8. Обработка результатов
8.1. Обработку результатов измерений при аттестации камеры, воспроизводящей температуру, проводят согласно стандарту [1] с учетом определяемых технических характеристик камеры по таблице программы.
8.2. Относительную влажность находят по показаниям сухого и смоченного термометров, одновременно зафиксированным с помощью психрометрической диаграммы из эксплуатационной документации камеры.
9. Оформление результатов аттестации
9.1. Результаты аттестации оформляют протоколом аттестации по форме справочного приложения 8 в [1].
9.2. При положительных результатах аттестации камеры на видном месте укрепляют этикетку с указанием даты аттестации и срока очередной аттестации.
Л и т е р а т у р а
1. ГОСТ 25051.2—82. Система государственных испытаний продукции. Камеры тепла и холода испытательные. Методы аттестации.
Дата одобрения 24.10.2005 г.
МЕЖДУНАРОДНОЕ СОТРУДНИЧЕСТВО
621.753.38:531.7
Сличения КООМЕТ по эталонным мерам
внутренних диаметров
Л. Ю. АБРАМОВА, В. М. БРЖЕЗИНСКИЙ, Е. Б. БРЮХОВЕЦКАЯ,
В. С. СОЛОВЬЕВ, Л. Ф. ХАВИНСОН
Представлены результаты сличений, проведенных в период с января 2001 по февраль 2004 года по согласованной программе в рамках темы КООМЕТ № 181/RU/99 по мерам внутренних диаметров (эталонным кольцам). Рассмотрены неопределенности по типам А и В в области измерений диаметров мер внутренних размеров.
Ключевые слова: результаты сличений, меры внутренних диаметров, неопределенность.
The results of the comparisons of the internal diameter (ring gages) standard measures obtained in the scope of COOMET project at period 01.2001—02.2004 are presented. The uncertainties A and B types of the measurements are considered.
Key words: results of comparisons, internal diameter measures, uncertainty.
Сличения эталонов — наиболее эффективный способ выявления уровня точности средств измерений, входящих в эталонные комплексы, и источников неопределенностей воспроизведения единицы длины и передачи ее размера [1]. Цель сличений: согласование размеров, выявление неопределенностей измерений и подтверждение прослеживаемо-сти измерений при использовании различных методов измерений внутренних диаметров мер в странах, входящих в Евро-азиатское сотрудничество государственных метрологических учреждений — КООМЕТ.
По предварительно согласованной программе в рамках темы КООМЕТ № 181^Ш99 «Сличения мер внутренних диаметров (эталонных колец)» в период с января 2001 по
февраль 2004 года проводились сличения эталонных мер внутренних диаметров.
Требования точности сопряжений измерительных поршневых систем в различных отраслях промышленности достигают нескольких десятков нанометров. Особенно важно уменьшение неопределенности измерений диаметров для прецизионной пары поршень — цилиндр эталона абсолютного давления.
В круговых сличениях приняли участие Россия (ФГУП «ВНИИМ им. Д. И. Менделеева») — страна-координатор, Украина (ХГНИИМ и УкрМЕТРТЕСТСТАНДАРТ) и Беларусь (БелГИМ).
Россия как страна-координатор разработала программу проведения сличений и подготовила исследованные высо-
костабильные эталоны сравнения — меры внутреннего диаметра (кольца) из твердого сплава ВК60М и из легированной стали ШХ15. Внутренние поверхности мер обработаны полированием.
Мера № 26 номинальным внутренним диаметром 16 мм, температурный коэффициент линейного расширения меры (ТКЛР) a = (4,5 ± 0,5) ■ 10-6 К-1, шероховатость измерительных поверхностей не превышает Ra = 0,025 мкм на базовой длине 0,25 мм, отклонение от круглости измерительной поверхности меры — не более 0,15 мкм (Россия).
Мера № 01-2610 номинальным внутренним диаметром 47 мм, ТКЛР меры a = (11,5 ± 0,5) ■ 10-6 К-1, шероховатость измерительных поверхностей не превышает Ra = 0,020 мкм на базовой длине 0,25 мм, отклонение от круглости измерительной поверхности меры — не более 0,10 мкм (Россия).
При выборе мер учитывались особенности их применения.
Меры из твердого сплава с малым температурным коэффициентом линейного расширения обладают высокой износостойкостью и широко применяются при поверке прецизионных приборов для измерения плунжерных пар (измерительные электронные системы с индуктивным преобразователем модели Микрон 02, Микрон 08 и др.) при производстве топливной и дизельной аппаратуры. Меры из легированной стали, применяемые для поверки высокоточных приборов, могут быть использованы для исследования температурной составляющей неопределенности измерений.
Температурный коэффициент линейного расширения, шероховатость и отклонение от круглости измерительных поверхностей мер измерены в лаборатории ВНИИМ, представившей меры для сличений: ТКЛР определяли в диапазоне температур 17—23 °С; шероховатость внутренних поверхностей мер измеряли с помощью профилографа-профиломет-ра Perthometer S6P фирмы «Perthen»; исследования формы мер выполняли с помощью кругломера Talyrond-3 фирмы Rank Taylor Hobson, при этом измерения диаметра проводили не менее чем в пяти сечениях по высоте меры.
