Xem mẫu

GIỚI THIỆU LUẬN ÁN
1.

Tính cấp thiết của luận án nghiên cứu

Góc là đại lượng đo thuộc lĩnh vực đo lường độ dài, chuẩn góc
được sử dụng rộng rãi trong các ngành kỹ thuật như cơ khí chính xác,
điều khiển tự động, trắc đạc, giao thông, xây dựng, thiên văn… Nghiên
cứu chế tạo chuẩn đo lường quốc gia lĩnh vực góc giúp cho Việt Nam
làm chủ về mặt kỹ thuật, tạo tiền đề vững chắc cho việc duy trì và dẫn
xuất chuẩn đo lường góc, nâng cao trình độ nghiên cứu về khoa học
kỹ thuật đo lường, đồng thời giúp cho chúng ta tiết kiệm được chi phí
ngoại tệ để trang bị chuẩn góc nếu nhập khẩu của nước ngoài. Đó chính
là những lý do luận án chọn hướng nghiên cứu:
“ Nghiên cứu, xây dựng chuẩn đo lường quốc gia lĩnh vực góc ”.
2. Mục đích đối tượng và phạm vi nghiên cứu
a) Mục đích của luận án
Nghiên cứu xác lập cơ sở khoa học và kỹ thuật để có thể xây dựng
hệ thống thiết bị đo thực hiện được chức năng chuẩn đo lường quốc
gia lĩnh vực góc phẳng bao gồm chuẩn góc toàn vòng gia số và bộ tạo
góc nhỏ đảm bảo việc hiệu chuẩn cho chuẩn, phương tiện đo góc đáp
ứng nhu cầu của cơ sở trong cả nước.
b) Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu của luận án là xây dựng hệ thống chuẩn
đo lường quốc gia có phạm vi làm việc và độ chính xác đảm bảo duy
trì và dẫn xuất chuẩn lĩnh vực đo lường góc tại Việt Nam. Nghiên cứu
các phương pháp xây dựng chuẩn góc toàn vòng sử dụng đĩa chia độ
kiểu gia số nhiều đầu đọc có khả năng tự hiệu chuẩn đảm bảo độ chính
xác và bộ tạo góc nhỏ theo nguyên lý sin sử dụng giao thoa kế laser.
Xây dựng được các phương pháp duy trì và dẫn xuất chuẩn đo lường
lĩnh vực góc từ chuẩn quốc gia đến chuẩn góc và phương tiện đo góc
có độ chính xác thấp hơn, phù hợp với yêu cầu thực tế của Việt Nam.
- Phạm vi nghiên cứu của luận án giới hạn trong việc nghiên cứu
xây dựng chuẩn góc toàn vòng giá trị độ chia 0,1, sai số ± 0,3.
Nghiên cứu chế tạo bộ tạo góc nhỏ phạm vi đo ± 30' với độ không
đảm bảo đo U = (0,1~ 0,3). Tích hợp các thiết bị chuẩn thành hệ
thống chuẩn, xây dựng phương pháp đánh giá, sao truyền chuẩn.
3. Phương pháp nghiên cứu
1

Phương pháp nghiên cứu là kết hợp giữa lý thuyết và thực
nghiệm kiểm chứng trên thiết bị được chế tạo. Dùng phương pháp
khảo sát phân tích kết quả các công trình nghiên cứu trên thế giới để
xây dựng phương pháp thiết lập chuẩn đo lường quốc gia lĩnh vực góc.
Luận án sử dụng phương pháp suy diễn lý thuyết để lập mô hình chuẩn
góc toàn vòng và chuẩn góc nhỏ, xây dựng mô hình toán học, phân
tích các yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác của thiết bị. Thiết lập
phương pháp đánh giá độ không đảm bảo đo của chuẩn góc. Tiến hành
quá trình đo thử nghiệm so sánh kết quả hiệu chuẩn ống tự chuẩn trực
trên bộ tạo góc nhỏ và đa diện góc trên chuẩn góc toàn vòng với kết
quả hiệu chuẩn của Viện nghiên cứu về Chuẩn và Khoa học Hàn Quốc
làm căn cứ đánh giá độ chính xác. Sử dụng các phần mềm để phân tích
xử lý dữ liệu: phần mềm Excel, Matlab xử lý số liệu để nghiên cứu và
thực nghiệm.
4. Bố cục của luận án
Nội dung chính được trình bày trong 4 chương của luận án:
- Chương 1: Tổng quan về hệ thống chuẩn đo lường quốc gia lĩnh
vực góc;
- Chương 2: Cơ sở phương pháp xây dựng chuẩn góc toàn vòng;
- Chương 3: Cơ sở phương pháp xây dựng chuẩn góc nhỏ;
- Chương 4: Xây dựng hệ thống chuẩn quoocsgia lĩnh vực góc;
- Kết luận;
- Kiến nghị.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
a) Ý nghĩa khoa học
- Xây dựng phương pháp thiết lập hệ thống chuẩn đo lường góc
trên cơ sở xây dựng bộ tạo góc nhỏ và chuẩn góc toàn vòng.
- Đối với chuẩn góc toàn vòng xác lập phương pháp tự hiệu
chuẩn sử dụng kỹ thuật bố trí nhiều đầu đọc và phương pháp trung
bình phân đoạn bằng nhau EDA để đánh giá độ không đảm bảo đo
chuẩn.
- Nghiên cứu phương pháp tạo chuẩn góc nhỏ, đề xuất phương
pháp đo khoảng cách giữa hai tâm ảo của gương góc, tính toán thiết
kế chế tạo bộ tạo góc nhỏ dẫn xuất từ chuẩn đo lường độ dài.
b) Ý nghĩa thực tế
2

