Nghiên cứu, xây dựng chuẩn đo lường quốc gia lĩnh vực góc (tt)

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


1.7. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu của luận án
Luận án đề xuất mô hình chuẩn đo lường quốc gia lĩnh vực góc
bao gồm:
+ Chuẩn góc toàn vòng sử dụng đĩa chia độ kiểu gia số có độ phân
giải 0,1, độ không đảm bảo đo U= 0,3 .
+ Bộ tạo góc nhỏ có Phạm vi đo ± 30´, độ không đảm bảo đo
U = (0,1  0,3) .
+ Các chuẩn này phải được tích hợp thành hệ thống đáp ứng yêu
cầu hiệu chuẩn.
+ Xây dựng các phương pháp sao truyền chuẩn
Nội dung nghiên cứu:
- Xây dựng mô hình toán học của chuẩn góc toàn vòng sử dụng
đĩa chia độ kiểu gia số và bộ tạo góc nhỏ theo nguyên lý sin sử dụng
giao thoa kế laser.
- Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác của chuẩn góc
toàn vòng và bộ tạo góc nhỏ, trên cơ sở đó đề xuất các phương pháp
giảm thiểu sai số nâng cao độ chính xác của chuẩn.
- Nghiên cứu, xây dựng phương pháp tự hiệu chuẩn đảm bảo độ
chính xác, độ ổn định và tính liên kết chuẩn đối với chuẩn góc toàn
vòng.
-Xây dựng phương pháp đánh giá bộ tạo chuẩn góc nhỏ bằng cách
tính toán độ không đảm bảo đo của chuẩn thông qua việc đánh giá độ

chính xác của các cơ cấu thành phần.
-Xây dựng hệ thống chuẩn đo lường quốc gia lĩnh vực góc trên
cơ sở tich hợp hai chuẩn được nghiên cứu chế tạo.
- Nghiên cứu xây dựng phương pháp sao truyền chuẩn từ chuẩn
đo lường quốc gia lĩnh vực góc đến chuẩn có độ chính xác thấp hơn
như ống tự chuẩn trực và đa diện góc.
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG CHUẨN
GÓC TOÀN VÒNG
2.1. Nguyên lý, phương pháp tạo chuẩn góc toàn vòng bằng đĩa
chia độ kiểu gia số
Khi chia nhỏ vòng tròn thành NG khoảng bằng nhau ta được một
góc chuẩn nhỏ nhất có giá trị 2π/NG . Để tạo góc chuẩn θ tương ứng
với k vạch được xác định:
6


2π

θ = k× N

G

(2.1)

Đối với đĩa chia độ kiểu gia số các vạch chia bao gồm vạch
trắng và vạch đen có độ rộng bằng nhau, khoảng cách C bao gồm vạch
trắng và đen được gọi là chu kỳ đóng vai trò như một vạch chia.
2.1.1. Phương pháp đọc vạch chia
Phương pháp đọc vạch chia dựa trên nguyên lý biến đổi tín
hiệu quang thành tín hiệu điện có nguyên tắc hoạt động được mô tả

trong hình 2.1, trong đó L là nguồn sáng thường là đi ốt phát sáng

Hình 2.1: Mô tả phương pháp đọc vạch chia đĩa chia độ kiểu gia số[8]

Ánh sáng được truyền qua thấu kính hội tụ để tạo ra chùm sáng
song song đảm bảo chùm sáng là đồng nhất. Mặt nạ A có các vạch
chia giống với vạch chia của đĩa chia độ được lắp cố định trong đầu
đọc. Khi đĩa chia độ dịch chuyển, tại cảm biến quang học P cường độ
sáng thay đổi theo thời gian do tín hiệu điện áp của đầu ra cũng thay
đổi sự thay đổi điện áp này được sử dụng như là thang thước để xác
định sự chuyển động quay của đĩa chia độ. Về lý thuyết tín hiệu điện
áp đầu ra ở dạng răng cưa trong thực tế do ảnh hưởng của hiện tượng
nhiễu xạ nên có dạng gần sin. Sử du ̣ng mô ̣t ma ̣ch ta ̣o xung để chuyể n
đổ i từ tiń hiê ̣u xung hin
̀ h sin sang tiń hiê ̣u xung vuông.Để phát hiện
chiều chuyển động cần thiết hai tín hiệu lệch pha 90o. Sau khi tạo ra 2
daỹ xung vuông lê ̣ch pha nhau 900 , dựa vào thứ tự các pha của tiń
hiê ̣u có thể xác đinh
̣ đươ ̣c chiề u chuyể n đô ̣ng của đĩa chia độ.
7