Метод измерения внутренних диаметров эталонов сравнения определяла страна — участница сличений. В соответствии с программой внутренний диаметр определяли в среднем по высоте сечении в направлении, указанном на торцевой поверхности. Среднее арифметическое значение результатов измерений диаметра меры в среднем сечении принимали за действительный диаметр меры. Неопределенность измерений вычисляли в соответствии с [2, 3].
Лаборатории-участницы использовали модель, адаптированную к своим эталонным средствам и методике измерений.
Во ВНИИМ измерения внутренних диаметров мер выполняли абсолютным методом на лазерной интерференционной установке ЛИУ-200, представляющей собой горизонтальный компаратор с лазерным интерферометром и фотоэлектрическим перфлектометром (оптический щуп) для бесконтактного наведения на измерительную поверхность меры. Показатель преломления воздуха измеряли с помощью лазерного рефрактометра с неопределенностью не более 5 ■ 10-8 м. Дискретность отсчета интерферометра и рефрактометра составляла 0,01 мкм.
Схема лазерной интерференционной установки представлена на рис. 1.
Установка включает в себя стабилизированный He—Ne-ла-зер 1 с длиной волны X = 633 нм. На подвижной каретке 10 компаратора жестко укреплен отражатель 9 подвижной ветви интерферометра, ось интерферометра совмещена с осью
Рис. 1. Схема лазерной интерференционной установки:
1 — ^—№-лазер; 2 — поляризатор; 3 — коллиматор; 4, 5 — поворотные зеркала; 6, 7 — полупрозрачные зеркала; 8 — неподвижный уголковый отражатель; 9 — подвижный уголковый отражатель; 10 — подвижная каретка; 11 — измеряемая мера; 12 — стол; 13, 14 — фотоприемники; 15 — цифровое отсчетное устройство;
16 — рефрактометр
перемещения стола. Измеряемую меру 11 устанавливают на стол 12 таким образом, чтобы измеряемый диаметр меры совпадал с осью измерения интерферометра. Стол находится на подвижной каретке 10, которая может перемещаться от руки и от пьезокерамического привода для точного наведения. Стандартная неопределенность при сличениях с эталоном-копией единицы длины ФГУП «ВНИИМ им. Д. И. Менделеева» по эталонам сравнения — концевым мерам длины — не превышает 0,02 мкм при десяти независимых измерениях. Суммарная стандартная неопределенность при измерении наружного (калибр-пробка) и внутреннего (калибр-кольцо) диаметров — не более (0,05 + + 0,5 ■ 10-3 Ц ■ 10-3 мм, где ^ — длина в метрах.
Помещение, в котором установлен ЛИУ-200, оборудовано системой подогрева воздуха с автоматической регулировкой температуры в пределах 20 ± 1 °С. Допускаемое изменение температуры в процессе измерений на рабочем эталоне не должно превышать 0,1 °С. Относительная влажность воздуха в помещении 60—80 %.
Схема перфлектометра представлена на рис. 2.
В перфлектометре первичное изображение S1 щели S строится объективом О1 в предметной плоскости, перпендикулярной оптической оси перфлектометра. В результате отражения изображения S1 от одной из поверхностей меры Р
возникает новое изображение 3-|. Объектив О2 образует в
фокальной плоскости F два изображения щели S перфлектометра: изображение S2, формируемое проходящим пучком, будет иметь прежний вид; другое изображение — , формируемое отраженным пучком, будет иметь форму от-
раженной поверхности, например, при цилиндрической отражающей поверхности это будет дуга кривой второго порядка. При перемещении измерительной поверхности
меры Р к S1 изображение Э 2
будет приближаться к изображению щели перфлектометра и в момент совмещения поверхности с S1 изображение
S2 исчезнет, а 3 2 займет его место.
Перемещая измеряемую меру Р в противоположную сторону, аналогичным способом совмещают изображение, полученное от другой поверхности измеряемой меры.
Расстояние между двумя поверхностями измеряют абсолютным интерференционным методом при помощи лазерного интерферометра. Использование автоматической системы фотоэлектрического наведения в лазерной интерференционной установке позволяет значительно уменьшить погрешность наведения на изображение щели пер-флектометра и измерить внутренние и наружные диаметры, длины хорд изделий типа «цилиндр» или расстояние между измерительными поверхностями концевых мер.
Математическая модель с учетом основных влияющих параметров при измерении диаметров мер интерференционным методом с применением рефрактометра и наведении на измерительную поверхность меры с помощью перфлек-тометра может быть представлена как
Т а б л и ц а 1
Рис. 2. Оптическая схема пер-
флектометра: S — щель перфлектометра; S1 — первичное изображение щели S; О1, О2 — объективы; S2 — вторичное изображение щели S; F — плоскость изображений; Р — измеряемая мера
d
■■ NX / 2п + Af aD + А + Sw ,
м п dм
где С — диаметр меры при температуре 20 °С, мм; N — отсчет по интерферометру; X — длина волны лазерного источника в вакууме, мм; п — показатель преломления воздуха; Ым = (20 — ?м) — отклонение температуры меры от нормаль-
Бюджет неопределенности
x u (X) vi С = 5 d / 5x( U(d), нм
X 3 • 10-8 100 D 0,03 • 10-6 D
N 2 • 10-8 10 Я 28
n 1,8 • 10-7 100 D 0,18 • 10-6 D
At м 0,01 °C 100 aD 0,12 • 10-6 D
a 0,5 • 10-6 K-1 100 fD
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.