Сычев Владимир Владимирович – младший научный сотрудник научно-исследовательский лаборатории государственных эталонов в области измерений массы и силы
190005, г. Санкт-Петербург, пр. Московский, 19
Vladimir V. Sychev – Junior Researcher of the Mass and Force Laboratory
19 Moskovsky ave., St. Petersburg, 190005
Шмигельский Илья Юрьевич – канд. техн. наук, руководитель научно-исследовательский лаборатории государственных эталонов в области измерений массы и силы
190005, г. Санкт-Петербург, пр. Московский, 19
Ilya Yu. Shmigelskiy – Cand. Sci. (Eng.), Head of the Mass and Force Laboratory
19 Moskovsky ave., St. Petersburg, 190005
Воспроизведение и передача единицы силы в диапазоне от 10 Н до 1 МН в Российской Федерации осуществляется с применением Государственного первичного эталона единицы силы ГЭТ 32–2011 согласно Государственной поверочной схеме. Однако современная промышленность на новом витке развития остро нуждается в обеспечении единства измерений для сил, превышающих 1 МН.
Государственная поверочная схема для передачи единицы силы в обсуждаемом нами диапазоне подразумевает применение метода совокупных измерений. Данный метод удовлетворяет текущим требованиям производственных процессов, однако имеет ряд существенных ограничений, препятствующих повышению точности измерительных средств в диапазоне свыше 1 МН до уровня, сопоставимого с методом прямых измерений.
Цель представленного в статье исследования — рассмотреть и изучить ряд факторов, оказывающих влияние на результат измерений средств измерений силы, реализующих метод совокупных измерений.
Отправной точкой для достижения указанной цели стало определение факторов, снижающих точность метода совокупных измерений силы при использовании групп параллельно нагружаемых динамометров. Для выявления и оценки указанных факторов применен метод анализа нормативных документов и литературных источников. Экспериментальная часть работы реализована с использованием группы динамометров из состава ГЭТ 32–2011. Метод совокупных измерений реализован с использованием параллельно нагружаемых динамометров. Градуировка дополнительных каналов многоканальных динамометров проведена путем проведения нескольких рядов нагружений динамометра на эталоне единицы силы с применением призмы.
Анализ теоретической базы показал, что центральная проблема — систематическая погрешность, возникающая из-за отклонения векторов прилагаемых сил от осей чувствительности динамометров. Для решения данной проблемы разработаны теоретическая модель, количественно оценивающая это влияние, и новый метод градуировки дополнительных каналов многоканальных динамометров с использованием призмы, позволяющий компенсировать данную погрешность.
Результаты представленной в статье работы могут рассматриваться как перспективное направление для продолжения исследований влияния описанных в настоящей статье факторов на результаты измерений силы, предполагая в перспективе повышение точности измерений силы в диапазоне от 1 до 9 МН.
In the Russian Federation, the reproduction and transfer of the measurement unit of force in the range from 10 N to 1 MN is carried out using the State Primary Standard of the measurement unit of force GET 32–2011, in accordance with the State Verification Schedule. However, modern industry, at a new stage of its development, has an urgent need to ensure metrological traceability for forces exceeding 1 MN.The State Verification Schedule for transferring the unit of force in the range under discussion implies the use of the method of combined measurements. This method meets the current requirements of production processes, but it has a number of significant limitations that prevent increasing the accuracy of measuring instruments in the range above 1 MN to a level comparable to the method of direct measurements.
The purpose of the research presented is to consider and study a number of factors influencing the measurement result of force measuring instruments that implement the method of combined measurements.
The starting point for achieving this goal was to identify the factors that reduce the accuracy of the combined measurement method of force when using groups of parallel-loaded dynamometers. To identify and evaluate these factors, the method of analyzing regulatory documents and literature sources was applied. The experimental part of the work was carried out using a group of dynamometers from GET 32–2011. The method of combined measurements was implemented using parallel-loaded dynamometers. Calibration of the additional channels of multi-channel dynamometers was carried out by conducting several series of loadings of the dynamometer on the force standard using a prism.An analysis of the theoretical framework showed that the central problem is the systematic error arising from the deviation of the applied force vectors from the sensitivity axes of the dynamometers. To solve this problem, a theoretical model was developed to quantitatively assess this influence, along with a new method for calibrating the additional channels of multi-channel dynamometers using a prism, which makes it possible to compensate for this error.
The results of the work presented in the article can be considered as a promising direction for further research into the influence of the factors described in this article on the results of force measurements, suggesting the potential to improve the accuracy of force measurements in the range from 1 to 9 MN.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.