Đang tải... (xem toàn văn)
Xây dựng hệ thống chuẩn đo lường quốc gia lĩnh vực góc để đảm bảo tính chính xác của phép đo góc cho cả nước là một nội dung quan trọng trong kế hoạch phát triển hệ thống đo lường quốc gia. Nghiên cứu thiết lập hệ thống chuẩn đo lường quốc gia lĩnh vực góc nhằm mục đích đảm bảo độ chính xác của các chuẩn và phương tiện đo góc dùng trong tất cả các ngành kinh tế, kỹ thuật của quốc gia là một nhiệm vụ cần thiết của ngành đo lường, nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm, hàng hóa, đồng thời phục vụ tốt nhiệm vụ đảm bảo đo lường cho các cơ sở trong cả nước đối với lĩnh vực đo này.
khoa họckhoa - công nghệ đổi sáng tạo học - công nghệ đổi sáng tạo Xây dựng hệ thống chuẩn đo lường quốc gia lĩnh vực góc phẳng Việt Nam Bùi Quốc Thụ, Tống Cơng Dũng, Trần Nam Anh, Vũ Khánh Phan Viện Đo lường Việt Nam Xây dựng hệ thống chuẩn đo lường quốc gia lĩnh vực góc để đảm bảo tính xác phép đo góc cho nước nội dung quan trọng kế hoạch phát triển hệ thống đo lường quốc gia Nghiên cứu thiết lập hệ thống chuẩn đo lường quốc gia lĩnh vực góc nhằm mục đích đảm bảo độ xác chuẩn phương tiện đo góc dùng tất ngành kinh tế, kỹ thuật quốc gia nhiệm vụ cần thiết ngành đo lường, nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm, hàng hóa, đồng thời phục vụ tốt nhiệm vụ đảm bảo đo lường cho sở nước lĩnh vực đo Tổng quan hệ thống chuẩn đo lường quốc gia lĩnh vực góc làm hai loại chính, phổ qt tất chủng loại chuẩn phương tiện đo góc thực tế, là: Góc đơn vị dẫn xuất hệ thống đơn vị đo lường quốc tế SI quy định theo Luật Đo lường đơn vị đo lường hợp pháp Việt Nam Trong tốn học thực tế, số đo góc vịng trịn gọi góc đầy (Full Angle) coi chuẩn tự nhiên góc phẳng (Natural Etalon) có giá trị 2π (360o) sai số khơng, việc sử dụng vịng trịn khép kín làm sở để thiết kế chuẩn, thiết bị đo góc có độ xác cao nhiều Viện đo lường quốc gia (National Metrology Institutes - NMIs) nước giới khu vực nghiên cứu, triển khai + Chuẩn góc lớn, phạm vi góc đến 360o lớn 360o (chuẩn góc tồn vịng) Các chuẩn góc có nhiều loại khác nhau, mẫu chuẩn riêng biệt mẫu góc, phần vịng trịn đa diện góc (gọi chuẩn góc rời rạc); chuẩn góc dạng bàn quay phân độ, đầu chia độ (gọi loại chuẩn góc tồn vịng liên tục) Nhiều loại chuẩn khác nên việc dẫn xuất đến chuẩn yêu cầu hệ thống chuẩn phải đảm bảo có đủ chuẩn phạm vi nhỏ chuẩn tồn vịng Hiện người ta chia chuẩn góc thơng dụng + Chuẩn góc nhỏ, phạm vi góc nhỏ 1o (chuẩn góc nhỏ) Hệ thống chuẩn đo lường quốc gia lĩnh vực góc thường chuẩn đầu, tức chuẩn có độ xác cao mà giá trị khơng dựa vào chuẩn khác đại lượng Do đó, chuẩn phải liên kết đến định nghĩa đơn vị góc (Radian) hệ đơn vị quốc tế SI chuẩn tự nhiên lĩnh vực góc vịng trịn khép kín có giá trị độ lớn 2π khơng có sai số Xây dựng hệ thống chuẩn đo lường quốc gia