2.2. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác của chuẩn
góc toàn vòng
2.2.1. Các dạng sai số của chuẩn góc toàn vòng sử dụng đĩa chia
độ kiểu gia số
Khi chế tạo và làm việc chuẩn góc toàn vòng gia số sẽ có thể
có những sai số như sai số phạm vi nhỏ và sai số trong phạm vi lớn
hay còn gọi là sai số toàn vòng. Sai số phạm vi nhỏ xuất hiện trong
một chu kỳ tín hiệu xung của chuẩn goc toàn vòng gia số, loại sai số

này này chỉ xuất hiện trong mỗi một chu kỳ tín hiệu do ảnh hưởng của
dạng xung của tín hiệu bị thay đổi trong quá trình đọc, chất lượng của
đầu đoc, vạch chia. Sai số phạm vi lớn hay còn gọi sai số toàn vòng,
loại sai số này chỉ xuất hiện khi có sự chuyển động quay của đĩa chia
độ sai số toàn vòng bao gồm:
+ Sai số vị trí của vạch chia (sai số thang chia độ).
+ Sai số chuyển động quay của đĩa chia độ bao gồm sai lệch tâm quay
của đĩa bao gồm độ lệch tâm và độ nghiêng của đĩa chia độ và độ ổn
định của trục quay.
2.2.2. Sai số toàn vòng
- Sai số vị trí của vạch chia
Do các vạch chia chế tạo có sai số nhất định điều này có ảnh
hưởng đến sai số khi đầu đọc thực hiện việc đọc tín hiệu tiến hành nội
suy để xử lý tín hiệu góc của thiết bị
- Sai số chuyển động quay của đĩa chia độ
a) Sai số do lệch tâm giữa đĩa chia độ và tâm quay

a)

b)

Hình 2.2: Sơ đồ biểu diễn biến thiên bán kính Rθ a) Sơ đồ, b) vị trí đọc

Khi đĩa chia độ quay với góc quay là θ quanh tâm quay Oq khi
đó đầu đọc H đọc khoảng cách vạch chia tại các vị trí có bán kính khác
Rθ nhau hình 2.2 b. Bán kính Rθ phụ thuộc vào đường kính đĩa chia
8


độ và độ lệch tâm, Rθ thay đổi tương ứng với góc quay θ được xác

định, hình 2.2 a.
2

⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗
⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗
R θ = √|O
⃗ |2 − 2|O
⃗ |cos⁡(θ)
q H| + |e
q H||e

(2.2)

Giá trị Rθ biến đổi cho nên khoảng cách AB ≠ A’B’, hình 2.2 b,
vì vậy giá trị góc θ thay đổi dẫn đến sai số góc do lệch tâm. Giá trị Rθ
biến đổi tuần hoàn có dạng sin chu kỳ 2π từ giá trị nhỏ nhất Rθmin đến
giá trị lớn nhất Rθmax, do đó sai số góc cũng biến đổi theo dạng hàm số
sin cũng có chu kỳ 2π.
b) Sai số do độ nghiêng đĩa chia độ
Trong chế tạo, lắp đặt đĩa chia độ bị nghiêng so với trục quay
điều này cũng gây nên sai số góc của chuẩn góc toàn vòng. Sai số do
ảnh hưởng độ nghiêng của đĩa chia độ biến đổi theo quy luật tuần hoàn
có chu kỳ bằng nửa chu kỳ quay của đĩa chia độ, với một vòng quay
sai số có hai cực đại và hai cực tiểu.
- Độ ổn định của tâm quay
Các ổ quay thông thường như ổ bi không đáp ứng được yêu cầu
do đó đối với chuẩn góc toàn vòng gia số các ổ quay đệm khí thường
được chọn là ổ quay đảm bảo độ chính xác tâm quay.
2.3. Nghiên cứu giải pháp giảm thiểu sai số chuẩn góc toàn vòng
gia số

2.3.1. Phương pháp giảm thiểu sai số do ảnh hưởng của lệch tâm

a)

b

Hình 2.3: Sai số góc do lệch tâm a) Vị rí bất kỳ, )b) Vị trí sai số góc lớn nhất

Sai số góc θe do lệch tâm giữa tâm đĩa chia độ với tâm của
trục quay được thể hiện hình 2.3 .Sai số góc θe được xác định:
∆θe = θ − θ′

(2.3)

Trong đó θ : Góc của trục quay; θ’: Góc trên đĩa chia độ
Sai số góc lệch tâm lớn nhất θemax ứng với vị trị θ’=90o hình 2.3 b.
9


∆θemax ≅

2e
D

(2.3)

Ảnh hưởng của độ lệch tâm đến sai số góc của chuẩn góc toàn
vòng là lớn.

