ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ГЕОДЕЗИИ И КАРТОГРАФИИ РОССИИ

СИБИРСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ
ЦЕНТР ГЕОИНФОРМАЦИИ И ПРИКЛАДНОЙ ГЕОДЕЗИИ

СОГЛАСОВАНО                                                                     УТВЕРЖДАЮ

Директор ЦНИИГАИК                                                    Директор центра

_____________ Н.Л. Макаренко                                     «Сибгеоинформ»

                                                                                           _____________ В.Ф. Рожков

          СОГЛАСОВАНО

Директор СНИИМ

________________

МЕТОДИКА ИНСТИТУТА

СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ ЛИНИЙ
ВЫСОКОТОЧНЫЕ НЕСТАНДАРТИЗОВАННЫЕ

МЕТОДИКА ПОВЕРКИ

 

МИ УЯВИ 01-92

 

 

 

Новосибирск 1992

 

Разработана - Научно-исследовательским институтом прикладной геодезии.

Научно-производственным отделом технических средств измерений в геодезии.

Зав. отделом                                                                                       К.Г. Шумилов

Зав. лабораторией                                                                             М.А. Боков

Руководитель темы                                                                           В.В. Котов

 

МЕТОДИКА ИНСТИТУТА

Настоящая методика распространяется на нестандартизованные средства измерения длин линий с относительной погрешностью 1 × 10^-4 - 2 × 10^-6: рулетки^*; проволоки шкаловые и концевые с размерами 0,4 - 24,0 м (далее по тексту - меры) и устанавливают методику их первичной и периодической поверок. Периодические поверки выполняются до и после работы на объекте, но не реже, чем один раз в год.

^* Нестандартизованные рулетки изготавливаются из инварной полосы и имеют отверстия через 5 - 8 см по всей длине, применяются в комплекте с высокоточным уровенным динамостатом (ВУДом). Схема подобного комплекта - измерителя ленточного динамостатного (ИЛД) показана в приложении 1.

1. ОПЕРАЦИИ И СРЕДСТВА ПОВЕРКИ

1.1. При проведении поверки должны быть выполнены операции и применены средства поверки, указанные в таблице 1.

Таблица 1

1.2. Средства измерения (СИ) параметров окружающей среды, напряжения питания и частоты находятся в комплекте компаратора.

1.3. Образцовые и вспомогательные СИ должны быть поверены и допущены к применению. Цена деления микрометра микроскопа определяется в соответствии с указаниями инструкции по эксплуатации прибора.

1.4. Состав бригады поверителей - 2 - 3 человека.

2. ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ

2.1. При проведении поверки должны быть соблюдены следующие требования безопасности.

2.1.1. Поверяемые меры протираются салфеткой, смоченной в бензине, в помещении с вентиляцией, с соблюдением правил по пожарной безопасности.

2.1.2. При работе с лазерным универсальным измерителем длины LA 3002 следует руководствоваться требованиями, изложенными в указаниях по технике безопасности при эксплуатации LA 3002.

2.1.3. В случае применения грузов для натяжения поверяемых мер места крепления грузов должны быть огорожены.

2.2. К проведению поверки допускаются работники, имеющие необходимую техническую подготовку, прошедшие инструктаж и проверку знаний по безопасному ведению работ.

3. УСЛОВИЯ ПОВЕРКИ

При проведении поверки должны быть соблюдены следующие условия:

температура окружающего воздуха - (20 ± 1) °С; изменение температуры воздуха во все время поверки (измерение интерферометром - измерение поверяемой мерой - измерение интерферометром) не должна превышать 0,1 °С;

относительная влажность окружающего воздуха - (45 - 75) %;

атмосферное давление - () мм рт.ст.;

напряжение питания электрической сети - (220 ± 10) В;

частота - (50 ± 1) Гц.

Время поверки одной меры не более 0,5 часа, скорость движения воздуха не более 0,1 м в секунду.

Вход и выход из помещения в процессе поверки воспрещается.

