Методы уменьшения неисключённой систематической составляющей погрешности государственного первичного специального эталона единицы давления ГЭТ 43-73 тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.15, кандидат технических наук Асланян, Андрей Эдуардович

• Асланян, Андрей Эдуардович
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Асланян, Андрей Эдуардович

Оглавление

Стр.

Введение

Глава 1. Анализ составляющих НСП ГЭТ 43 -73

Глава 2. Анализ возможных направлений уменьшения деформационных погрешностей эталона

25

Глава 3. Оценка погрешности расчёта деформации поршневых

пар и определение закономерностей отклонений деформации

поршня и цилиндра от деформации, рассчитанной по форму- ^з

лам из решения задачи Ляме.

Глава 4. Метод уточнённого расчёта распределения давления в зазоре поршневой пары, деформации стенок зазора, деформационных поправок.

50

Глава 5. Оптимизация параметров исполнения поршневых пар,

расчёт реализуемой деформационной составляющей НСП эта-

лона

Заключение

Библиография

Приложение (Акт использования результатов работы) ^ ^ ^

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методы уменьшения неисключённой систематической составляющей погрешности государственного первичного специального эталона единицы давления ГЭТ 43-73»

Введение

Высокие давления применяют в таких областях науки и техники, как сверхпроводимость, синтез веществ, физика полупроводников, ядерная физика, специальные технологии, в производстве углепластиков, полиэтилена высокого давления, ВТСП-керамики [1-14]. В технологическом процессе от точности воспроизведения высокого давления зависит качество получаемого материала. Высокая точность воспроизведения высокого давления позволяет получать материалы с новыми свойствами.

Самым верхним звеном среди средств измерения и воспроизведения высокого давления является государственный первичный специальный эталон единицы давления ГЭТ 43-73 [15]. НСП эталона, созданного в 1973 году, составляет ± 0,02 %. Со временем точность рабочих средств измерения высокого давления повышалась, и современные технологии требуют, чтобы погрешность измерения давления не превышала 0,005 %, то есть в 4 раза меньше, чем у действующего государственного эталона. В настоящее время уже можно приобрести рабочие средства измерения высокого давления до 1,2 ГПа, которые имеют повторяемость показаний 0,005 % и менее (прибор ВИКА), но для реализации их метрологических возможностей необходимы эталоны соответствующей точности, то есть с НСП не более ± 0,002 % . В ведущих мировых лабораториях давление 100 МПа воспроизводится национальными эталонами с расширенной неопределённостью 0,0015 - 0,002 %., давление 500 МПа с расширенной неопределённостью 0,007 - 0,008 % (информация взята из ССМ строк на сайте BIPM). Расширенная неопределённость ГЭТ 43-73 составляет 0,03 %, причём НСП составляет 2/3 от расширенной неопределённости.

Для того чтобы градуировать рабочие средства измерений с погрешностью ± 0,005 % и достичь уровня ведущих мировых лабораторий в области

воспроизведения высоких давлений нужно уменьшить НСП ГЭТ 43-73 до ± 0,002 %.

Таким образом, видно, что для устранения существующего противоречия между требованием технологий и метрологическими возможностями рабочих средств измерений необходимо усовершенствовать государственный эталон единицы давления на область высоких давлений ГЭТ 43-73. Организационной предпосылкой является техническое задание Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии на усовершенствование ГЭТ 43-73. Научно-техническими предпосылками являются - появление новых вычислительных методов, усовершенствование вычислительных машин, новых технологий, материалов высокой твердости, усовершенствование средств измерения, применяемых для метрологического исследования эталона.

ГЭТ 43-73, как и все другие государственные эталоны РФ и национальные эталоны единицы давления других стран, реализует грузопоршневой метод воспроизведения избыточного давления. Все остальные приборы, применяемые в настоящее время, поверяются и градуируются по грузопоршневым манометрам.

Обычный грузопоршневой манометр состоит из поршневой пары (поршня с цилиндром) с зазором не более нескольких микрометров и грузов для нагружения поршня:

Рисунок 1. Грузопоршневой манометр. 1 - гири, 2 - поршень, 3- цилиндр.

Воспроизводимое давление определяется в соответствии с формулой: Р=0/8Эф, (1)

где в - вес поршня с грузами, а 8эф - т.н. эффективная (или приведенная) площадь поршня (или поршневой пары).