Hình 2.4: a) Sơ đồ bố trí đầu đọc đối xứng, b) Dạng đồ thị sai số

Bố trí 4 đầu đọc H1,H2,H3,H4 cách đều nhau một góc 90o hình
2.4a, đồ thị sai số của H1 và H3 sẽ ngược pha với nhau, tương tự đối
với đầu đọc H2 và H4, hình 2.4b với cách bố trí như trên sau khi tổng
hợp sai số sẽ khắc phục được độ lệch tâm.Tuy nhiên sai số góc do lệch
tâm vẫn tồn tại do việc các đầu đọc lắp đặt không đi qua tâm đĩa chia
độ. Điều này có thể khắc phục bằng cách khớp số liệu với đồ thị sai
số dạng sin do lệch tâm
2.3.2. Phương pháp giảm thiểu sai số do ảnh hưởng độ nghiêng đĩa
chia độ
Để giảm thiểu sai số do độ nghiêng của đĩa chia độ có thể áp
dụng phương pháp căn chỉnh cơ khí thông thường như sử dụng đồng
hồ so... để căn chỉnh độ nghiêng của đĩa chia độ đạt yêu cầu kỹ thuật.
2.4. Nghiên cứu, xây dựng phương pháp tự hiệu chuẩn chuẩn góc
toàn vòng gia số
2.4.1. Cơ sở lý thuyết của phương pháp tự hiệu chuẩn chuẩn góc
toàn vòng gia số bố trí nhiều đầu đọc
Đĩa chia độ của chuẩn góc toàn vòng gia số có NG vạch chia
trên đó bố trí NH đầu đọc cách đều trên đĩa chia độ. Khi đĩa chia độ
quay, đầu đọc thứ nhất đang đọc vạch thứ i đầu đọc thứ j sẽ đọc vạch
10


chia thứ i+(j-1)NG/NH hình 2.5. Khi đó độ lệch của vạch chia do đầu
đọc thứ j phát hiện là aij được xác định:
⁡⁡⁡ai,j = ai+(j−1)NG/NH

(2.4)

Độ lệch của tín hiêu góc giữa đầu đọc thứ nhất và đầu đọc thứ j

và giá trị trung bình của nó ký hiệu là ij , µi,j được xác định như sau:
δi,j = ⁡ ai,1 − ai,j = ai − ai+(j−1)/NG /NH
1

NH
μi,j = N ∑j=1
δi,j
H

(2.5)
(2.6)

Giá trị µi,j là sai số góc của chuẩn góc toàn vòng được xác định
bằng giá trị ai tại đầu đọc thứ j trừ đi một lượng bằng trung bình cộng
của tất các các giá trị của NH đường cong lệch pha 2π/NH từ giá trị ai .

Hình 2.5: Thứ tự tín hiệu ra từ các đầu đọc

Phương pháp này gọi là phương pháp trung bình phân đoạn
bằng nhau ( The Equal Diviation Average EDA)
2.4.2. Xây dựng phương pháp tự hiệu chuẩn chuẩn góc toàn vòng
gia số áp dụng phương pháp EDA
Trong phương pháp EDA các góc danh nghĩa 2π/NG trên đĩa chia
độ không xác định được trong suốt quá trình đo nên sai số góc tích lũy
không thể trực tiếp xác định được. Để giải quyết vấn đề này thay bằng
việc xác định sai số góc tích lũy so với giá trị góc danh nghĩa bằng
việc xác định độ lệch i,j của các đầu đọc so với một đầu đọc định trước
gọi là đầu đọc chính.

11

Hình 2.6: Sơ đồ lắp đặt đầu đọc và chênh lệch sai số ij so với sai số đầu
đọc chính

Để thực hiện xác định độ lệch i,j sử dụng bộ tạo xung chuẩn bên
ngoài phương pháp được thực hiện như sau. Khi đĩa chia độ quay hết
một vòng quay, tín hiệu tại các đầu đọc được đưa vào bộ xử lý tín hiệu
trộn lẫn tín hiệu với bộ tạo xung chuẩn có tần số fc, hình 2.6.
Giá trị i,j được xác định trong một vòng quay của đĩa chia độ
bằng cách đếm số xung của bộ tạo xung chuẩn tại vị trí vạch chia của
đầu đọc thông qua bộ đếm tần số. Quá trình thực hiện được thể hiện
trên sơ đồ xác định chênh lệch sai số tích lũy i,j so với sai số đầu đọc
chính trong hình 2.6 trong trường hợp này đầu đọc chính là đầu đọc
NH1, giá trị μi,j được xác định:
1

1

NH
NH
μi,j = N ∑j=1
δi,j = ai,j − N ∑j=1
ai,j
H

H

(2.7)

12


Giá trị δij thực chất là độ lệch pha của các tín hiêu trên từng đầu
đọc riêng biệt so với đầu đọc chính trong một chu ký tín hiệu của một
vạch chia quan sát trên hình 2.7

Hình 2.7: Sơ đồ xác định µi,j

Giá trị t i,NHj là số xung của bộ đếm tần số fc khi phát hiện vạch
chia thứ i của đầu đọcNHj và t i+1,NHj là số xung của bộ đếm khi phát
hiện vạch chia tiếp theo, hình 2.20. Giá trị µi,j sai số góc tại vạch chia
thứ i của đầu đọc j được xác định:
2π