4. ПОДГОТОВКА К РАБОТЕ КОМПАРАТОРА

4.1. Подготовка к работе лазерного универсального измерителя длины LA 3002 выполняется в соответствии с требованиями «Указаний по обслуживанию лазерного комплекта LA 3002», Прага, METRA BLANSKA 1982.

4.2. Для подготовки геодезических знаков выполняют следующие действия:

4.2.1. Ослабив зажимные болты и передвигая геодезические знаки (ЗГ) по направляющим (прил. 2, рис. 3, поз. 6), устанавливают 2 знака на расстоянии, равном номинальной длине поверяемой меры.

4.2.2. ЗГ устанавливают по высоте при помощи линейки с таким расчетом, чтобы подвижная каретка проходила над знаком на высоте (2,0 ± 0,5) мм.

4.2.3. Знаки устанавливают, контролируя по линейке относительно каретки, с отклонением в плане не более 0,5 мм. ЗГ закрепляют болтами на кронштейнах.

4.2.4. Втулки ЗГ приводятся в отвесное положение при помощи уровня-вкладыша (прил. 4, рис. 8), снабженного двумя взаимно-перпендикулярными цилиндрическими уровнями. Уровень-вкладыш вставляют во втулку 11 (рис. 9). Закрепительные винты 12 клиновидных дисков вывинчивают и вращением дисков добиваются такого положения втулки, при котором пузырьки уровней будут находиться в нуль-пунктах. После этого винты 12 попарно закрепляют. При закрепленных винтах не допускается отклонение пузырьков уровней от нуль-пунктов, более чем на 1 деление.

5. ПРОВЕДЕНИЕ ПОВЕРКИ

5.1. Проведение поверки начинается с внешнего осмотра средств измерения и проверки взаимодействия с устройствами компаратора. При этом выявляются имеющиеся механические повреждения мер: изломы, коррозия, загрязнения шкал, деформация мест контакта рабочих мер с вкладышами и т.п.

Проверяется комплектность компаратора, наличие результатов очередных поверок образцовых и вспомогательных СИ, проверяется комплектность рабочих мер, наличие значений температурных коэффициентов. Обнаруженные повреждения устраняются на месте поверки или в ремонтном подразделении. Если ремонт невозможен, меры поверке не подлежат.

Производится опробование взаимодействия частей поверяемых комплектов. Взаимодействие должно происходить плавно и четко. Контактирующие части должны соединяться, исключая сдвиги по длине.

5.2. Определение уравнения длины рабочей меры в комплекте с ВУДом выполняется в следующей последовательности.

5.2.1. Измеряют расстояние между центрами ЗГ при помощи LA 3002 тремя приемами. Прием состоит из измерения расстояния в прямом и обратном направлениях.

5.2.1.1. На ближайшем к LA 3002 ЗГ устанавливается вкладыш, к которому подводится контактный нож подвижной каретки с отражателем до соприкосновения с ним. При вкладыше, прижатом рукой по ходу измерений, на LA 3002 устанавливается нулевой отсчет.

5.2.1.2. При вкладыше, прижатом рукой против хода измерений (хода каретки), записывается отсчет а₁ по LA 3002. Вкладыш вынимается из ЗГ и устанавливается на втором ЗГ.

5.2.1.3. Каретка доводится до контакта с вкладышем на втором знаке и записываются отсчеты а₂ и а₃ по LA 3002 в двух положениях вкладыша - прижатого рукой по ходу измерений и против хода.

5.2.1.4. Производят измерения в обратном направлении, повторяя действия п.п. 5.2.1.1 - 5.2.1.3. Записываются отсчеты в₁, в₂, в₃. По п. 5.2.1.2 учитывается обратное направление измерений, записывая отсчеты со знаком минус.

5.2.1.5. Результаты измерений заносятся в протокол (прил. 5).

