CC BY
33
УДК 006: 528.5
В.Д. Лизунов, А.В. Куликов, В.Т. Новоевский СГГ А, Новосибирск
СОЗДАНИЕ ЭТАЛОННОГО ИНТЕРФЕРЕНЦИОННОГО КОМПАРАТОРА ДЛЯ МЕТРОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЯ ДЛИНЫ
V.D. Lizunov, A.V. Kulikov, V.T. Novoyevsky SSGA, Novosibirsk
DEVELOPMENT OF STANDARD INTERFERENCE COMPARATOR FOR MEASUREMENT ASSURANCE OF LENGTH GAUGES
Theoretical and experimental investigations results are given, as concerns the model of a standard interference comparator for measurement assurance of length gauges (0 - 24 m range) on the basis of RANISHAW laser interference displacement meter. The article presents the techniques for improvement of coordinates determination accuracy and calibration testing in GIS technologies.
Введение единого подхода получения информации при измерении времени, частоты, пространства установленного XVII Генеральной конференцией мер и весов позволило принять новое определение метра, как единицу пути проходимого светом в вакууме за 1/ 299792458 доли секунды [1]. В связи с этим существенно изменилась Государственная поверочная схема для средств измерений длины МИ 2060-90 [2 ], где в качестве исходных эталонов представлен взаимосвязанный комплекс средств измерений (СИ) времени, частоты (длины волны), длины. Это позволило согласовать различные методы воспроизведения и передачи значений единицы длины с одновременным повышением точности передачи в некоторых диапазонах измерений.
В соответствии с новым определением метра можно реализовать следующие методы:
- С помощью длины пути, который проходит плоская электромагнитная волна в течение времени « t ». Эта длина находится исходя из измерения « t » с помощью уравнения 1 = с t, где с = 299792458 м/с;
- С помощью длины волны в вакууме « X » плоской электромагнитной волной с частотой «f ». Эта длина волны находится исходя из измерения частоты «f » с помощью уравнения X = с / f, где с = 299792458 м/с;
- С помощью одного из излучений рекомендованных ККОМ, для которых можно использовать значение длины волны или значение частоты при указанной неопределенности и соблюдении нормальных условий, где длина волны «X» путем, который проходит волна в течение t = 1 / f. В списке рекомендованных излучений стабилизированные лазеры на метане и йоде X ~ 633 нм,
f ^ 474 тГц (СКП = 0,7- 5. 10-10).
Особенностью создаваемого в СГГА эталонного компаратора для воспроизведения и передачи значений единицы длины является универсальность, т.е. возможность его использования тремя вышеперечисленными методами. Например, сравнение частотных измерений светодальномеров с интерференционным методом; сличение двух интерферометров, сличение штриховых мер с интерферометром, сравнение длин волн лазерных источников. Кроме этого предусматриваются другие применения: поверка и калибровка лазерных сканеров [3], поверка и калибровка лазерных рулеток, координатных мер для стереокомпараторов, цифровых станций и АФА, поверка инварных проволок и лент, кодовых реек.
Работы по созданию компаратора начатые в СГГА в 2003 г. получили поддержку Министерства образования в виде гранта по фундаментальным исследованиям в области технических наук [4].
Для реализации проекта выбрана и частично реализована принципиальная схема и конструкция интерференционного компаратора для СИ геодезического назначения с диапазоном измерений до 24 м.
В настоящее время ведется работа по настройке специализированного интерференционного компаратора (рис. 1) с учетом требований приведенных в [5]. В специальной галерее, расположенной на значительном удалении от автомобильной трассы подготовлено помещение класса чистоты 2 (максимальное число частиц 0,5 мкм/л - 350, минимальное число частиц 5 мкм/л).