μi,j =

1
NG
NH
(t i,NHj − ⁡ N ∑j=1
t i,NHj ) × 1 NH
∑j=1(ti+1,N
H
NH

Hj

−ti,NHj )

(2.8)

Sai số góc của chuẩn góc toàn vòng có NH đầu đo bố trí cách
đều trên đĩa chia độ được xác định bằng trung bình cộng các sai số của
từng đầu đọc
1

NH
μ̅ = N ∑j=1
μi,j
H

(2.8)

Giá trị μji bao gồm các sai số độ lệch tâm, độ chính xác của
vạch chia do các đầu đọc đọc trực tiếp khoảng cách vạch chia trong
một vòng quay. Phương pháp tự hiệu chuẩn này không đòi hỏi phải
thiết kế hệ cơ khí phức tạp để đảm bảo độ đồng tâm, hơn nữa phương
pháp này chỉ cần quay đĩa chia độ một vòng sau đó thông qua tinhs
toán sử lý số liệu, xây dựng đồ thị sai số sẽ xác định độ chính xác của
chuẩn góc toàn vòng.
13


2.5. Thiết kế, chế tạo chuẩn góc toàn vòng gia số
2.5.1. Nghiên cứu lựa chọn, bố trí sơ đồ lắp đặt đầu đo

Hình 2.8: Sơ đồ bố trí đầu đọc

Lựa chọn số lượng 6 đầu đọc và bố trí đầu đọc theo sơ đồ hình 2.8 bao

gồm nhóm 1: 4 đầu đọc bố trí cách đều mỗi đầu đọc cách nhau một
góc 90o gồm các đầu đọc H1, H2, H4, H6, nhóm 2: gồm 03 đầu đọc H1,
H3, H5 bố trí cách đều nhau một góc 120o . Khi quay đĩa chia độ để tạo
ra góc chuẩn một góc θ, khi đó giá trị góc θ của chuẩn góc toàn vòng
gia số được xác định bằng trung bình cộng của của nhóm 1 và nhóm
2. Giá trị góc của chuẩn góc toàn vòng gia số được xác định
θ=

θ4 +θ3
7θ(H1 )+[θ(H2 )+θ(H4 )+θ(H6 )]+4[θ(H3 )+θ(H5 )]
={
}
2
24

2.5.2. Lắp đặt, tích hợp hệ thống
Chuẩn góc toàn vòng gia số bao gồm bàn đo và đĩa chia độ có
10800 vạch chia lắp trên trục của ổ đệm khí. Hệ đầu đọc bao gồm 6
đầu đọc được lắp cố định trên thân máy, khi quay tay quay trục quay
mang theo đĩa chia độ và bàn đo quay theo hệ đầu đọc sẽ đọc các dịch
chuyển của vạch chia tạo ra các góc quay tương ứng. Để nâng cao độ
phân giải của chuẩn toàn vòng gia số luận án sử dụng bộ nội suy 210
độ phận giải đạt 0,12"
2.6. Đánh giá độ chính xác chuẩn toàn vòng gia số
2.6.1. Đánh giá độ chính xác bằng phương pháp tự hiệu chuẩn
Thực hiện tự hiệu chuẩn theo phương pháp EDA, tiến hành bù
sai số sai số của chuẩn góc toàn vòng đạt ± 0,3".
14

a)

b)

Hình 2.10: a) Sai số chuẩn góc toàn vòng b) Độ tái lập

Thực hiện tự hiệu chuẩn chuẩn góc toàn vòng gia số mới đươc
chế tạo nhiều lần tại nhiều thời điểm khác nhau kết qua cho thấy chênh
lệch kết quả giữa các lần đo nằm trong phạm vi ± 0,3".
2.6.2. Đánh giá chuẩn góc toàn vòng gia số thông qua so sánh vòng

Biểu đồ so sánh kết quả đo so sánh đa diện góc

Độ lệch góc ["]

5
0

-5
0

3

6
9
KRISS thực hiện (")

12
15
18

21
24
Luận án thực hiện (") thứ tự điểm đo

Hình 2.11: Kết quả đo so sánh đa diện góc với KRISS

Sử dụng phương pháp hiệu chuẩn chéo thực hiện so sánh vòng
với KRISS vật mẫu được sử dụng là đa diện góc 24 mặt số hiệu LE
3178, hình 2.11. Kết quả so sánh cho thấy giá trị |𝐸𝑛 | ≤ 1 chuẩn góc
toàn vòng đảm bảo yêu cầu kỹ thuật đề ra.
2.7. Kết luận chương hai
- Chuẩn góc toàn vòng sử dụng đĩa chia độ kiểu gia số có hai
loại sai số chính: là sai số vạch chia và sai số do tâm quay.
+ Sai số vạch chia phụ thuộc công nghệ chế tạo, để khắc phục
loại sai số này luận án đã sử dụng phương pháp trung bình phân đoạn
bằng nhau để tính toán toán xác định sai số từng vạch chia sau một
vòng quay để đưa vào bù sai số chính xác cho từng vạch chia của
chuẩn góc toàn vòng.
+ Sai số tâm quay bao gồm: sai số do lệch tâm của đĩa chia độ
so với tâm quay, do độ nghiêng đĩa chia độ, độ ổn định tâm quay. Loại
15