В образце протокола приняты следующие обозначения:

а₁ а₂ а₃ - отсчеты по LА 3002 в прямом направлении;

в₁ в₂ в₃ - отсчеты по LА 3002 в обратном направлении;

L_к - расстояние между знаками, вычисленное по формулам:

  

Лп - отсчеты по ВУД при положении его слева по отношению к наблюдателям;

Пп - то же при положении справа;

D - расхождение между L и средним значением расстояния;

m - средняя квадратическая погрешность (СКП) результата измерения;

L_к - номинальная длина;

а - средний отсчет по ВУДу;

t °C - температура воздуха.

5.2.1.6. Расхождения знаний расстояний, измеренных в прямом и обратном направлениях, а также полученных из разных приемов, не должны превышать значений, указанных в таблице 2.

Таблица 2

При превышении допуска в случае «прямо-обратно» прием бракуется полностью и выполняется новый прием; при превышении допуска между приемами необходимо выполнить четвертый прием. Прием, выходящий за пределы допустимого интервала (табл. 2) в обработку не принимается.

5.2.2. Измеряют расстояние между ЗГ при помощи поверяемой меры с ВУДом следующим образом.

5.2.2.1. Устанавливают ВУД на одном из ЗГ, на другой - вкладыш-держатель поверяемой меры. Между ними подвешивают поверяемую меру.

ВУД и держатель с поверяемой мерой ориентируют по направлению измеряемой линии. Меру натягивают при помощи натяжного винта ВУДа и выдерживают в таком положении перед первым отсчетом не менее 5 минут.

5.2.2.2. Измеряют температуру воздуха.

5.2.2.3. При помощи натяжного винта добиваются такого положения ВУДа, когда пузырек его уровня находится в середине.

5.2.2.4. Легким постукиванием по рамкам поверяемой меры добиваются однозначной установки шариков-фиксаторов ВУДа и вкладыша-держателя в посадочных гнездах меры. После этого проверяется ориентировка ВУДа и положение уровня.

5.2.2.5. Берется 3 отсчета со значащими цифрами до 0,01 мм по микрометру или индикатору часового типа.

5.2.2.6. Ослабляется натяжение меры, изменяется и вновь устанавливается ориентировка ВУДа.

5.2.2.7. Повторяют операции, описанные в пп. 5.2.2.3 - 5.2.2.5. Расхождение между отсчетами (6 отсчетов) не должно быть более 0,04 мм. В случае превышения этого значения повторяют операции п. 5.2.2.6 и пп. 5.2.2.3 - 5.2.2.5.

5.2.2.8. Меняют местами ВУД и вкладыш. Повторяют операции 5.2.2.1 - 5.2.2.7.

Расхождения между значениями расстояний, полученных при двух положениях ВУДа не должны превышать 0,05 мм.

Измеряют температуру воздуха.

5.2.2.9. Повторяют измерения при помощи LA 3002 (5.2.1.1 - 5.2.1.6). Расхождения между значениями расстояний, определенных до и после измерения рабочей мерой, не должны превышать величин, указанных в таблице 2.

5.3. Поверка шкаловых мер выполняется в следующей последовательности.

5.3.1. Выполняют действия п. 5.2.1.

5.3.2. Измеряют расстояния поверяемой мерой между оптическими осями микроскопов в следующей последовательности.

5.3.2.1. Устанавливают вкладыши с крестообразной насечкой (прил. 3, рис. 6) так, чтобы насечка располагалась на высоте 10 мм от верхней плоскости знака.

5.3.2.2. Закрепляют на ЗГ микроскопы (прил. 3, рис. 5). Микрометр микроскопа должен располагаться справа от поверяющего. Микроскоп фокусируется на крестообразную насечку.

5.3.2.3. Берут 2 отсчета на центр насечки, при этом перед первым отсчетом вкладыш прижимают к правой (относительно поверяющего) стороне втулки, перед вторым - к левой.

8.3.2.4. Берут по 2 отсчета на центр насечки аналогично п. 5.3.2.3, повернув вкладыш на 90°, 180°, и 270°.

5.3.2.5. Вычисляют средний отсчет из 4 пар. Этот отсчет соответствует центру втулки.

