Дослідження впливу температури на зміну розміру контрольних лінійок із використанням індикатора годинникового типу

Urgency of the research. Measuring small displacements is an important task of engineering geodesy. Measurements with an error in the range 0.001 mm - 0.1 mm are called technical measurements. Special equipment and methods of working on it are developed to perform such measurements. Control lines and sample measures are used for metrological verification of equipment. The temperature has the greatest effect on the change in the size of the equipment. The development of methods for high-precision fixation of small displacements from temperature changes is an urgent task. Target setting. It is difficult to measure small displacement with high accuracy. Interferometers are used for this purpose. A new high-precision method for measuring small displacements is proposed. Investigate the possibility of using the proposed method to determine the linear extension of the control lines. Actual scientific researches and issues analysis. Open access publications on linear expansion of material, devices and methods of fixing small movements are considered. Uninvestigated parts of general matters defining. Use of clock-type indicators instead of interferometers. Research of change of the size of control lines at temperature change. Checking the formulas of thermal linear expansion for a specific test sample. The research objective. Investigate the change in length of control lines from temperature using clock-type indicators. The statement of basic materials. The use of clock-type indicators allows to track the change in the size of the control lines when the temperature changes, and in turn allows to check the formula of thermal linear expansion for a particular sample, and not just to fix the size. We also found that a rapid change in temperature, more than 1.50 to ten minutes, causes a nonlinear change in the length of the studied samples. This fact must be taken into account when measuring with control lines in the field at sharp temperature drops. The correlation coefficients of size change from temperature and size change over time under the influence of temperature are calculated. To control the obtained results, the change in the length of the control lines was determined using a laser interferometer. With a temperature change of 8.50 C, the control meter changed its size by 0.18 mm and 0.16 mm (respectively, laser interferometer and clock-type indicator). Conclusions. A method for determining small displacements using a clock-type indicator is proposed. The correlation coefficients of the change in time under the influence of temperature change are established. The coefficients of linear expansion for brass and steel are specified. The practical value of the research is that the proposed method allows for metrological verification (extraordinary, running) of standards of length without the use of classical standards such as laser interferometers.
Актуальність теми дослідження. Вимірювання малих переміщень є важливим завданням інженерної геодезії. Виміри з похибкою діапазону 0,001–0,1 мм називають технічними. Для виконання таких вимірювань розробляють спеціальне обладнання та методики роботи на ньому. Контрольні лінійки та взірцеві міри використовують для метрологічної повірки обладнання. Найбільше на зміну розміру виробу впливає температура. Розробка методів для високоточної фіксації малих переміщень від зміни температури є актуальним завданням. Постановка проблеми. Виміряти мале переміщення з високою точністю дуже складно. Для цього використовують інтерферометри. Запропонувати новий високоточний метод вимірювання малих переміщень. Дослідити можливість використання пропонованого методу для визначення лінійного розширення контрольних лінійок. Аналіз останніх досліджень і публікацій. Розглянуто публікації у відкритому доступі щодо лінійного розширення матеріалу, приладів та методів фіксації малих переміщень. Виділення недосліджених частин загальної проблеми. Використання індикаторів годинникового типу замість інтерферометрів. Дослідження зміни розміру контрольних лінійок у разі зміни температури. Перевірка формул температурного лінійного розширення для конкретного досліджуваного взірця. Мета статті. Дослідити зміну довжини контрольних лінійок від температури з використанням індикаторів годинникового типу. Виклад основного матеріалу. Використання індикаторів годинникового типу дає змогу відслідковувати зміну розміру контрольних лінійок у разі зміни температури і, у свою чергу, дає можливість перевірки формули температурного лінійного розширення для конкретного досліджуваного взірця, а не тільки фіксувати розмір. Також нами встановлено, що швидка зміна температури, більше ніж на 1,50 до десяти хвилин, викликає нелінійну зміну довжини досліджуваних взірців. Цей факт необхідно враховувати під час вимірювань контрольними лінійками в польових умовах при різких перепадах температури. Обчислені коефіцієнти кореляції зміни розміру від температури та зміни розміру в часі під впливом температури. Для контролю одержаних результатів було визначено зміну довжини контрольних лінійок з використанням лазерного інтерферометра. Зі зміною температури у 8.50 С контрольний метр змінив свій розмір на 0,18 та 0,16 мм (відповідно лазерний інтерферометр і індикатор годинникового типу). Висновки відповідно до статті. Запропоновано методику визначення малих переміщень використовуючи індикатор годинникового типу. Встановлено коефіцієнти кореляції зміни величини в часі під впливом зміни температури. Уточнено коефіцієнти лінійного розширення для латуні та сталі. Практична цінність проведених досліджень у тому, що запропонована методика дозволяє проводити метрологічну перевірку (позачергову, біжучу) еталонів довжини без застосування класичних еталонів таких, як лазерні інтерферометри.