sai số này xuất hiện khi có chuyển động quay của đĩa chia độ và có
tính chất tuần hoàn sau một được gọi là sai số toàn vòng. Luận án đã
nghiên cứu, phân tích tính chất của sai số toàn vòng xác lập được các
công thức xác định sai số từ đó đề xuất các phương án bù sai số, nâng
cao độ chính xác là bố trí đầu đọc cách đều và đối xứng qua tâm đĩa
chia độ, xây dựng hàm sin chuẩn, hiệu chính sai số toàn vòng.
- Đã xây dựng thuật toán tự hiệu chuẩn chuẩn góc toàn vòng

gia số theo phương pháp EDA, sử dụng xung fc chuẩn 100 MHz để
xác định sai số tích lũy δij từ đó tính toán và xây dựng đồ thị sai số
trong quá trình tự hiệu chuẩn kết quả độ không đảm bảo đo U= 0,3".
Kết quả này đáp ứng được yêu cầu không thể thiếu được là khả năng
tự hiệu chuẩn của chuẩn đầu quốc gia lĩnh vực góc.
- Đã nghiên cứu phương án sử dụng 6 đầu đọc bố trí thành hai
nhóm: nhóm 1 gồm 4 đầu đọc cách đều 90o và nhóm 3 đầu đọc cách
đều 120o lựa chọn,các cụm chi tiết quan trọng, xây dựng phần mềm
đọc số liệu, chế tạo, tích hợp thành công chuẩn góc toàn vòng gia số.
- Thực nghiệm đánh giá độ chính xác bằng phương pháp tự
hiệu chuẩn cho thấy độ không đảm bảo đo của chuẩn góc toàn vòng
U=0,3" đạt yêu cầu kỹ thuất của chuẩn góc quốc gia. Kết quả này được
khẳng định bằng phương pháp so sánh vòng với KRISS thông qua chỉ
số En, kết quả giá trị |𝐸𝑛 | ≤ 1 cho thấy chuẩn góc toàn vòng hoạt động
đảm bảo độ chính xác, khẳng định phương pháp tự hiệu chuẩn đã xây
dựng trên cơ sở EDA có thể làm việc chính xác đáp ứng khả năng tự
hiệu chuẩn chuẩn góc toàn vòng cho chuẩn đo lường quốc gia lĩnh vực
góc ở Việt Nam.
CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG CHUẨN GÓC NHỎ
3.1. Cơ sở lý thuyết xây dựng chuẩn góc nhỏ
Chuẩn góc nhỏ là chuẩn có phạm vi nhỏ khoảng ± 30´, để tạo các
chuẩn này thường dùng phương pháp lượng giác để thực hiện hình 3.1.

Hình 3.1: Minh họa góc nhỏ

16


Giá trị góc θ được xác định
θ = arcsin

AB
OA

≅

AB
OA

(3.1)

3.2. Nghiên cứu, xây dựng phương pháp tạo góc nhỏ
Luận án đã nghiên cứu đề xuất sử dụng sơ đồ nguyên lý để thiết
kế bộ tạo góc nhỏ mang tính đối xứng điều này đã giảm thiểu ảnh
hưởng của dao động tâm quay của chuẩn hình 3.2.

Hình 3.2: Sơ đồ bộ tạo góc nhỏ đối xứng

Khi quay cánh tay đòn một góc θ vị trí gương góc dịch chuyển
như trên hình 3.2. Khi đó ta có:
h

h

θ = L 1 = L2
1

(3.2)

2

Theo tính chất của tỷ lệ thức:
h

h

h +h

θ = L1 = L2 = ⁡ L1 +L2 =
1

2

1

2

h1 +h2
L

(3.3)

Trong đó thành phần L=L1 +L2 chính là khoảng cách giữa hai
tâm gương góc được gắn cố định trên cánh tay đòn. Do đó khi hoạt
động khoảng cách L=L1 +L2 không bị ảnh hưởng nhiều do dao động
tâm ổ quay đảm bảo độ chính xác của thiết bị.Từ những nghiên cứu
tính toán trên luận án đã đưa ra sơ đồ bộ tạo góc nhỏ sử dụng giao thoa
kế Laser được thể hiện trên hình 3.3. Chùm tia laser phát ra từ nguồn
laser ổn định tần số (1) qua bộ tách tia (2) tách làm hai chùm tia có
tần số là f1 và f2. tia f1 đi vào gương H1(3), tia f2 đi vào gương H2 (4)

thông qua gương góc 450(5). Hai gương góc phản xạ (corner cube) H1
và H2 được gắn chặt vào cánh tay đòn, tia f1 và f2 sau khi phản xạ kết
hợp với nhau tại bộ thu nhận tín hiệu của giao thoa kế laser. Giao thoa
laser xác định được sự biên thiên góc thông qua sự thay đổi quang lộ
17