5.3.2.6. Операции согласно п.п. 5.3.2.3 - 5.3.2.5 выполняются одновременно другим наблюдателем на втором ЗГ.

5.3.2.7. Вкладыши углубляют во втулках под микроскопы помещают поверяемую меру.

Установка и натяжение меры с двух сторон выполняется при помощи блочных устройств с подвеской гирь по 10 кг.

Используя механизмы перемещения, имеющиеся на блочных устройствах, шкалы поверяемой меры устанавливаются с условием четкого их изображения в фокальной плоскости микроскопов.

5.3.2.8. Измеряют и записывают температуру воздуха.

5.3.2.9. Выполняют по 2 отсчета по 4 штрихам, равномерно расположенными на шкалах поверяемой меры. Наведение биссектра микрометра микроскопа производится на ближайший к центру поля зрения штрих шкалы меры. Отсчеты выполняются одновременно по команде одного из наблюдателей.

Перед отсчетом один конец поверяемой меры закрепляется зажимом, укрепленном на блочном станке. После сдвига меры на очередной штрих закрепление выполняется зажимом, укрепленном на другом блочном станке.

Перед отсчетом на третий штрих наблюдатели меняются местами и выполняют еще по 2 отсчета аналогично первым.

С учетом номера штриха вычисляют разность отсчетов при каждом положении поверяемой меры. Расхождение разностей не должны превышать величин, указанных в табл. 3. Если значение разностей отсчетов превышают допуск, выполняют дополнительные наблюдения.

Явно ошибочные результаты в обработку не принимают.

По окончанию измерений длины пролета измеряют температуру воздуха.

Таблица 3

Допускаемые расхождения разностей отсчетов по шкалам, мкм

Примечание. При компарировании рабочих мер с относительной погрешностью 10^-4 и длиной более 3 метров отсчет по шкалам можно выполнять без микроскопа непосредственно на кресты вкладышей.

5.3.2.10. Поверяемая мера снимается, вкладыши поднимаются до четкого изображения перекрытия в фокальной плоскости микроскопа и повторяются операции указанные в п.п. 5.3.2.1 - 5.3.2.6. Расхождение между отсчетами на центры втулок не должно превышать 0,008 мм.

5.3.2.11. В соответствии с указаниями п. 5.2.1, п. 5.2.2.9 проводят заключительные измерения LА 3002. Записи ведутся в протоколе (см. прил. 6).

6. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

6.1. Вычисляют среднее значение расстояний между центрами ЗГ (центрами втулок), как среднее из значений, полученных по LA 3002 до и после измерений рабочей меры (L).

6.2. При поверке концевых мер в комплекте с ВУДом, используя среднее значение отсчетов по ВУД(а), вычисляют длину поверяемой меры (L) в комплекте с ВУДом по формуле

L = L_к - a при t_к = °С                                                      (1)

где а - средний из всех отсчетов по ВУД;

t_к - температура компарирования.

Вычисление средней квадратической погрешности (СКП) поверки (Мп) мер выполняется по формуле:

                                                         (1¢)

где m_ин - СКП измерения расстояния LA 3002;

m_пм - то же поверяемой мерой.

m_ин и m_пм вычисляются по уклонению отсчетов от среднего (D) по формуле:

                                                           (2)

где n - количество измерений.

6.3. В случае поверки рабочих мер со шкалами вычисления производят в следующем порядке.

6.3.1. Вычисляют расстояние между оптическими осями микроскопов (L_м) по формуле:

L_м = L_к + (П_м - Л_м) × 0,002,                                                (3)

где L_к - расстояние между ЗГ, определенное при помощи LA 3002; П_м, Л_м - средние из отсчетов по правому и левому микроскопам;

0,002 мм - цена деления барабана микроскопа.

