CC BY
127
УДК 528.511
А.В. Куликов, В.Д. Лизунов СГГ А, Новосибирск
ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ПОВЕРКИ ЭТАЛОННОГО БАЗИСНОГО ПРИБОРА СГГА
Эталонный базисный прибор СГГА относится к подвесным мерным приборам, предназначенным для высокоточных линейных измерений, в том числе, линейных базисов. Эталонный базисный прибор представляет собой оборудование, состоящее из восьми инварных проволок длиной 24 м и трёх инварных ленточек длиной 6 м, пары блоков с блочными станками и грузами, комплекта базисных штативов с целиками, оптического центрира и базисной (нивелирной) рейки. Инварная проволока обладает малым коэффициентом линейного расширения и служит для непосредственного измерения линий. Инварной лентой измеряют остатки линий, меньше 24 м. Длина эталонного линейного базиса СГГА - 1054 м. Отсчёты по шкалам проволоки берут одновременно два наблюдателя. Каждый отрезок линейного базиса измеряют несколькими проволоками для уменьшения погрешностей измерений между геодезическими знаками столбов. Относительные превышения, необходимые для вычисления горизонтальных проложений измеренных участков линии, определяют нивелированием. Бригада исполнителей при работе с базисным прибором состоит из восьми человек.
Процесс измерения мерными проволоками известен [1], поэтому рассмотрим только некоторые особенности этого вида работ.
Ошибка учета температуры мерной проволоки - один из главных источников погрешностей при высокоточных линейных измерениях. Обычно за температуру проволоки принимают температуру воздуха, измеренную термометром-пращом. Однако мерные проволоки, обладающие коэффициентом поглощения энергии, отличным от коэффициента поглощения окружающей ее среды, имеют температуру, отличающуюся от температуры воздуха. Это отличие меняется с изменением условий измерений.
Проволока обладает малой температурной инерцией и быстро (скачками) воспринимает изменение температурного режима. Так, порыв ветра изменяет ее температуру на (1-2)°С, а набежавшее на солнце облако - до 3°С, хотя при этом температура воздуха по измерениям термометром-пращом остается без изменения.
В отличие от измерений термометром-пращом, результаты измерения температуры воздуха ртутным термометром, установленным неподвижно на уровне проволоки, оказываются ближе к температуре проволоки. Заметного различия между показаниями неподвижного термометра и температурой проволоки не наблюдается.
Эталонирование инварных проволок и лент СГГА производится на 24метровом интерференционном компараторе Института ядерной физики (ИЯФ) СО РАН. Метод измерения длины инварной проволоки - абсолютный интерференционный и составляет: СКП = (1+0,5L) мкм. Такая точность
обеспечивается техническими возможностями интерференционного 24-
метрового компаратора ИЯФ: СКП = (0,01 +0,5L) мкм, так как главной составляющей компаратора ИЯФ является лазерная измерительная система HP5529A фирмы Agilent США.
Основные технические характеристики данной системы следующие:
Предел измерения длины S, м 60
Дискретность отсчета, мкм 0,01
Относительная погрешность измерения, 10 - S, мкм 5
Допустимая скорость перемещений, м/мин 18.
В данном докладе основное внимание уделено влиянию температуры на действительное значение длины инварных проволок и лент. В табл. 1 приведены результаты исследования проволок и лент, проводимых в ИЯФ на протяжении четырёх лет.
В результате исследования проволок обнаружилось, что при изменении температуры необходимо дополнительно вводить поправку (ДLср) примерно равную 0,05 мм, в действительное значение длины проволоки
Ьд = ГИзМ. ±Д^ (1)
Действительную длину для нормальных условий компарирования проволоки вычисляют как:
Ьд = Ь - а (1изм - 2°°с ) Ьо-1 , (2)
где Lt - длина проволоки при ^зм. ;
а - температурный коэффициент удлинения инвара;
а = (1,210-6 на 1°С) мкм;
Ь0-1 - длина интервала проволоки при температуре измерения 1
В СГГА разработана локальная поверочная схема для передачи единицы измерения длины от эталонов длины к рабочим средствам измерения длины, в докладе отмечается только передача единицы длины от интерференционного компаратора ИЯФ к инварным проволокам, которыми поверяется эталонный линейный базис СГГА со средней квадратической погрешностью (СКП), определяемой как:
СКП = (0,3 + 210-6)Ь, (3)
где L - длина базиса в метрах.