K1 và K2, khi xoay cánh tay đòn (6) tạo ra sự dịch chuyển gương H1
và H2

Hình 3.3: Sơ đồ bộ tạo góc nhỏ được xây dựng

Quang lộ K2 thay đổi một lượng bằng ½ Lsin tương tự quang
lộ K1 cũng thay đổi một lượng bằng ½ Lsin. Giá trị sin sẽ tỷ lệ với
lượng biên thiên quang lộ K1 -K2.
Giá trị góc  được xác định:
K −K
K −K
θ = arcsin ( 1 2 ) ≅ ⁡ 1 2 ⁡
(3.4)
L

L

3.3. Nghiên cứu ước lượng độ không đảm bảo đo của bộ tạo góc
nhỏ
3.3.1. Phương pháp đánh giá độ không đảm bảo đo
3.3.2. Độ không đảm bảo đo của bộ tạo góc nhỏ
Giá trị góc  được xác định :
⁡⁡sin θ = ⁡

∆h
L

(3.5)

Độ không đảm bảo đo u() được xác định:
∂θ

2

∂θ

2

u(θ) = √[∂h u(h)] + [∂L u(L)] ;

∂θ
⁡⁡⁡∂h

1

∂θ

h

= L ⁡⁡và⁡ ∂L = − L2

(3.6)

3.3.2. Nghiên cứu, tính toán xác định các yếu tố độ không đảm bảo
đo của bộ tạo góc nhỏ
3.3.3.1. Đánh giá độ không đảm bảo đo của giao thoa kế laser uf(h)
18


Độ không đảm bảo đo của giao thoa kế laser u(h) được xác định bao
gồm các thành phần sau:
u𝑓2 (h) = cλ2 u2 (λ) + ct2 u2 (t) + cp2 u2 (p) + cR2 u2 (R)

(3.7)

Trong đó:
- u(λ): Thành phần độ không đảm bảo đo phụ thuộc vào bước
sóng laser
- u(t): Thành phần độ không đảm bảo đo phụ thuộc vào nhiệt
độ làm việc của giao thoa kế laser
- u(p): Thành phần độ không đảm bảo đo phụ thuộc vào áp suất
khí quyển khi làm việc của giao thoa kế laser
- u(R): Thành phần độ không đảm bảo đo phụ thuộc vào độ ẩm
không khí khi làm việc của giao thoa kế laser
Giao thoa kế laser hoạt động tại điều kiện mội trường Nhiệt
độ: (20±1) oC; độ ẩm không khí: (50 ± 10) %R.H; Áp suất khí quyển:
(101325 ± 100) Pa
3.3.2.2 Xác định điều kiện đảm bảo độ chính xác độ dài cánh tay đòn
Tại điều kiện môi trường làm việc khoảng cách cánh tay đòn được
xác định bằng công thức
L = Lc + ∆t×α×Lc

(3.8)

Độ không đảm bảo đo của độ dài cánh tay đòn u(L) được xác
định
u2 (L) = ⁡ [

2
∂L
×u(LC )]
∂Lc

+[

2
∂L
×u(∆t)]
∂∆t

+[

2
∂L
×u(α)]
∂α

(3.9)

Trong đó giá trị u(LC ) được xác định thông qua phép đo độ
khoảng cách tâm giữa hai gương góc.
Trong đó Lc: Độ dài cánh tay đòn tại điều kiện nhiệt độ tiêu
chuẩn 20oC. ∆t = (t T − 20)℃ , t T : Nhiệt độ làm việc của bộ tạo góc

nhỏ.α hệ số dãn nở nhiệt của vật liệu chế tạo thân cánh tay đòn.
3.4. Nghiên cứu phương pháp đo chính xác độ dài cánh tay đòn
Luận án đã nghiên cứu đề xuất phương pháp đo khoảng cách
tâm ảo giữa hai gương góc.. Sơ đồ đo của phương pháp được thể hiện
trên hình 3.4. Phương pháp đo được thực hiện như sau: Gương góc 3
và 4 có góc ở đỉnh 90o được gắn chặt trên thân cánh tay đòn 2, toàn bộ
cánh tay đòn đặt trên bàn đo dịch chuyển theo phương x của máy đo
19