6.3.2. Вычисляют расстояние между оптическими осями микроскопов, определенное при помощи поверяемой меры (L_п) по формуле:

L_п = L₀ + (П_ш - Л_ш) + (П_м - Л_м) × 0,002 + dL_t,                                (4)

где L₀ - номинальное значение длины поверяемой меры;

П_ш, Л_ш - номера штрихов правой и левой шкал:

П_м, Л_м - средние отсчеты по правому и левому микроскопам;

dL_t - поправка в длину линии за разность температур компарирования (t_к) и эталонирования (t₀ обычно равна 20 °С).

dL_t = L₀[a(t_к - 20) + b(t²_к - 400)],                                          (5)

где a и b - температурные коэффициенты.

Формула (3) применяется при расположении нулей шкал поверяемой меры слева от наблюдателей.

6.3.3. Вычисляется поправка в длину поверяемой меры (DL):

DL = L_м - L_п.                                                            (6)

6.3.4. Вычисляется длина поверяемой меры (L):

L = L₀ + DL.                                                            (7)

6.3.5. Определяют среднюю квадратическую погрешность поверки по формуле:

                                                     (8)

Относительная погрешность  не должна превышать половины величин, соответствующих классу точности поверяемой меры (10^-4, 10^-5 или 2 × 10^-6).

7. ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ПОВЕРКИ

7.1. Результаты измерений по отдельным операциям и результаты вычислений отражаются в протоколах (прил. 5, 6).

7.2. При положительных результатах поверки оформляется свидетельство (прил. 7).

7.3. В случае отрицательных результатов поверки выдается извещение о непригодности (прил. 8). Дается указание об изъятии СИ из обращения или о необходимости ремонта и проведении поверки после ремонта.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Справочное

СXЕМА
измерителя ленточного динамостатного (ИЛД)

Узел А

ВУД

1 - инварная лента, 2 - уровень, 3 - катушка, 4 - посадочное гнездо рамки, 5 - вилка, 6 - лентодержатель, 7 - сухарик, 8 - шарик фиксатора, 9 - груз, 10 - каретка, 11 - подшипник, 12 - натяжной винт, 13 - направляющие, 14 - нож, 15 - индикатор часового типа, 16 - вкладыш, 17 - штифт

Рис. 1.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Справочное

ОПИСАНИЕ КОМПАРАТОРА

Компаратор на базе лазерного универсального измерителя перемещений LA 3002 производства METRA BLANSKA ЧССР расположен в подвальном помещении производственного здания ИЯФ СО РАН. Пол подвального помещения заглублен относительно поверхности земли на 4 метра. Помещение снабжено кондиционером, что дает возможность выдержать постоянство температуры воздуха в период измерений (колебание относительно средней температуры не более 0,5 °С в течение 8 часов).

Комплектность компаратора приведена в таблице. Общий вид компаратора представлен на рис. 2, 3.

Геодезические знаки (рис. 3, п. 6) укреплены на консолях, которые могут передвигаться по швеллеру в пределах первых трех железобетонных столбов. Геодезические знаки имеют стандартные втулки диаметром 25,400 ± 0,007 (мм), рассчитанные на принудительное центрирование высокоточных измерительных геодезических приборов. Швеллеры закреплены на 9 железобетонных столбах (рис. 3, п. 10), углубленных в грунт на 1 метр, общая длина компаратора 25 метров.

При поверке мер различной длины следует выбирать места установки знаков с учетом конструкции компаратора, показанной на рисунке 4.

1 - интерферометр; 2 - температурные швы; 3 - рельсовый путь для каретки

Рис. 4.

В пределах первых трех железобетонных столбов (1 часть компаратора) несущий швеллер разделен температурными швами через 3 - 4 метра. Температурные расширения ожидаются на отрезке не более 4 метров и могут быть в размере 5 мкм при изменении температуры на 0,1 °С. Во второй части компаратора ЗГ установлены на несущих столбах, изменение температуры на их положение в плане практически не влияет.

Центры ЗГ могут быть смещены по высоте с контролем при помощи высокоточного нивелира и рейки или линейки и в плане с контролем при помощи линейки с миллиметровыми делениями. Контроль осуществляется относительно подвижной каретки. Референтная линия компаратора подвергается систематической поверке и юстировке.