Эталонный линейный базис СГГА используется для поверки светодальномеров, электронных тахеометров и других геодезических средств измерения длины с СКП, определяемой выражением (4):
СКП = (1 + 210-6)Ь. (4)
В результате проделанных исследований можно сделать вывод, что на точность передачи единицы длины существенно влияет изменение проволоки в результате нестабильности температуры окружающей среды. Кроме того, отмечена значительная нестабильность полученных результатов аттестации проволок, в то же время, погрешность аттестации основного элемента компаратора лазерного измерителя перемещений. Отсюда можно сделать вывод о необходимости модернизации системы регистрации положения штрихов мер, так как применяемый метод регистрации является контактным. Более подробно
результаты исследований изложены в отчёте о НИР [2] по теме «Грант» Т02-03.4-3021 за 2005 г.
№ пров олок и, лент ы Диа пазо н изме рени й, L (м) Действительные значения, полученные при ^з. по годам
2000 2002 2004 Средн яя арифм етичес кая для L20 С°(ММ) ДLl Попра вка 2000 ДL2 Попра вка 2002 ДLз Попра вка 2004 Д^;р Средн яя попра вка
Lиз. (мм) Шз. С° Ь20 С°(ММ) Lиз. (мм) Шз. С° Ь20 С°(ММ) Lиз. (мм) Шз. С° Ь20 С°(ММ)
5697 24 24000, 655 23,5 24000, 613 24000, 618 20,5 24000, 612 24000, 699 22,5 24000, 669 24000, 631 0,018 0,019 0,038 0,025
5692 24 23999, 982 23,5 23999, 940 23999, 950 21,7 23999, 929 24000, 043 22,9 24000, 008 23999, 959 0,019 0,030 0,005 0,018
3291 24 23998, 544 23,5 23998, 502 23998, 532 23,9 23998, 476 23998, 584 22,8 23998, 550 23998, 509 0,007 0,033 0,041 0,027
687 6 6001,4 88 23,5 6001,4 46 6001,4 32 24,8 6001,3 74 6001,5 41 24,1 6001,4 91 6001,4 37 0,010 0,063 0,054 0,042
92 6 6000,0 76 23,5 6000,0 34 6000,0 90 24,6 6000,0 35 6000,1 49 23,8 6000,1 03 6000,0 57 0,023 0,022 0,046 0,031
138 6 6001,2 85 23,5 6001,2 43 6001,2 45 25,2 6001,1 83 6001,3 37 23,7 6001,2 93 6001,2 40 0,003 0,057 0,053 0,038
6713 24 24000, 473 23,5 24000, 431 24000, 500 21,7 24000, 480 24000, 532 22,7 24000, 500 24000, 470 0,039 0,010 0,030 0,026
6707 24 24000, 685 23,5 24000, 643 24000, 683 24,3 24000, 631 24000, 78 22,8 24000, 746 24000, 673 0,030 0,042 0,073 0,049
6847 24 24000, 206 23,5 24000, 164 24000, 186 24,4 24000, 133 24000, 328 22,5 24000, 298 24000, 198 0,034 0,065 0,100 0,067
4667 24 24000, 201 23,5 24000, 159 24000, 196 21,7 24000, 176 24000, 259 22,7 24000, 227 24000, 187 0,028 0,011 0,040 0,027
6686 24 24000, 616 23,5 24000, 574 24000, 621 20,9 24000, 610 24000, 654 22,7 24000, 622 24000, 602 0,028 0,008 0,020 0,019
1. Методы и приборы высокоточных геодезических измерений в строительстве [Текст] / Под ред. В.Д. Большакова. - М.:Недра,1976.-335 с.
2. Разработка теоретических основ и методов создания эталонных компараторов для метрологической аттестации специальных штриховых мер длины [Текст]: отчёт о НИР (заключ.) СГГА; рук. А.В. Середович. - Испол. В.Д. Лизунов, Л.Г. Куликова, В.Т. Новоевский, А.В. Куликов, А.В. Полянский. - Новосибирск, 2005.- № ГР 01.2003.12823.
© А.В. Куликов, В.Д. Лизунов, 2005