độ dài cấp chính xác cao.Nguồn phát tia laser 5 và cảm biến vị trí
quang 6 được gắn cố định để thực hiện phép đo khoảng cách. Tại vị
trí ban đầu tia laser phát ra tới gương góc 3 tại vị trí A đi tới vị trí B
phản xạ lại, cảm biến vị trí quang sẽ lưu lại và xác định vị trí X1 của
tia laser phản xạ. Di chuyển bàn đo đến vị trí tiếp theo lúc này đỉnh
gương 4 nằm tại vị trí Y2, khoảng cách dịch chuyển của bàn đo ký hiệu
là LD. Tại vị trí này tia laser đi tới gương 4 tại vị trí C tiếp tục tới vị trí
D phản xạ lại cảm biến vị trí quang tại điểm X2. Kết hợp khoảng cách
chuyển bàn đo LD và tọa độ X1,X2 sẽ xác định chính xác khoảng cách
giữa hai tâm ảo của gương góc

Hình 3.4: Sơ đồ nguyên lý đo khoảng cách giữa hai tâm ảo của gương góc

Độ không đảm bảo đo của phép đo độ dài cánh tay đòn của bộ
tạo góc nhỏ u(LC) = 2,1 μm
3.5. Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo, tích hợp bộ tạo góc nhỏ
Bộ tạo góc nhỏ sử dụng giao thoa kế laser đo khoảng cách dịch
chuyển của gương, độ dài cánh tay đòn L= (299,9861 ± 0,0021) mm.
Bộ tạo góc nhỏ có phạm vi đo ± 30´, độ không đảm bảo đo mở rộng
U= 0,08 .

Hình 3.6: Bộ tạo góc nhỏ được xây dựng

20


3.6. Đánh giá bộ tạo góc nhỏ
Luận án đã sử dụng ống tự chuẩn trực kiểu H&W số A142/12
137S do hãng Higer Walt chế tạo có phạm vi đo (0-10)’và giá trị độ
chia 0,2” đóng vai trò vật mẫu tiến hành đo so sánh với KRISS kết quả
được thể hiện trên đồ thị hình 3.7
Thông qua kết quả tính toán Trị số En lớn nhất là tại điểm
4’50” là -0,39 tại điểm 7’30” là 0,39. Trị số : |En | 1 Kết quả đo đạt
yêu cầu

Độ lệch ["]

2

Biểu đồ so sánh
Thứ tự điểm đo

0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011121314151617181920212223242526
-2

KRISS thực hiện

Hình 3.7: Kết quả đo so sánh ống tự chuẩn trực với KRISS

3.7. Kết luận chương ba
Khi tạo góc nhỏ theo nguyên lý sin dùng độ chính xác của nó phụ
thuộc độ chính xác của cánh tay đòn, và thiết bị đo khoảng cách dịch
chuyển.
- Luận án đã nghiên cứu đưa ra phương pháp đo khoảng cách tâm
ảo giữa hai gương góc của cánh tay đòn, đây là một trong hai yếu tố
quan trọng quyết định đến độ chính xác của bộ tạo góc nhỏ. Với
phương pháp đo mới này đã ứng dụng để đo đo độ dài cánh tay đòn
đạt độ chính xác 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 .
- Bộ tạo góc nhỏ được nghiên cứu, thiết kế chế tạo có đặc trưng
kỹ thuật: phạm vi đo ± 30', độ không đảm bảo đo mở rộng U= 0,08.
- Độ chính xác của bộ tạo góc nhỏ đạt được đã được kiểm
chứng thông qua so sánh quốc tế với Viện nghiên cứu về chuẩn và
khoa học Hàn Quốc (KRISS).
21


- Để đạt được yêu cầu về khả năng tự hiểu chuẩn đối với chuẩn
đầu/quốc gia luận án đã dẫn truyền độ chính xác góc bằng phương
pháp đo độ dài từ giao thoa kế laser theo định nghĩa radian trong hệ
đơn vị đo lường quốc tế SI.
CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG HỆ THỐNG CHUẨN ĐO LƯỜNG
QUỐC GIA LĨNH VỰC GÓC
4.1. Tích hợp hệ thống chuẩn đo lường quốc gia lĩnh vực góc

Hình 4.1: Hệ thống chuẩn đo lường quốc gia lĩnh vực góc

Hệ thống chuẩn đo lường quốc gia lĩnh vực góc được kết hợp từ
bộ tạo góc nhỏ và chuẩn góc toàn vòng giúp cho hệ thống thực hiện
được việc hiệu chuẩn các chuẩn, phương tiên đo góc nhỏ và phạm vi
đo đến 360o
Hệ thống chuẩn đo lường quốc gia lĩnh vực góc được xây
dựng thực hiện liên kết đến chuẩn tự nhiên (vòng tròn giá trị độ lớn
2π không có sai số) đối với chuẩn góc toàn vòng. Hệ thống cũng được
liên kết đến định nghĩa radian trong hệ đơn vị SI được xác định bằng
tỷ số giữa chiều dài cung tròn và bán kính thông qua bộ tạo góc nhỏ
Luận án đã xây dựng phương pháp hiệu chuẩn ống tự chuẩn
trực bằng cách so sánh trực tiếp giá trị góc với giá trị góc của bộ tạo
góc nhỏ tại từng vị trí đo. Sử dụng phương pháp hiệu chuẩn chéo để
hiệu chuẩn đa diện quang học sử dụng chuẩn góc toàn vòng.

