совокупных измерений
комбинационных измерений с уравновешиванием.
2.1. Совокупные измерения определение, классификация и особенности планирования
2.1.1. Предварительные замечания и вербальное описание.
2.1.2. Формальное определение, понятие плана и его достаточности.
2.1.3. Представление измерительной модели СоИ как стандартной регрессионной модели с переменной матрицей плана.
2.1.4. Метод наименьших квадратов как стандартный алгоритм обработки избыточных первичных данных СоИ.
2.1.5. Развернутые примеры СоИ.
2.1.6. Особенности планирования СоИ
2.2. Два способа получения избыточности при совокупных измерениях повторение и комбинирование.
2.3. Модификация регрессионной модели погрешностей совокупных измерений. Особенности применения МНК.
2.4. Выбор плана совокупных измерений и его простейшие свойства
2.4.1. Роль альтернативных апостериорных оценок точности при избыточных СоИ
2.4.2. Перебор комбинаций сериями переход к двумерному комбинаторному индексу
2.4.3. Условие достаточности матрицы плана и способы ее достижения репараметризация и дополнительные
линейные связи.
2.4.4. Индекс устойчивости матрицы плана.
2.5. Учет выбросов СоИ методом двойного окаймления матрицы
2.6. Уточнение математических моделей погрешностей с целью повышения точности результатов СоИ
2.7. Применение конкурирующих АО при наличии неформализованной априорной информации о погрешностях упрощенные и эмпирические АО
М. Д. Кудрявцев Методы планирования и обработки результатов измерений плоского угла
для градуировки прецизионных навигационных датчиков
Содержание
2.8. Выбор программной среды при реализации ЛО.
2.9. Особенности интерпретации и формы представления результатов СоИ
Выводы по главе
Глава 3.Применение разработанных моделей СоИ для
совершенствования государственного эталона плоского угла.
3.1. Разработка и обоснование измерительной процедуры методика одновременной калибровки двух дискретных круговых шкал.
3.1.1. Метод измерений общие положения, понятия и обозначения.
3.1.2. Условия измерений.
3.1.3. Подготовка и выполнение измерений. Общие положения
3.1.4. Обработка первичных данных и получение результатов измерений
3.2. Использование стандартных МНКоценок для обработки первичных данных. Дополнительный анализ их точности на основе групповой двухфакториой структуры и повышенной степени симметрии плана измерений
3.2.1. Избыточные измерения с максимальным числом серий
3.2.2. Избыточные измерения с полным набором неизвестных базовых углов
3.3. Использование уточненных МНКоценок для коррекции повышения точности результатов измерений углов призмы.
Выводы по главе 3.
Г лава 4.Создание локального эталона плоского угла на основе составной кварцевой призмы повышенной дискретности и разработка
проекта локальной схемы прослеживаемости
4.1. Сравнение возможных вариантов исходной образцовой
установки ЦНИИ локального эталона для воспроизведения единицы плоского угла.
4.1.1. Установка на основе зубчатого столика
4.1.2. Установка на основе блока двух призм, подвижного зеркала
и автоколлиматора
4.1.3. Установка на основе двух прецизионных акселерометров.
М. Д.Кудрявцев
Мотоды планирования и обработки результатов измерений плоского угла
для градуировки прецизионных навигационных датчиков
Содержание
4.1.4. Анализ предельной точности трех вариантов установки
4.2. Технические предложения по созданию локального эталона предприятия для воспроизведения единицы плоского угла
4.2.1. Состав установки
4.3. Принцип действия локального эталона
4.3.1. Описание установки на основе блока двух призм, подвижного зеркала и автоколлиматора
4.3.2. Технические предложения по созданию системы юстировки
и движения компенсационного зеркала
4.3.3. Точное движение компенсационного зеркала
4.3.4. Аппроксимация движения компенсационного зеркала вращением вокруг фиксированной оси
4.4. Разработка рекомендуемой локальной схемы прослеживаемости предприятия
4.5. Разработка универсальной инструкции по калибровке поворотного углозадающего устройства в фиксированных
точках шкалы.
Выводы по главе 4.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Определения используемых в работе
метрологических понятий
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Общая характеристика количества возможных
планов совокупных измерений
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Пример программной реализации обработки
первичных данных при одновременной калибровке круговых
шкал в среде .
ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Пример программной реализации обработки
первичных данных при одновременной калибровке круговых
шкал в среде x
ПРИЛОЖЕНИЕ 5. Проект рекомендуемой локальной схемы
прослеживаемости предприятия в области угловых измерений
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Большое значение при этом следует придавать возможности симметричного участия всех ФВ из измеряемого набора в схеме комбинирования, отчего непосредственно зависит такое весьма желательное свойство отдельных компонентов РИ как их гомоскедастичность равиорассеянность случайных погрешностей. Более полное сопоставление ПрИ и СоИ выполнено в главе 2. М. Д. СИ не существуют, поскольку требуемый уровень точности достигнут лишь при реализации метрологических средств национального и рабочих эталонов в составе государственной поверочной схемы схемы прослеживаемости и т. При этом может быть целесообразна разработка и создание локального эталона предприятия и возглавляемой им рекомендуемой схемы прослеживаемости в соответствующей области измерений. Необходимо отметить, что вплоть до настоящего времени теоретические положения СоИ имеют целый ряд существенных пробелов, поскольку в случае использования ПрИ в силу их одномерности соответствующие задачи либо не возникают, либо тривиальны. Повидимому, это обусловлено тем, что в метрологической практике до сих пор СоИ рассматривались, как специфический инструментарий, обслуживающий ее собственные нужды работы на верхних ступенях поверочных схем схем прослеживаемости и в первую очередь с госэталонами. Характерным примером является задача аттестации СИ высшей точности рабочих эталонов таких как эталонные призмы измеряют набор всех углов между определенными парами ее граней и зубчатые поворотные столы измеряется набор углов, характеризующих определенные положения верхнего подвижного зубчатого диска относительно нижнего. М. Д. СоИ, имеются лишь примеры их конкретных успешных применений , , , , , . Известен также и ряд более простых случаев применения СоИ, в том числе без избыточности. Примерами могут служить задача попарного сличения нескольких мер , простейшие триангуляционные задачи в геодезии , задача нахождения сопротивлений трех соединенных звездой резисторов через измерение их попарных сумм в условиях недоступности средней точки, задачи точной пространственной угловой привязки протяженных объектов , и др. Однако в последнее время наблюдается существенное повышение требований к точности угловых измерений со стороны потребителейнеметрологов, в первую очередь для обеспечения выпуска высокотехнологичной продукции и в научных исследованиях 3. Поэтому имеются все основания для более широкого использования такого рода процедур при аттестации и калибровке рабочих СИ. Дополнительно следует отметить, что существенным преимуществом использования совокупных измерений при сличениях является более высокая точность относительных измерений малых разностей величин по сравнению с абсолютными измерениями, а также возможность контроля поведения, а затем учета порешностей в случае избыточности и симметрии плана сличений. Сказанное выше подтверждает актуальность задачи обобщения имеющегося опыта использования СоИ в эталонных работах и внедрения данного подхода в измерительную практику с учетом ее особенностей и специфики. Область угловых измерений является для этого весьма продуктивной, в ней уже получен ряд теоретических и практических результатов , , ,. Кроме того, положительные свойства предложенного подхода к высокоточным угловым измерениям делают также весьма актуальной проблему его внедрения и в других областях измерений. М. Д. Новизна работы состоит в том, что решение обозначенной проблемы получено за счет методического ресурса, а именно, путем построения содержательных измерительных моделей, развития аппарата планирования эксперимента ориентированного на указанные модели и предлагаемую процедуру их уточнения и соответствующих методов обработки данных, включая развитие методов интерактивного контроля их внутренней согласованности. Разработанные подходы применены в практике ЦНИИ Электроприбор для решения задач по метрологическому сопровождению разработок в области измерения плоского угла с погрешностями порядка единиц и долей угловой секунды, т. В том числе, выполнена аттестация ряда прецизионных углозадающих и углоизмерительных устройств на указанном уровне точности. На основе полученных научных результатов предполагается создание рекомендуемой локальной схемы прослеживаемости ДСП предприятия с целью передачи размера единицы плоского угла рабочим СИ с возросшей на сегодня точностью. М. Д.