Дата публикации: 22.08.2023
Уральский филиал ВНИИМ им. Д.И. Менделеева (Росстандарт) проводит испытания в целях утверждения типа второй версии стенда измерения скорости и длины КСД-2. О новой разработке, её востребованности и компетенциях УНИИМ в этой области измерений рассказал Игорь Алексеев, младший научный сотрудник лаборатории метрологии магнитных измерений и неразрушающего контроля.
— Для начала уточним: о каких измерениях идет речь и где они нужны?
— Измерение скорости и длины является распространённой задачей во многих областях промышленности. Измерители скорости и длины (далее – ИСД) используются, например, в работе конвейерных весов и дозаторов непрерывного действия для расчёта производительности и массы прошедшего груза, на производственных линиях для измерения длины прокатного материала. Одним из наиболее удобных способов для измерения является бесконтактный способ на основе оптических и лазерных датчиков (рег. № 75983-19, № 58460-14 и аналогичные). Это связано с большой вариативностью монтажа подобных датчиков в рабочую область без необходимости существенно менять производственную линию, но при этом с сохранением высокой точности измерений. С другой стороны, такие датчики являются мобильными, что позволяет легко перемещать их между объектами, где требуется контроль скорости и длины.
— Каков принцип работы стенда?
— Принцип действия стенда довольно простой. Он оборудован двигателем, который приводит в движение стальное колесо, изготовленное с высокой точностью по отношению к длине окружности, и поддерживает заданную скорость вращения. У нас уже два таких стенда – но у второго двигатель имеет больше возможностей. На колесо или, правильнее сказать, торец колеса направлен лазерный луч ИСД, метрологические характеристики которого мы исследуем. ИСД измеряет линейную скорость торца колеса и передаёт сигнал в контроллер стенда, где измеренное значение сличается с опорным значением скорости, воспроизводимым стендом. Измерение длины производится интегрированием скорости по времени. Наш стенд может работать с ИСД, в основе которых лежат методы лазерной допплеровской велосиметрии, пространственной фильтрации или растровый оптический метод.
— Вы уже начали говорить об отличиях первого стенда от второго. Что еще можно сказать об этом?
— Как я уже сказал, на втором стенде стоит более функциональный мотор, который позволяет расширить диапазон малых скоростей с 0,2 до 0,1 м/с. Максимальная скорость, воспроизводимая стендом, 50 м/с. Также мы заменили датчик, который определяет, насколько повернулось колесо. На первом стенде стоит датчик с разрешением 5000 импульсов на оборот. Во втором датчик имеет разрешение в два раза больше. Таким образом, второй стенд позволяет делать более точные измерения. Третье различие — это непосредственно управление стендом. Раньше нам приходилось задавать скорость на одном приборе, а считывать показания стенда и контролируемого ИСД с помощью дополнительного прибора, который отдельно подключался к стенду. Теперь всё необходимое оборудование выполнено в виде одного контроллера, который сразу же отвечает и за управление, и за синхронное измерение скоростей и длины, и за обработку полученной информации.
— Когда и как родилась идея создания такого эталона в УНИИМ? Как она развивалась?
— Работа началась в 2015 году. В то время встала проблема отсутствия в России аттестованного, разрешенного к применению в области государственного регулирования обеспечения единства измерений, эталона скорости и длины, необходимого для метрологического обеспечения ИСД. Вопрос об актуальности создания в УНИИМ соответствующей эталонной базы был поставлен ещё при Михаиле Малыгине, который руководил нашей лабораторией со дня её основания по 2020 год. В 2015 году совместно с нашим партнером из числа приборостроительных предприятий был сконструирован первый вариант стенда, который после практических наработок был аттестован в качестве государственного эталона единицы скорости в диапазоне значений от 0,2 до 50 м/с и единицы длины в диапазоне значений от 1 до 99999 м в 2019 году. Для обеспечения его работы мы разработали локальную поверочную схему для средств измерений скорости и длины, утверждённую УНИИМ и обеспечивающую прослеживаемость к государственному первичному эталону единицы длины – метра ГЭТ 2-2021 и к государственному первичному эталону единиц времени, частоты и национальной шкалы времени ГЭТ 1-2022. В итоге мы получили возможность метрологического обеспечения ИСД, ассортимент которых в России с развитием различных областей промышленности только рос. Со временем производители бесконтактных ИСД увеличили точность и количество производимых приборов. Довольно быстро встал вопрос о создании ещё одного стенда с расширенными возможностями и большей точностью. Мы актуализировали локальную поверочную схему и теперь собираемся расширять область аккредитации по калибровке, поверке и испытаниям датчиков скорости в соответствии с новыми возможностями (0,1–50) м/с и (0,5–99999) м. На данный момент наш новый стенд не уступает по точности зарубежным аналогам.
— Сейчас, до завершения испытаний второго стенда, эталон продолжает использоваться? Когда завершатся испытания и какие работы предполагаются в дальнейшем?
— Сейчас эталон используется для ИСД, измеряющих скорости до 50 м/с. Затем для снижения нагрузки мы будем его использовать для датчиков с меньшим диапазоном измерения скоростей. Новый стенд будет задействован для работ с более современными устройствами. Экспериментальные исследования в самом разгаре. Испытания, которые идут в соответствии с программой, должны завершиться до конца года.
— Спасибо за ответы на вопросы. Успехов!