22


Hình 4.2 : Sơ đồ dẫn xuất chuẩn đo lường lĩnh vực góc

4.2 Kết luận chương bốn
Hệ thống chuẩn đo lường quốc gia lĩnh vực góc được nghiên
cứu chế tạo bao gồm bộ tạo góc nhỏ và chuẩn góc toàn vòng được tích
hợp thành hệ thống đảm bảo khả năng hiệu chuẩn các chuẩn, thiết bị
đo góc. Trên cùng một hệ thống có thể thực hiện được hiệu chuẩn các
chuẩn góc nhỏ và chuẩn toàn vòng. Đã xây dựng được sơ đồ dẫn xuất
chuẩn đo lường lĩnh vực góc, từ hệ thống chuẩn quốc gia đơn vị góc
sẽ được dẫn xuất xuống các chuẩn có độ chính xác thấp hơn thông qua
việc hiệu chuẩn, đảm bảo tính liên kết chuẩn đo lường.
KẾT LUẬN

Sau quá trình nghiên cứu lý thuyết và xây dựng thực nghiệm,
luận án đã đạt được kết quả với những đóng góp mới mang ý nghĩa
khoa học và thực tiễn như sau:
-Trên cơ sở nghiên cứu các phương pháp thiết lập Hệ thống
chuẩn quốc gia lĩnh vực góc của các nước trên thế giới và các công
trình nghiên cứu về chuẩn góc, luận án đã xác định được yêu cầu kỹ
thuật đối với Hệ thống chuẩn đo lường quốc gia lĩnh vực góc tại Việt
Nam bao gồm bộ tạo góc nhỏ chính xác và chuẩn góc toàn vòng, đáp
ứng nhu cầu dẫn xuất/hiệu chuẩn lĩnh vực góc tại Việt Nam.
-Đã nghiên cứu luận giải phương pháp tạo chuẩn góc toàn
vòng trên cơ sở sử dụng đĩa chia độ kiểu gia số và đã xây dựng được
thuật toán và chương trình xử lý số liệu trên cơ sở phương pháp EDA
23


cho phép tự hiệu chuẩn thành công chuẩn góc toàn vòng gia số độ
không đảm bảo đo U= 0,3"và khẳng định khả năng làm chủ phương
pháp tự hiệu chuẩn đối với chuẩn đầu góc phằng.
- Đã chế tạo thành công chuẩn góc toàn vòng sử dụng đĩa chia
độ gia số có 10800 vạch chia với 6 đầu đọc chia ra hai nhóm 4 đầu đọc
và 3 đầu đọc. Độ phân giải của chuẩn góc toàn vòng đạt 0,1, độ không
đảm bảo đo U= 0,3. Độ chính xác của chuẩn góc toàn vòng đã được
đánh giá thông qua việc tự hiệu chuẩn và được kiểm chứng bằng cách
so sánh vòng với Viện nghiên cứu chuẩn và khoa học Hàn Quốc
KRISS.
- Luận án đã nghiên cứu đưa ra phương pháp đo khoảng cách
tâm ảo giữa hai gương góc của cánh tay đòn, 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.

- Đã phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác của bộ
tạo góc nhỏ, xác lập điều kiện môi trường làm việc của bộ tạo góc nhỏ
đảm bảo độ không đảm bảo đo nhỏ hơn 0,1 . Bộ tạo góc nhỏ được
nghiên cứu, thiết kế chế tạo có đặc trưng kỹ thuật: Phạm vi đo ± 30',
Độ không đảm bảo đo mở rộng U= 0,08. Độ chính xác của bộ tạo góc
nhỏ đạt được đã được kiểm chứng thông qua so sánh quốc tế với Viện
nghiên cứu về chuẩn và khoa học Hàn Quốc (KRISS).
- Thiết lập được hệ thống chuẩn đo lường quốc gia lĩnh vực
góc phẳng có khả năng đảm bảo đo lường đối với các chuẩn, phương
tiện đo góc sử dụng trong toàn quốc. Xây dựng quy trình hiệu chuẩn
ống tự chuẩn trực và đa diện góc sử dụng các chuẩn góc mới được chế
tạo.
KIẾN NGHỊ
Tiếp tục nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng độ chính xác của bộ tạo góc
nhỏ như ảnh hưởng của rung động, các thông số môi trường nâng cao
độ chính xác của thiết bị.
Nghiên cứu tự động hóa điều khiển quá trình hoạt động của chuẩn góc
toàn vòng nâng cao khả năng làm việc của chuẩn.
Nghiên cứu giải pháp nâng cao độ chính xác của chuẩn góc toàn vòng
như tăng cường thêm đĩa chia độ để thực hiện tự hiệu chuẩn bằng
phương pháp hiệu chẩn chéo kết hợp với phương pháp trung bình phân
đoạn bằng nhau.
24