Nghiên cứu xây dựng chuẩn đo lường quốc gia lĩnh vực góc la tiến sĩ

MỤC LỤC Trang DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT. 5 DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ. 7 DANH MỤC BẢNG BIỂU .Tính cấp thiết của đề tài luận án nghiên cứu. Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu.

Phương pháp nghiên cứu. Nội dung luận án. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án. Các đóng góp mới của luận án.

16 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CHUẨN ĐO LƯỜNG QUỐC GIA LĨNH VỰC GÓC. Góc và chuẩn đo lường góc. Khái niệm về góc. Hệ thống chuẩn đo lường.

Hệ thống chuẩn đo lường. Các dạng chuẩn góc nhỏ. Ống tự chuẩn trực ( Autocollimator). Thước sin (Sine bar).

Chuẩn góc dạng căn mẫu. Chuẩn góc toàn vòng. Chuẩn góc toàn vòng dạng đĩa chia độ mã hóa (Rotary Encoder – RE). Hiệu chuẩn chuẩn, phương tiện đo.

Độ không đảm bảo đo. Hệ thống chuẩn đo lường quốc gia lĩnh vực góc tại một số quốc gia trên thế giới. Hệ thống chuẩn đo lường quốc gia lĩnh vực góc của Viện Quốc gia về chuẩn và công nghệ Mỹ (NIST). Hệ thống chuẩn đo lường lĩnh vực góc của PTB.

Hệ thống chuẩn đo lường quốc gia lĩnh vực góc của INRIM. Hệ thống chuẩn đo lường quốc gia lĩnh vực góc của NMIJ. Hệ thống chuẩn đo lường quốc gia lĩnh vực góc của Viện đo lường Trung Quốc. Chuẩn góc toàn vòng.

Chuẩn góc toàn vòng kiểu cơ. Chuẩn góc toàn vòng sử dụng laser vòng. Chuẩn góc toàn vòng sử dụng đĩa chia độ mã hóa góc quay. Phương pháp đảm bảo đo lường chuẩn góc toàn vòng.

Nguyên lý vòng tròn khép kín. Phương pháp hiệu chuẩn chéo. Phương pháp nhiều đầu đọc. Bộ tạo góc nhỏ.

Mô hình lý thuyết. Các nguyên lý tạo góc nhỏ. Phân tích nguyên lý tạo góc nhỏ. Một số bộ tạo góc nhỏ.

Bộ tạo góc nhỏ kiểu cơ khí ( hình 1. Bộ tạo góc nhỏ sử dụng động cơ dịch chuyển nhỏ chính xác. Bộ tạo góc nhỏ kiểu cơ quang. Thực trạng chuẩn đo lường góc tại Việt Nam và nội dung nghiên cứu của luận án 42 1.

Hiện trạng chuẩn đo lường lĩnh vực góc tại Việt Nam. Đề xuất mô hình chuẩn đo lường quốc gia lĩnh vực góc tại Việt Nam. Nội dung nghiên cứu. 45 CƠ SỞ PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG CHUẨN GÓC TOÀN VÒNG.

Nguyên lý, phương pháp tạo chuẩn góc toàn vòng bằng đĩa chia độ kiểu gia số. Phương pháp đọc vạch chia. Phương pháp nội suy nâng cao độ phân giải. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác của chuẩn góc toàn vòng sử dụng đĩa chia độ kiểu gia số.

Các dạng sai số của chuẩn góc toàn vòng sử dụng đĩa chia độ kiểu gia số. Sai số toàn vòng. Sai số vị trí của vạch chia. Sai số chuyển động quay của đĩa chia độ.

Độ ổn định của tâm quay. Nghiên cứu giải pháp giảm thiểu sai số chuẩn góc toàn vòng gia số. Phương pháp giảm thiểu sai số do ảnh hưởng của lệch tâm. Phương pháp giảm thiểu sai số do ảnh hưởng độ nghiêng đĩa chia độ.

Nghiên cứu, xây dựng phương pháp tự hiệu chuẩn chuẩn góc toàn vòng gia số. Cơ sở lý thuyết của phương pháp tự hiệu chuẩn chuẩn góc toàn vòng gia số bố trí nhiều đầu đọc. Xây dựng phương pháp tự hiệu chuẩn chuẩn góc toàn vòng gia số áp dụng phương pháp EDA. Thiết kế, chế tạo chuẩn góc toàn vòng gia số.

