Untitled 31 khoa học công nghệ và đổi mới sáng tạo Số 4 năm 2020 tổng quan về hệ thống chuẩn đo lường quốc gia lĩnh vực góc Góc là đơn vị dẫn xuất trong hệ thống đơn vị đo lường quốc tế SI và đã được[.]
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 Tại 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 Sơ đồ tạo Sơgóc đồnhỏộđược xây dựng.ỏ đượ ự ộ ỏ 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 ộ quốc ẩn đầ ẳ phải đảm ỏ ửbảoụ kế laser Giao thoa ế laser đượxác định ệnđược Đo lườ kế laser biến chuẩn đo lường gia lĩnh vực góc K2, K1 kỹ việcệ liên kết chuẩn, đánh ứ giá ế ếđộ ế ạoxácđượthiên góc ể thơng ệ qua thay đổi cóquang đặc lộtrưng chuẩn, đảm bảo độ ổn định chuẩn Nghiên xoay cánh tay đòn (6) tạo dịch chuyển ậ 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 ạm 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 đả ảo đo: U=0,08″ Nam bao gồm: Bộ chuẩn đầu góc phẳng nhỏ sử dụng giao thoa ẩ nhỏ có phạm vi đo ±30′, độ không kế laser Viện Đo lường Việt Nam nghiên cứu + Chuẩn góc thiết kế chế tạo thể hình có đặc đảm bảo đo U=0,08″; ẩn góc tồn vịng đượ ự trưngựkỹ thuật: ở ế ặ ẽ ữ + Chuẩn góc tồn vịng sử dụng đĩa chia độ kiểu độụ phân giải 0,1″, độ không đảm bảo đo - Phạm vi đo: ±30′và phương thức chia độ giaệsố có U=0,1″; vịng trịn đó, bao gồ ả phương pháp xác ủ - Độđịnh khôngđộ đảm bảo đo: U=0,08″ + Các chuẩn phải tích hợp thành hệ Chuẩn góc Chúng tơicầu đãhiệu xâychuẩn; dự ẩ ựatồn trênvòng sở ụng đĩa chia thống đáp ứng u Chuẩn góc tồn vịng độ+ Xây dựng cácố phương ế pháp ế truyền ể chuẩn ế ị mã hóa đo góc quayđược ( xây dựng dựa sở liên kết chặt chẽ việc sử dụng ngun lý ủ ậ trịn ả khép kín (circle ứ closure) ế phương ệ ốthức vòng Chuẩn đầu góc phẳng nhỏ gồm cảắphương ế xây ị dựng chuẩn ồm đĩa độ Đoể lường Việt ố chia độ vịngạ trịn đó, baođượ pháp ụ Để gócchia nhỏ, Viện xác định độ xác vạch chia Nam phê ổ duyệt thực ụng đề đệtài khoa học cấ ẫn độ Chúng xây dựng chuẩn góc tồn vịng dựa cấp “Nghiên cứu thiết kế chế tạo chuẩn đầu ệ ển độ điệ ệ ống đọ đĩa chia độồm 12gia đầu sở đầu sử dụng dạng số đọ thiết góc phẳng nhỏ” Kết quảcơ đề tàiửđã chế tạo kế theo kiểu thiết bị mã hóa đo góc quay (Rotary chuẩn góc phẳng nhỏ sử dụng giao thoa kế laser có đượ ố chia độ ệ ống điệ ộ sơ đồ nguyên lý thể hình Chùm tia Encoder - RE) hãng E-motionsystem, Inc ệu đo, ắ Bảnặnghiên cứu, ụ chế tạo Hệ ẽ đượ địbao thống thiết bị laser phát từvị nguồn laser ổn địnhủtần số (1) qua Nhật tách tia (2) tách làm hai chùm tia có tần số f1 gồm đĩa chia độ kiểu gia số có 36.000 vạch chia 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 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 Phạm vi đo Độ phân giải Độ không đảm bảo đo ±30′ 0,01′′ 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 Hình Chuẩn góc tồn vịng Viện đồ Sơơ đồ ẩ lý chuẩn đồ nguyên ẩ ẩ ẩ ện Đoạ góc tồn vịng đo lường Việt Nam Chuẩn quốc gia góc phẳng nhỏ V01.02.19.01 (Chuẩn góc nhỏ - Small Angle Interferometer) ±360° Quay hai chi ều thuận, nghịch 0,035′′ U=0,1′′ ện Đo Ngày 13/2/2020, Bộ Khoa học Công nghệ ban hành Quyết định số 258/QĐ-BKHCN phê duyệt chuẩn đo lường quốc gia, định tổ chức giữ Một biện pháp để đảm bảo đo lường chuẩn ộ pháp để đả ảo đo lường đố ẩn đo lườ ộ ện ện pháp để đả ảo đo lường đố ẩn đo lườquốc gia lĩnh vực góc Phịng Đo lường độ đồơ đồchuẩn đo ẩ ẩ lường tiến hành hiệu chuẩn ẩđó ạ ệnệthườ Đo Đo dài (Viện Đo ẩ lường ện ế ệ với ẩnệcác đố chuẩn ớẩn đố đo đo lường Thông thườ ệ ẩ ế đối ớẩn lường ẩn đo Thơng