Отсчеты по LA 3002 берутся до вкладыша, последовательно устанавливаемого на ЗГ между которыми измеряется расстояние. Контакт с фиксатором на каретке осуществляется механически.

По трассе компаратора определяются и передаются на блок обработки данных о температуре и давлении, поправки за которые в расстояния вводятся автоматически.

Рис. 2.

Рис. 3.

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Справочное

Микроскоп МИР-2

Рис. 5.

Вкладыш для линейных измерений

Рис. 6.

Поле зрения микроскопа и барабана микрометра при взятии отсчета по шкале проволоки

Отсчет по шкале равен

О = а + б × s,

где а - номер штриха шкалы проволоки, на который наведан биссектор сетки нитей микрометра;

б - отечет по шкале микрометра и барабану;

s = 0,002 - цена деления барабана микрометра.

О = 22 + 551 × 0,002 = 22 + 1,102 = 23,102

Поле зрения микроскопа и барабана микрометра при взятии отсчета по кресту вкладыша для линейных измерений

Отсчет по кресту вкладыша равен

О = б × s, где

б - отсчет по шкале микрометра и барабану;

s = 0,002 - цена деления барабана микрометра.

О = 216 × 0,002 = 0,432 мм

Рис. 7.

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

Справочное

Уровень-вкладыш

Рис. 8.

Знак геодезический

Рис. 9.

ПРИЛОЖЕНИЕ 5

Обязательное

«___» ___________ 199 __ г.

ПРОТОКОЛ №

поверки

в комплекте с ВУДом №

Поверка проводилась на компараторе. Свидетельство о метрологической аттестации компаратора № __________________ от

В процессе поверки определены условия и средства поверки и выполнены следующие операции.

1. Внешний осмотр _______________________________________________________

                                                                                (годен, но годен)

2. Опробование

3. Условия поверки:

         относительная влажность воздуха                                                   %

         давление                                                                                              мм рт.ст.

         средняя температура воздуха                                                            °С

         напряжение питания электрической сети                                      В

         частота тока                                                                                        Гц

4. Определение длины рабочего интервала при помощи интерферометра.

Контроль L_i - L_j < D_доп. (табл. 2)

L_к = L_ср ± кm_ин = ...

где к - коэффициент, зависящий от количества измерений (ГОСТ 8.207-76).

5. Определение длины рабочего интервала при помощи поверяемой меры

 

6. Определение СКП поверки меры

Уравнение поверяемой меры

L = L_ср - а ± кMп = ... при t ... °C

7. Средства контроля условий поверки.

Поверку проводили                     __________________

   __________________

ПРИЛОЖЕНИЕ 6

Обязательное

«___» ___________ 199 ___ г.

ПРОТОКОЛ №
поверки штриховой меры длины № ______

Поверка проводилась на компараторе. Свидетельство с метрологической аттестации компаратора № 315 от 26.06.92.

В процессе работы определены условия и средства поверки и выполнены следующие операции.

1. Внешний осмотр ______________________

                                                            (годен, не годен)

2. Опробование

3. Условия поверки:

влажность                                                                                                    %

давление                                                                                                       мм рт.ст.

средняя температура воздуха                                                                     °С

напряжение питания электрической сети                                               В

частота тока                                                                                                 Гц

4. Определение длины рабочего интервала при помощи интерферометра.

L_к = L_ср ± tm_ин = ...

5. Определение расстояния между оптическими осями микроскопов (L_м)

L_м = L_ср + (Пм - Лм) ´ 0,002 =

6. Определение шкаловой мерой расстояния между оптическими осями микроскопов

7. Вычисление поправки за компарирование и уравнения поверяемой меры

DL_к = L_м - L_п = ...

 при t° ... °C

8. Средства контроля условий поверки

Руководитель лаборатории

Поверку проводили

ПРИЛОЖЕНИЕ 7

Обязательное

ПРИЛОЖЕНИЕ 8

Обязательное

 

СОДЕРЖАНИЕ