- Nghiên cứu thiết kế, chế tao chuẩn góc toàn vòng có độ phân
giải 0,1, độ không đảm bảo đo U= 0,3.
- Thiết kế chế tạo bộ tạo góc nhỏ có phạm vi ± 30´ độ không
đảm bảo đo U=0,08.
- Tích hợp thành hệ thống chuẩn đo lường quốc gia lĩnh vực
góc đáp ứng yêu cầu về chuẩn đo lường quốc gia lĩnh vực góc theo
quy hoạch phát triển chuẩn quốc gia của Viện Đo lường Việt Nam.
Kết quả này có thể dùng làm hệ thống chuẩn đo lường quốc gia lĩnh
vực góc.
6. Các đóng góp mới của luận án
- Luận án đã xây dựng được thuật toán và chương trình xử lý
số liệu trên cơ sở phương pháp EDA cho phép tự hiệu chuẩn thành
công chuẩn góc toàn vòng gia số đạt độ chính xác 0,3"và khẳng định
khả năng làm chủ phương pháp tự hiệu chuẩn đối với chuẩn đầu góc
phằng. Phương pháp tự hiệu chuẩn có thể xác định chính xác sai số vị
trí của từng vạch chia, sai số lệch tâm và độ nghiêng đĩa chia độ toàn
bộ dự liệu này được dùng để bù sai số chuẩn góc toàn vòng gia số.
Đây là một yếu tố bắt buộc đối với việc xây dựng cơ sở lý thuyết cho
việc chế tạo chuẩn đầu quốc gia lĩnh vực góc. Đã chế tạo thành công
chuẩn toàn vòng sử dụng đĩa chia độ gia số có độ phân giải 0,1″, độ
không đảm bảo đo U= 0,3″.
- Luận án đã nghiên cứu đưa ra phương pháp đo khoảng cách
tâm ảo giữa hai gương góc của cánh tay đòn sử dụng cảm biến vị trí
quang học CCD kết hợp với giao thoa laser. Đây là một trong hai vấn
đề quan trọng quyết định đến độ chính xác của bộ tạo góc nhỏ. Với
phương pháp đo mới được xây dựng đã đạt được độ chính xác đo độ
dài cánh tay đòn đến 2,1 µm. Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến độ
chính xác của bộ tạo góc nhỏ như: độ ổn định tâm quay, vị trí gương
góc, xác lập điều kiện môi trường làm việc của bộ tạo góc nhỏ đảm
bảo độ chính xác theo yêu cầu nhỏ hơn 0,1 . Chế tạo tích hợp bộ tạo
góc nhỏ có phạm vi đo ± 30', độ không đảm bảo đo 0,08″.
- Xây dựng phương pháp đánh giá độ chính xác của chuẩn góc
toàn vòng và bộ tạo góc nhỏ thông qua quá trình tự hiệu chuẩn và tính
toán độ không đảm bảo đo. Độ chính xác của chuẩn góc được kiểm
chứng bằng cách so sánh vòng với KRISS trị số |En | 1 khẳng định
độ chính xác của chuẩn góc đạt yêu cầu kỹ thuật đề ra .
3