lĩnh vực góc đồng thời phải nghiên cứu phương pháp đánh giá, trì, liên kết chuẩn Xây dựng hệ thống chuẩn đo lường quốc gia lĩnh vực góc Việt Nam Hệ thống chuẩn đo lường quốc gia lĩnh vực góc phải thực việc trì dẫn xuất chuẩn đo lường góc, từ chuẩn thuộc hệ thống chuẩn đo Số năm 2020 31 Khoa học - Công nghệ đổi sáng tạo Bộ tạo góc nhỏ Hình Hình Sơ đồ 1.tạo Sơgóc đồnhỏ bộđược tạo xây gócdựng nhỏ xây dựng Bộ tạo góc nhỏ lường quốc gia, đơn vị góc truyền xuống phản xạ (corner cube) H1 H2 gắn chặt vào chuẩn, phương tiện đo góc có độ xác thấp cánh tay đòn, tia f1 f2 sau phản xạ kết hợp với đáp ứng nhu cầu sở Nghiên cứu, xây dựng thu nhận tín hiệu đặt giao thoa Bộ chuẩn gócvựcphẳng nhỏ sửbảo dụngkếgiao Đo lường laser.thoa Giao kế thoalaser kế laser xácViện định biến chuẩn đo lường quốcđầu gia lĩnh góc phải đảm K2, thiên góchiện thơngtrên qua thay1đổi K1 kỹ việc liên kết nghiên chuẩn, đánh đượckế độchế Việt Nam cứugiá thiết tạoxácđược thể hình cóquang đặc lộtrưng chuẩn, đảm bảo độ ổn định chuẩn Nghiên xoay cánh tay đòn (6) tạo dịch chuyển thuật: cứu tìm hiểu đo lường góc kết hợp với quy hoạch gương H1 H2 Quang lộ K2 thay đổi lượng phát triển chuẩn đo lường quốc gia lĩnh vực góc đến 1/2Lsinθ tương tự quang lộ K1 thay đổi - Phạm vi đo: ±30′ 2020, Viện Đo lường Việt Nam đề xuất xây dựng hệ lượng 1/2Lsinθ Giá trị sinθ tỷ lệ với thống chuẩn đo lường quốc gia lĩnh vực góc Việt lượng biến thiên quang lộ K1 -K2 - Độ không đảm bảo đo: U=0,08″ Nam bao gồm: Bộ chuẩn đầu góc phẳng nhỏ sử dụng giao thoa Chuẩn góccótồn + Chuẩn góc nhỏ phạmvịng vi đo ±30′, độ không kế laser Viện Đo lường Việt Nam nghiên cứu thiết kế chế tạo thể hình có đặc đảm bảo đo U=0,08″; Chuẩn góc tồn vịng xây dựng dựa cở sở liên kết chặt chẽ trưng kỹ thuật: + Chuẩn góc tồn vịng sử dụng đĩa chia độ kiểu việc nguyên - Phạmclosure) vi đo: ±30′và phương thức chia độ gia sốsử có dụng độ phân giải 0,1″,lýđộvịng khơngtrịn đảmkhép bảo đokín (circle U=0,1″; vịng trịn đó, bao gồm phương pháp xác xácU=0,08″ vạch chia - Độđịnh khôngđộ đảm bảo đo: + Các chuẩn phải tích hợp thành hệ Chúng tơicầu đãhiệu xâychuẩn; dựng chuẩn góc tồnChuẩn vịng góc dựatồn trênvịng sở sử dụng đĩa chia thống đáp ứng yêu Chuẩn góc tồn vịng xây dựng dựa độ+dạng giacác số phương thiết kế theo kiểu thiết Xây dựng pháp truyền chuẩn.bị mã hóa đo góc quay (Rotary Encoder sở liên kết chặt chẽ việc sử dụng nguyên lý RE) đầu hãng Inc Nhật nghiên cứu, closure) chế tạo Hệ thống vịngBản trịn khép kín (circle phương thức Chuẩn gócE-motionsystem, phẳng nhỏ chia độ vịng trịn đó, bao gồm phương pháp thiết bị bao độ kiểu giaViệt số có 36.000 vạch chia gắn với trục Để xây dựnggồm chuẩnđĩa gócchia nhỏ, Viện Đo lường xác định độ xác vạch chia Nam phê duyệt sử thựcdụng đề tài khoa học Bearing) thông qua cấu dẫn động quay quanh ổ quay đệm