Градуировка дополнительных каналов многоканальных динамометров с применением призмы как способ компенсации погрешности измерений силы, проводимых методом совокупных измерений

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.

1. Шмигельский И. Ю. Эталоны силы до 1 МН и свыше // Эталоны. Стандартные образцы. 2024. Т. 20, № 3. С. 5–12. https://doi.org/10.20915/2077-1177-2024-20-3-5-12

2. Устройство для передачи размера единицы силы, воспроизводимой эталонной силовоспроизводящей установкой: пат. 121570 РФ; заявл. 05.07.2012; опубл. 27.10.12, Бюл. № 30.

3. Сычев В. В., Шмигельский И. Ю. Факторы, влияющие на результат измерений силы при проведении измерений методом совокупных измерений // За нами будущее : тезисы докладов III Международной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов и тексты работ участников пилотного Международного конкурса «Лучший молодой метролог МГС СНГ» 2024 года, 11–14 июня 2024 г. / Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт) [ и др.]. Санкт-Петербург: ООО «Типография Литас+», 2024. С. 432–433.

4. Коллер А. А., Каленицкий А. И., Черепанов В. Я. Методы определения зависимости показаний силоизмерительных устройств от вектора приложения нагрузки // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2012 : сб. мат. Международной научной конференции «Специализированное приборостроение, метрология, теплофизика, микротехника, нанотехнологии», Новосибирск, 10–20 апреля 2012 г. / Сибирский государственный университет геосистем и технологий [и др.]. Новосибирск: СГГА, 2012. С. 144–148.

5. Kleckers T., Schaefer A. Force calibration with build up systems // EPJ Web of Conferences. 18th International Congress of Metrology. 2017. Вып. 14009. URL: https://doi.org/10.1051/metrology/201714009 (дата обращения: 29.10.2025).

6. Abdulhakim M., Hassan S. R., Tegtmeier F. Practical investigation for the concept of a serial-type build-up force measurement system // ACTA IMEKO. 2020. Т. 9, № 5. С. 143–149. https://doi.org/10.21014/acta_imeko.v9i5.957