- Xây dựng sơ đồ dẫn xuất chuẩn đo lường lĩnh vực góc và
phương pháp hiệu chuẩn ống tự chuẩn trực và đa diện góc trên hệ
thống chuẩn mới được thiết lập.
NỘI DUNG CHÍNH CỦA LUẬN ÁN
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG CHUẨN ĐO LƯỜNG
QUỐC GIA LĨNH VỰC GÓC
1.1. Góc và chuẩn đo lường góc
Trong hệ đơn vị quốc tế SI radian là tên gọi của đơn vị góc
được định nghĩa như sau:
“Radian là góc tạo bởi hai tia bán kính của vòng tròn cắt trên
vòng tròn đó một cung có độ dài bằng với bán kính”.
1.1.2. Hệ thống chuẩn đo lường
Chuẩn đo lường:Theo TCVN 6165, chuẩn đo lường, hay gọi
tắt là chuẩn, được định nghĩa như sau: “Chuẩn đo lường là sự thể hiện
định nghĩa của đại lượng đã cho, với giá trị đại lượng được công bố và
độ không đảm bảo kèm theo, dùng làm mốc quy chiếu”.
Hệ thống chuẩn đo lường: Hệ thống chuẩn đo lường là cơ sở kỹ
thuật quan trọng nhất để đảm bảo tính thống nhất và độ chính xác cần
thiết của phép đo trong phạm vi quốc gia và quốc tế.
1.2. Chuẩn đo lường góc
Hiện nay người ta nhìn nhận, chia các chuẩn góc thông dụng ra
làm hai loại chính, phổ quát tất cả các chủng loại chuẩn và phương
tiện đo góc trong thực tế, đó là. Chuẩn góc nhỏ, phạm vi góc nhỏ hơn
1o (chuẩn góc nhỏ) các dạng chuẩn góc nhỏ bao gồm: Ống tự chuẩn
trực; Thước sin (sin bar); Ni vô; Chuẩn dạng căn mẫu. Chuẩn góc có
phạm vi đến 360o hoặc lớn hơn 360o bao gồm: Đa diện góc; Bàn phân
độ ( Indexxing Table); Chuẩn góc toàn vòng dạng đĩa chia độ mã hóa.
1.3. Hiệu chuẩn chuẩn, phương tiện đo
1.3.1. Hiệu chuẩn
Hiệu chuẩn là tập hợp các thao tác trong điều kiện quy định để
thiết lập mối quan hệ giữa các giá trị của đại lượng được chỉ bởi

4

phương tiện đo, hệ thống đo hoặc giá trị được thể hiện bằng vật độ
hoặc mẫu chuẩn và các giá trị tương ứng thể hiện bằng chuẩn.
1.3.2. Độ không đảm bảo đo
Độ không đảm bảo đo được định nghĩa là thông số không âm
đặc trưng cho sự phân tán của các giá trị đại lượng được quy cho đại
lượng đo, trên cơ sở thông tin đã sử dụng, đặc trưng cho sự phân tán
của các giá trị có thể quy cho đại lượng một cách hợp lý
1.4. Hệ thống chuẩn đo lường quốc gia lĩnh vực góc tại một số quốc
gia trên thế giới
Hệ thống chuẩn đo lường quốc gia lĩnh vực góc thường là
chuẩn đầu tức là chuẩn có độ chính xác cao mà giá trị của nó không
dựa vào các chuẩn khác cùng đại lượng. Hệ thống chuẩn góc của các
NMIs là chuẩn góc toàn vòng độ chính xác cao như của NIST, PTB
hay của IRNIM. Hệ thống chuẩn đo lường góc của NMIJ và NIM đều
xây dựng trên cơ sở chuẩn góc toàn vòng kết hợp với bộ tạo góc nhỏ.
Sự kết hợp chuẩn góc toàn vòng và bộ tạo góc nhỏ để đảm bảo duy trì
và dẫn xuất chuẩn đo lường lĩnh vực góc giúp cho việc hoàn thiện hệ
thống chuẩn đo lường quốc gia lĩnh vực góc được thực hiện một cách
kinh tế vẫn đảm bảo độ chính xác của hệ thống.
1.5. Chuẩn góc toàn vòng
Trong toán học và thực tế vòng tròn khép kín được coi là chuẩn
tự nhiên của góc phẳng ( Natural Etalon) có giá trị là 2 (360o) không
có sai số. Do đó vòng tròn khép kín là cơ sở để thiết kế chuẩn góc
toàn vòng đạt độ chính xác cao và có khả năng tự hiệu chuẩn. Chuẩn
góc toàn vòng bao gồm các dạng: cơ khí, laser vòng (Ring
laser),chuẩn góc toàn vòng sử dụng đĩa chia độ mã hóa góc quay.
1.6. Bộ tạo góc nhỏ
Bộ tạo góc nhỏ được nghiên cứu thiết kế, chế tạo trên cơ sở sử
dụng hàm số lượng giác theo nguyen lý sin hoặc tang. Để đảm bảo độ
chính xác của bộ tạo góc nhỏ cần thiết phải nghiên cứu xây dựng
phương pháp đo chính xác khoảng cách cánh tay đòn và tính toán độ
chính xác của thiết bị đo khoảng cách dịch chuyển.

5

nguon tai.lieu . vn