khí (Air Chúng tơi xây dựng chuẩn góc tồn vịng dựa cấp “Nghiên cứu thiết kế chế tạo chuẩn đầu chuyển điện tửđãchính xác đọcđĩa bao gồm 12gia đầu trênthống sở đầu sử dụng chia độ dạng số đọc thiết góchệ phẳng nhỏ” động Kết quảcơ đề tài chế tạo Hệ kế theo kiểu thiết bị mã hóa đo góc quay (Rotary chuẩn góc phẳng nhỏ sử dụng giao thoa kế laser có bố trí xung quanh vành chia độ, thơng qua hệ thống điện tử nội suy xử lý sơ đồ nguyên lý thể hình Chùm tia Encoder - RE) hãng E-motionsystem, Inc tín trí góc gắn Bản chặtnghiên với trục quay định cứu, chế tạo.sẽ Hệđược thống xác thiết bị bao laserhiệu phát đo, từvị nguồn laserquay ổn định tầnbàn số (1)quay qua Nhật gồm đĩa chia độ kiểu gia số có 36.000 vạch chia tách tia (2) tách làm hai chùm tia có tần số f xác (hình 2) f2 Tia f1 vào gương H1 (3), tia f2 vào gương gắn với trục quay quanh ổ quay sử dụng đệm H2 (4) thơng qua gương góc 450 (5) Hai gương góc khí (Air Bearing) thơng qua cấu dẫn động 32 Số năm 2020 khoa học - công nghệ đổi sáng tạo Hệ thống chuẩn đo lường quốc gia lĩnh vực góc phẳng cơng nhận Viện Đo lường Việt Nam có đặc trưng kỹ thuật sau: hệ chuyển động điện tử xác Hệ thống đầu đọc bao gồm 12 đầu đọc bố trí xung quanh vành chia độ, thơng qua hệ thống điện tử nội suy xử lý tín hiệu đo, vị trí góc quay bàn quay gắn chặt với trục quay xác định xác (hình 2) 1.1 1.2 1.3 Hình lýchuẩn chuẩn Chuẩn góc tồn vịng Viện Hình Sơ Hình đồ nguyên Sơ Sơ đồ đồ lý ngun ngun chuẩn lý Chuẩn gócChuẩn tồn vịng góc tồn Viện vịng Đo Viện Đo góc tồn góc vịng góctồn tồn vịng vịng Đo lường Việt Nam Ngày lường Việt lường Nam Việt Nam Chuẩn quốc gia góc phẳng nhỏ V01.02.19.01 (Chuẩn góc nhỏ - Small Angle Interferometer) Phạm vi đo Độ phân giải Độ không đảm bảo đo U=0,08′′ Chuẩn quốc gia góc phẳng tồn vịng - V01.02.19.02 (Chuẩn góc tồn vịng - Self Calibration Measuring System) 2.1 Phạm vi đo 2.2 Độ phân giải Độ không đảm bảo đo 2.3 ±30′ 0,01′′ ±360° Quay hai chi ều thuận, nghịch 0,035′′ U=0,1′′ 13/2/2020, Bộ Khoa học Công nghệ ban hành QuyếtBộđịnh sốvàlà 258/QĐ-BKHCN Ngày 13/2/2020, Khoa học Công nghệ ban hành Quyết địnhphê số định quan đượcgia, giữ chuẩn lường quốc lĩnh vựcgiữ góc duyệt258/QĐ-BKHCN chuẩn đochỉlường quốc chỉđođịnh tổgia chức Phòng Đo lường độ dài (Viện Đo lường Việt Nam) Một biện pháp để đảm bảo đo lường chuẩn quốc Một Một các2.trong biện phápbiện để đảm phápbảo để đo đảm lường bảo đo đốilường với cácđốichuẩn với đo lường chuẩn làđo lường gia lĩnh vực góc Phịng Đo lường độ Hình lý chuẩn đo lường tiến hành hiệu chuẩn HìnhSơ đồ Sơ nguyên đồchuẩn nguyên lý chuẩn Chuẩn góc tồn vịng Viện Đo dài (Viện Đo lường Việt Nam) Chuẩn góc tồn vịng Viện Đo tiến hànhtiến hiệu hành chuẩn hiệu đối chuẩn với đối chuẩn với đo chuẩn lường đo lường Thơng thường Thơng việc thường hiệu chuẩn việc hiệu chuẩn * gócvới