Рис. 1. Общий вид компаратора
Пол помещения выполнен из массивных деревянных плах и покрыт линолеумом, стены и потолок покрыты специальными материалами, которые можно протирать влажной тряпкой. В стены помещения вмонтированы канальные нагреватели и семисторные регуляторы температуры с удобным щитом управления Санкт-Петербургской фирмы ЛИССАНТ и кондиционеры
воздуха фирмы PANASONIC. По мере монтажа компаратора будет отрабатываться режим регулирования и достижения требуемых характеристик поддержания постоянной температуры и влажности.
Для монтажа конструкции особое внимание уделено фундаменту (рис. 2). Общая глубина заложения фундамента составляет 1,5 м. В основании фундамента залита бетонная подушка общей длиной 26,4 м, затем последовательно укладывались: 3 слоя песка разделённых рубероидом, пенопласт, железобетон, пенопласт и верхний железобетонный слой выровненный и выставленный по уровню. По контуру фундамента установлены пакеты из шифера изолированные от основного грунта песчаной подушкой.
Рис. 2. Разрез фундамента:
1, 5 - три слоя мелкого песка толщиной 30 мм, разделённого кровельным рубероидом;
2, 6 - пенопласт толщиной 30 мм; 3, 7, 9 - железобетон толщиной 50 мм; 4, 8 - пенопласт толщиной 150 мм; 10 - 10 слоёв плоского шифера; 11 - песок; 12 - железобетон толщиной
600 мм; 13 - естественный грунт
Одним из условий нормальной эксплуатации компаратора является обеспечение устойчивости его опор на фундаменте. Это условие достигается
применением специальных подпятников, которые располагаются под каждым регулировочным винтом опоры. Поэтому перед началом установки опор в тело фундамента с помощью анкерных болтов было установлено 81 подпятника. Соосность их расположения обеспечивалась с помощью натянутой струны с погрешностью не более 2,0 мм. Поверхность подпятника обеспечивает возможность перемещения опор в пределах ±10 мм.
Высотное положение подпятников в момент их установки контролировалось нивелиром; погрешность установки опор не превышала 1,0 мм. Для нивелирования использовался нивелир М 005, способ нивелирования - из середины. Из результатов нивелирования было установлено, что погрешность после окончательного закрепления подпятников не превышала 0,8 мм.
В настоящее время в изготовлении находятся остальные детали подвижной измерительной каретки. Сделана заявка на остальные покупные изделия. Изготовление и исследование компаратора позволит решить ряд задач научных исследований и повышению точности метрологических работ в СГГА и обслуживаемом регионе.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Джакомо, Пьер Новости Международного бюро мер и весов, 7 сессия ККОМ, 3.06.82. - Севр.
2. МИ 2060-90 Рекомендация ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений длины в диапазоне 1. 10-6 - 50 м и длин волн в диапазоне 0,2 - 50 мкм. - М.: Госстандарт, 1991.
3. Середович, В.А. Методы метрологического обеспечения лазерных сканеров / В.А. Середович, Л.Г. Куликова, В.Д. Лизунов // I Научный конгресс ГЕО-Сибирь- 2005.-Т.6: сб. материалов научн. конгр. г. Новосибирск 25-29 апр., 2005 г. - Новосибирск: СГГА, 2005. - С. 222-227.
4. Разработка теоретических основ и методов создания эталонных компараторов для метрологической аттестации специальных штриховых мер длины: Отчёт о НИР (заключительный) Грант Т 02-03.4-3024 / СГГА ; Руководитель В.А. Середович № ГР 01.2003.12823; Инв. № 022005.05505. - Новосибирск, 2005. - 86 с.
5. Особенности построения интерференционного компаратора для исследования и поверки геодезических СИ / Л.Г. Куликова и др. // I Научный конгресс ГЕО-Сибирь-2005. - Т. 6: сб. материалов научн. конгр. г. Новосибирск 25-29 апр., 2005 г. -Новосибирск: СГГА, 2005. - С. 217-222.
© В.Д. Лизунов, А.В. Куликов, В.Т. Новоевский, 2008