Nghiên cứu lựa chọn, bố trí sơ đồ lắp đặt đầu đo. Xác định các chi tiết quan trọng. Đĩa chia độ và đầu đọc. Bộ nội suy tín hiệu.

Lắp đặt tích hợp hệ thống. Đánh giá độ chính xác chuẩn toàn vòng gia số. Đánh giá độ chính xác bằng phương pháp tự hiệu chuẩn. Đánh giá chuẩn góc toàn vòng gia số thông qua so sánh vòng.

Phương pháp so sánh vòng. So sánh kết quả đo với KRISS. Kết luận chương hai. 79 CƠ SỞ PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG CHUẨN GÓC NHỎ.

Cơ sở lý thuyết xây dựng chuẩn góc nhỏ. Nghiên cứu, xây dựng phương pháp tạo góc nhỏ. Thiết lập sơ đồ lý thuyết bộ tạo góc nhỏ quang cơ. Phương pháp khắc phục ảnh hưởng tâm quay đến sai số của bộ tạo góc nhỏ.

Phương pháp đo xác định khoảng cách dịch chuyển của gương góc. Xây dựng mô hình lý thuyết bộ tạo góc nhỏ theo nguyên lý sin. Nghiên cứu ước lượng độ không đảm bảo đo của bộ tạo góc nhỏ. Phương pháp đánh giá độ không đảm bảo đo.

Đánh giá độ không đảm bảo chuẩn loại A. Đánh giá độ không đảm bảo đo chuẩn loại B. Đánh giá độ không đảm bảo đo chuẩn tổng hợp uc. Độ không đảm bảo đo mở rộng.

Độ không đảm bảo đo của bộ tạo góc nhỏ. Nghiên cứu, tính toán xác định các yếu tố ảnh hưởng đến độ không đảm bảo đo của bộ tạo góc nhỏ. Đánh giá độ không đảm bảo đo của giao thoa kế laser uf(h). Đánh giá độ không đảm bảo đo chiều dài cánh tay đòn u(L).

Nghiên cứu phương pháp đo chính xác độ dài cánh tay đòn. Xây dựng phương pháp đo. Độ không đảm bảo đo của phép đo độ dài cánh tay đòn. Xây dựng mô hình thực nghiệm phép đo khoảng cách cánh tay đòn.

Độ không đảm bảo đo của phép đo chiều dài cánh tay đòn trên mô hình thực nghiệm. Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo, tích hợp bộ tạo góc nhỏ. Giao thoa kế laser. Tính toán độ không đảm bảo đo của bộ tạo góc nhỏ được chế tạo.

Xác định các thành phần độ không đảm bảo đo uf(h) của giao thoa kế laser .2 Tính toán thành phần độ không đảm bảo đo 𝒖𝒂(𝒉) do ảnh hưởng của việc lắp đặt hệ thống. Xác định thành phần u(L) .1 Xác định giá trị u(LC). Xác định thành phần độ không đảm bảo đo 𝑢𝐸(𝐿) .4 Xác định độ không đảm bảo đo tổng hợp chuẩn 𝒖𝒄(𝜽)của bộ tạo góc nhỏ. Đánh giá bộ tạo góc nhỏ bằng phương pháp so sánh liên phòng.

Kết luận chương ba. 110 XÂY DỰNG HỆ THỐNG CHUẨN ĐO LƯỜNG QUỐC GIA LĨNH VỰC GÓC. Hệ thống chuẩn đo lường quốc gia lĩnh vực góc. Tích hợp hệ thống chuẩn đo lường quốc gia lĩnh vực góc.

Dẫn xuất chuẩn đo lường lĩnh vực góc. Xây dựng phương pháp hiệu chuẩn sử dụng chuẩn đo lường góc được thiết lập. Xây dựng phương pháp hiệu chuẩn ống tự chuẩn trực sử dụng bộ tạo góc nhỏ. Xác định vị trí kiểm ban đầu (vị trí gốc).

Phương pháp hiệu chuẩn. Độ không đảm bảo đo của phép hiệu chuẩn ống tự chuẩn trực sử dụng bộ tạo góc nhỏ. Xây dựng phương pháp hiệu chuẩn đa diện góc .1 Lắp đặt thiết bị. Phương pháp hiệu chuẩn.

Tính toán độ không đảm bảo đo của phép hiệu chuẩn đa diện góc sử dụng chuẩn góc toàn vòng 119 4. Kết luận chương bốn. 123 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 124 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN.