tồntồn vịng góc vịng.chuẩn đo lường Thơng thường việc đối lường ViệtViệt Nam ** lường Nam thực thực cách so sánh cách với so chuẩn sánh với đo chuẩn lường đo có độ lường có xác độ cao xác để cao để hiệu chuẩn thực cách so sánh với * xác địnhxác saichuẩn số định củasaicác sốvạch chia.có vạch Tuy chia nhiên Tuy đối nhiên với đốichuẩn với tồn chuẩn vịng, đặc vịng, biệt đặc biệt đo lường độ xáccác cao để xáctồn * lường * lĩnh vực góc Việt Nam tương đương Hiện nay, trình độ chuẩn đo chuẩn tồn chuẩn vịngtồn sử dụng vịng sử mã dụng hóa bộgóc mãquay hóachia góc quay thực cóhiện thể thực tự hiệu chuẩn tự hiệu bằngchuẩn với chuẩn nước tiên tiến giới khu vực Thái Lan, định sai số vạch Tuy MộtMột cáccác biện pháp để đảm bảobảo đo đo lường đốiđối vớinhiên cáccác chuẩn đo đo lường là Hiện nay, trình độ chuẩn lường lĩnh góc biện pháp để đảm lường với chuẩn lường Malaysia gia lĩnh vực góc vực xây dựng theo cách sử cách dụng sử nguyên dụng lýnguyên vòng tròn lý vịng khép trịn kínbiệt khép bằngchuẩn kín phương pháp phương trungpháp bìnhtrung phân bình phân Hệ thống chuẩn đo lường quốcđo chuẩn tồn vịng, đặc tồn vịng sử tiến hành hiệuhiệu chuẩn đốiđối với cáccác chuẩn đo lường đó Thơng thường việc hiệuhiệu chuẩn tiến hành chuẩn với chuẩn đo lường Thông thường việc chuẩncủa Việt dạng chuẩn đầu, liên kết trực tiếp đến chuẩn đầu lĩnh vực độ dài chuẩn góc tự Nam tương đương với chuẩn đoạn đoạn (The Equal (The DivisionAverage Equal DivisionAverage - EDA) - EDA) dụng mã hóa quay có thực thựcthực hiệnhiện cáchcách sogóc sánh vớivới chuẩn đo thể lường có độ xáctự caohiệu hơnhơn để đểnước tiên tiến giới khu vực Thái so sánh chuẩn đo lường có độ xác cao chuẩn cách sử dụng ngun lýViệt vịng trịn khép Chuẩnxác góc Chuẩn tồn góc vịng tạicác Viện vịng Đo lường Viện Đo Việt Nam có khả Nam cóvịng, tự khả hiệu chuẩn tự hiệu chuẩn định saibằng số vạch chia Tuy nhiên đốilường với chuẩn tồn vịng, đặc biệtbiệt xác định sai số toàn vạch chia Tuy nhiên chuẩn toàn đặc Lan, Malaysia Hệ thống chuẩn đo lường quốc gia kín phương trung bình phân đoạn thang đothang góc đo góc hệ thống hệ thống đưahóa ragóc đường đưa cong đường hiệu cong hiệu (hình chuẩn 3) (hình 3) Nhờ chuẩn tồn vịng sử dụng pháp mã mã hóa góc quay thực hiệnhiện tựchuẩn hiệu chuẩn chuẩn tồn vịng sử dụng quay thực tự hiệu chuẩn bằngNhờ lĩnh vực góc xây dựng theo dạng chuẩn đầu, hệ thống đócách hệ cócách thống khảsử cónguyên khả đo góc đođộ góc khơng với độ đảm khơng bảo đảm lên bảo đến đo 0,1ʺ lên đến 0,1ʺ (The Equal DivisionAverage -đo EDA) sử dụng lý vòng tròn khép kín phương pháp trung bìnhbình phân dụng ngun lývới vịng trịn khép kín phương pháp trung phân liên kết trực tiếp đến chuẩn đầu lĩnh vực độ dài đoạn (The Equal DivisionAverage EDA) đoạn (The Equal DivisionAverage EDA) Chuẩn góc tồn vịng Viện Đo lường