ệ ệ ẩ lường Việt Nam) thường việc ệThông lườ ệ đo đượ ựđượhiệu ệ ựằchuẩn ẩn lườ đo lường có độ xác cao để ệ ằđược thực ớbằng ẩncách lường có độ xác cao để so sánh với * xác đị xácchuẩn ạch Tuy nhiên đố nhiên cao ẩn toàn đặ vòng, ệ đặ ệ địố ủ đoố lường ủ chia.có ạch chia Tuy đố ớhơn ẩn tồn độ xác đểvòng, xác * * ẩ ụ số ộử ụ cácộ vạch chia ểTuy ự ệể ựựđối ệ ệvớiựẩ ệằ ẩ ẩ ằ định ộ sai ện pháp để đả lường đố đốớ nhiên ẩn đo lườlườ Hiện nay, trình độ chuẩn đo lường lĩnh vực góc ện pháp để đả ảo đo ảo đo lường ớpháp ẩn đo ụ cácử chuẩn ằng phương trung bình phân ụộ ằng phương pháp trung bình phân đặc biệt chuẩn toàn ế ế ệ ệ toàn ẩn đố ớ ẩn đo Thơng thườ ệ ệ ệ sử ẩn đốvịng, ẩn lường đo lường Thơng thườ vịng ệ ẩ ẩ Việt Nam tương đương với chuẩn đoạ ằ đoạdụng ằ thực đượđượ ự ớ ẩncó đo lường có độ xáctự caohiệu hơnhơn để đểnước tiên tiến giới khu vực Thái ự ệ mã ệằ ằhóa góc quay ẩn thể đo lường có độ xác cao chuẩn sử nguyên khép ẩ xác ạchện Đo ạdụng lườ ện Đođốệlườ ệẩn tồn ảẩntrịn tựđặả đặ ệnăng tựẩ ệMalaysia ẩ đị địẩ ố ủố ủcách chia Tuy nhiên vòng, ệ ệLan, xác ạch chia Tuy nhiên đốớ ớlý vịng tồn vịng, Hệ thống chuẩn đo lường quốc gia kín phương trung bình phân thang đothang góc đo ệộ đưa ống ravà đườ đưa raể đườ ệ ẩ ẩằ ẩằ lĩnh vực góc xây dựng theo dạng chuẩn đầu, ẩcủ ửệ ửụ ống ẩ góc củ ụ ộ pháp ểự ự ệ đoạn ệự ựệẩ ệbằng hệ ốđó hệ ửốảử(The ảgóc với đođộgóc khơng với độ đả không ảo đả lên đến ảo đo 0,1ʺ lên đến 0,1ʺ Equal DivisionAverage -đo EDA) ụnăng ằngằng phương pháp trung bìnhbình phân ụ đo phương pháp trung phân liên kết trực tiếp đến chuẩn đầu lĩnh vực độ dài đoạđoạChuẩn ằ ằ góc tồn vịng Viện Đo lường Việt Nam chuẩn góc tự nhiên, điều giúp cho ẩ ẩnăng tự hiệu ạ ện Đo lườlườ ệ ệ đo góc ả tự có khả chuẩn thang ện Đo ảcủa tựệ ệ ẩ ẩ hoàn toàn làm chủ kỹ thuật lĩnh vực đo thang đo đo gócgóc củvà đưa đườ ệ ệ ẩ (hình củ đưaệraệống ống đưa đườ ẩ hệthang thống đường cong hiệu chuẩn 3) ờlường góc phẳng, khơng cần thiết phải hiệu chuẩn hệ đo góc với độ khơng đả đo đo đếnđến 0,1ʺ.0,1ʺ hệốđóố hệ ảthống ả đo với độ khơng đả ảogóc ảo lên đovới lên Nhờ cógóc khả 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 ? lườ ệ lườ ệ tài LiỆu thaM Khảo ẩ Đườ ẩ Đườ ệ ẩ ệ ủ ẩ ện Đoạlườ ện Đoệ lườ Đườ ệ ẩ ủ ệ Độ ổn đị Độủổn đị ẩ ện Đo ạlườ ện Đo ệ lườ ủ ủ Hình 3A Đường cong hiệu chuẩn ổn ổn đị ủ ủcủa ẩ chuẩn Độ ổn đị ẩ Hình 3A đường cong hiệu Hình 3B.Độđộ định ẩ ẩ ạ ện Đo ện lườ Đo lườ ệ ệ ạện Đo lườ ệ ện Đo lườ ệ chuẩn chuẩn góc tồn vịng góc tồn vịng Viện đo lường Viện đo lường Việt Nam Việt Nam Hệ thống chuẩn đo lường quốc gia lĩnh vực góc phẳng cơng nhận Viện Đo lường Việt Nam có đặc trưng kỹ thuật sau: ẩ [1] Bùi Quốc Thụ (2007), Nghiên cứu thiết kế chế tạo ệ chuẩn đầu góc phẳng nhỏ, Báo cáo tổng hợp đề tài [2] Từ vựng quốc tế Đo lường học - Khái niệm, thuật ngữ chung bản, TCVN 6165 : 2009 [3] W Tyler Estler (1998), “Uncertainty Analysis for Angle Calibrations Using Circle Closure”, Journal of Reseache of 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 ... 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. .. Việt Nam Hệ thống chuẩn đo lường quốc gia lĩnh vực góc phẳng công nhận Viện Đo lường Việt Nam có đặc trưng kỹ thuật sau: ẩ [1] Bùi Quốc Thụ (2007), Nghiên cứu thiết kế chế tạo ệ chuẩn đầu góc phẳng. .. lường đố ẩn đo lườ ộ ện ện pháp để đả ảo đo lường đố ẩn đo lư? ?quốc gia lĩnh vực góc Phịng Đo lường độ đồơ đ? ?chuẩn đo ẩ ẩ lường tiến hành hiệu chuẩn ẩđó ạ ệnệthườ Đo Đo dài (Viện Đo ẩ lường ện ế