127 5 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 1. Danh mục chữ viết tắt, thuật ngữ STT Ký hiệu Tiếng Việt Tiếng Anh Chữ viết tắt 1 BIPM Tổ chức Cân đo Quốc tế Bureau International des Poids et Mesure 2 CIPM Ủy ban Cân đo Quốc tế International Committee for Weights and Measures 3 CMCs Năng lực đo và hiệu chuẩn Calibration and Measurement Capabilites 4 DFT Biến đổi Fourier rời rạc Discrete Fourier transform 5 EDA Trung bình phân đoạn Equal division average bằng nhau 6 FFT Biến đổi Fourier nhanh Fast Fourier transform 7 INRIM Viện nghiên cứu Đo lường National Institute of quốc gia (Italia) Metrological Research (Italia) 8 KRISS Viện nghiên cứu chuẩn và Korea Research Institute of khoa học Hàn Quốc Standards and Science 9 NA Sai số góc cục bộ Narrow Angle Error 10 NMIs Viện Đo lường Quốc gia National Metrology Institutes 11 NIM Viện đo lường quốc gia National Metrology Íntitute Trung Quốc 12 NIST Viện chuẩn và Công nghệ National Institute of Standards Quốc gia (USA) and technology (USA) 13 NIMT Viện Đo lường quốc gia National Institute Metrology of Thái Lan Thailand 14 RE Thiết bị mã hóa góc quay Rotary Encoder 15 RL Laser vòng Ring Laser 16 PTB Cục vật lý kỹ thuật Đức Physikalisch-Technische Bundesanstalt 17 VMI Viện Đo lường Việt Nam Vietnam Metrology Institute 18 WA Sai số góc lớn Wide angle errors 6 2. Danh mục ký hiệu STT Ký hiệu Tiếng việt 1 C Chu kỳ vạch chia đĩa chia độ kiểu gia số 2 D Đường kính đĩa chia độ 3 δji Sai số góc tích lũy từ các đầu đọc đến đầu đọc chính 4 µi,j Sai số góc của đầu đọc thứ j tại vị trí vạch thứ i của chuẩn góc toàn vòng 5 μ̅ Sai số góc của chuẩn góc toàn vòng 6 e Độ lệch tâm giữa tâm quay và tâm đĩa chia độ 7 L Độ dài cánh tay đòn bộ tạo góc nhỏ 8  Góc nghiêng của đĩa chia độ 9 NG Số vạch chia của đĩa chia độ 10 NH Số đầu đọc 11 r Độ phân giải của chuẩn góc toàn vòng 12 rcb Độ phân giải cơ bản của chuẩn góc toàn vòng 13 S Khoảng cách giữa chia vạch chia liên tiếp của đĩa chia độ 14 uc Độ không đảm bảo đo tổng hợp 15 U Độ không đảm bảo đo mở rộng 7 DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Trang Hình 1.1: a) Định nghĩa góc b) Định nghĩa radian.2: Sơ đồ minh họa phân chia chuẩn .3: a) Ống tự chuẩn trực; b) Sơ đồ nguyên lý [13] .4: a) Thước sin, b) Nguyên lý làm việc [35].5: Ni vô a) Ni vô cơ khí; b) Ni vô điện tử [33] .6:a) Chuẩn góc dạng căn mẫu góc, b) Sơ đồ ghép căn mẫu góc .8: Bàn phân độ a) Hình ảnh b) Bước răng bàn phân độ[43].9: a) Nguyên lý hoạt động và cấu tạo của RE, b) Rotary Encoder RE [17] .10: Chuẩn đo lường lĩnh vực góc tại NIST [41] .11: Chuẩn đo lường lĩnh vực góc tại PTB a) Sơ đồ nguyên lý, b) Hình ảnh [42] .12: Chuẩn đo lường quốc gia lĩnh vực góc INRIM [42] .13: Chuẩn Đo lường quốc gia lĩnh vực góc Nhật bản [42]. 28 a) Hệ thống hiệu chuẩn RE, b) Bộ tạo góc nhỏ, c) Hệ thống hiệu chuẩn đa diện góc .14: Chuẩn Đo lường lĩnh vực góc Trung Quốc (NIM)[42] .15: Minh họa chuẩn góc sử dụng vòng tròn chia độ .16: Laser vòng a) Sơ đồ nguyên lý; b) sơ đồ kết cấu [26] .