Việt Nam chuẩn góc tự nhiên, điều giúp cho góc tồntồn vịng Viện Đo Đo lường ViệtViệt Nam cógóc khả tự hiệu chuẩn có Chuẩn khả tự hiệu thang đo Chuẩn góc vịng chuẩn Viện lường Nam có khả tự hiệu chuẩnhồn tồn làm chủ kỹ thuật lĩnh vực đo thang đo đo gócgóc hệra thống đưa đường cong hiệuhiệu chuẩn (hình 3).3) NhờNhờlường góc phẳng, khơng cần thiết phải hiệu chuẩn hệ đường thống đưa đường cong chuẩn (hình 3) hệthang thống đưa cong hiệu chuẩn (hình hệ cóhệ khả đo góc với độ khơng đảm bảogóc đo lên đếnđến 0,1ʺ.0,1ʺ thống hệđó thống có thống khả đo với độ khơng đảm bảo đovới lên Nhờ cógóc khả đo độ khơng nước ngồi đảm bảo đo lên đến 0,1ʺ Xây dựng hệ thống chuẩn đo lường quốc gia lĩnh vực góc phẳng tạo điều kiện cho việc tham gia thoả thuận toàn cầu (MRA) đo lường lĩnh vực góc xin cơng nhận lực hiệu chuẩn (CMCs) phép hiệu chuẩn góc ? TÀI LIỆU THAM KHẢO Hình 3A.Hình Đường 3A cong Đường hiệucong chuẩn hiệucủachuẩnHình 3B Độ Bùitoàn Quốc Thụ (2007), Nghiên cứu thiết kế chế tạo Hình ổn 3B địnhĐộcủa ổnchuẩn định góc chuẩn tồn [1]góc chuẩn gócchuẩn tồn vịng góc tồn Viện vòngĐo tạilường Viện Việt Đo lườngvòng Việttại Viện chuẩn đầu góc phẳng nhỏ, Báo cáo tổng hợp đề tài vòng Đotại lường ViệnViệt Đo lường Nam Việt Nam Nam Nam [2] Từ vựng quốc tế Đo lường học - Khái niệm, thuật ngữ chung bản, TCVN 6165 : 2009 Hình 3A.3A Đường congcong hiệuhiệu chuẩn củacủa Hình 3B Độ ổn định chuẩn góc tồn Hình Đường chuẩn Hình 3B.Độ Độ ổn ổn định chuẩn góc tồn Hình 3A Đường cong hiệu 3B địnhcủacủa chuẩn chuẩn góc góc tồntồn vịngvịng Viện Đo lường ViệtViệt Hình [3] W Tyler Estler (1998), “Uncertainty Analysis for Angle chuẩn Viện Đo lường vòng Viện Đo lường Việt Nam vòng Viện Đo lường Việt Nam chuẩn chuẩn góc tồn vịng góc tồn vịng Viện Đo lường Calibrations Using Circle Closure”, Journal of Reseache of Nam Nam 4 Viện Đo lường Việt Nam Việt Nam Hệ thống chuẩn đo lường 4 quốc gia lĩnh vực góc phẳng cơng nhận Viện Đo lường Việt Nam có đặc trưng kỹ thuật sau: the National Institute of Standards and Technology, 103(2) [4] Tsukasa Watanabe, Hiroyuki Fujimoto, Tadashi Masuda (2005), “Self - Calibratable Rotary Encoder”, Journal of Physics, 13, pp.240-245 Số năm 2020 33 ... [1 ]góc chuẩn gócchuẩn tồn vịng góc tồn Viện vòngĐo tạilường Viện Việt Đo lườngvòng Việttại Viện chuẩn đầu góc phẳng nhỏ, Báo cáo tổng hợp đề tài vòng Đotại lường ViệnViệt Đo lường Nam Việt Nam Nam... đượcgia, giữ chuẩn lường quốc lĩnh vựcgiữ góc duyệt258/QĐ-BKHCN chuẩn đoch? ?lường quốc ch? ?đo? ?ịnh t? ?gia chức Phòng Đo lường độ dài (Viện Đo lường Việt Nam) Một biện pháp để đảm bảo đo lường chuẩn quốc. .. Viện Đo Đo lường ViệtViệt Nam c? ?góc khả tự hiệu chuẩn có Chuẩn khả tự hiệu thang đo Chuẩn góc vịng chuẩn Viện lường Nam có khả tự hiệu chuẩnhoàn toàn làm chủ kỹ thuật lĩnh vực đo thang đo đo gócgóc