В области небольших давлений 8эф является чисто геометрическим параметром, она не зависит от воспроизводимого давления и не зависит от свойств рабочей среды, сохраняется неизменной при использовании различных жидкостей и даже при переходе с жидкости на газ, если зазор поршневой пары достаточно мал. В грузопоршневых эталонах в этой области применяются поршневые пары с большим диаметром поршня - до 50 мм, а эффективная площадь определяется по результатам линейных измерений поршневой пары с НСП, составляющей нередко единицы десятитысячных долей процента, СКО результата воспроизведения давления на порядок меньше.

В области средних давлений становится заметной деформация поршневых пар, поэтому в значение эффективной площади вносится соответствующая деформационная поправка, при этом НСП и СКО эталонов практически не увеличиваются по сравнению с эталонами меньших давлений.

В области высоких давлений деформация поршневых пар доходит до 1 %, сильно изменяются плотность и вязкость рабочих жидкостей [16-18], существенно снижается возможность вариации рабочих жидкостей, так как почти все известные жидкости при давлениях 1-1,6 ГПа просто твердеют [17].

Для учета специфического воздействия высоких давлений на поршневую пару вносят так называемую деформационную поправку, учитывающую барическое изменение эффективной площади.

Определение деформационной поправки явилось основным предметом исследования почти во всех работах по изучению поршневых манометров высокого давления.

Основоположником теоретического исследования грузопоршневых манометров высокого давления являлся М.К. Жоховский. В работе [18] приведена теория грузопоршневых манометров, включившая широкий круг вопросов по расчёту этих приборов и эксплуатации. На основании пуазейлева приближения рассмотрены такие важные характеристики, как расход рабочей жидкости, распределение давления в канале поршневой пары, поступательная и вращательная скорости движения поршня, эффективная площадь поршня.

Для получения решения дифференциальных уравнений, описывающих движение жидкости в зазоре, М.К.Жоховский сильно упростил условия задачи - предположил, что параметры потока неизменны при движении по поршневой паре, а сама поршневая пара идеально цилиндрична, коаксиальна

и недеформируема, затем полученное решение распространил на реальные поршневые пары, в результате при моделировании поршневых пар с противодавлением были получены формулы, не соответствующие действительности.

Экспериментальная проверка расчетных формул, выполненная на манометрах до давлений 600 МПа с использованием простых поршневых пар без противодавления, показала хорошее (для того времени) совпадение теории с результатами эксперимента. При экспериментальной проверке расчётных формул на высоких давлениях с использованием поршневых пар высокого давления с противодавлением наблюдалось прогрессирующее расхождение теории с результатами эксперимента, достигающее многих десятых долей процента.

Причину этого расхождения установила В.В. Бахвалова [19-22]. Выяснилось, что для верного расчёта деформационной поправки нужно учитывать реальную форму зазора поршневой пары. Дело в том, что, в отличие от простых поршневых пар для малых и средних давлений, выполняющимися с номинально цилиндрическими поршнем и каналом цилиндра, канал поршневых пар высокого давления с противодавлением выполнялся сильно ( на десятки микрометров) расширенным к верху для обеспечения чувствительности гру-зопоршневого манометра на давлениях, близких к максимальному. Теория М.К Жоховского этого расширения не учитывала.

Созданная В.В. Бахваловой измерительная аппаратура впервые позволила выполнить измерения профиля продольного сечения поршневых пар высокого давления, выведены аналитические выражения эффективной площади поршневой пары для деформированной и недеформированной нецилиндрической поршневой пары, получены выражения для деформационных поправок.

Произведены вычисления влияния на поправку начальных «искажений» профилей поршня канала и цилиндра. В результате выяснилось, что влияние на деформационную поправку оказывают как начальная нецилинд-ричность поршневой пары (отклонение от цилиндричности недеформиро-ванной поршневой пары), так и изменение распределения давления в зазоре поршневой пары при высоких давлениях с учетом деформации поршневой пары и барического изменения вязкости жидкости. Проведённые эксперименты по сличению различных поршневых пар до давления 1500 МПа показали удовлетворительную (до нескольких тысячных долей процента) сходимость расчётных и опытных значений [19]. Работа Бахваловой позволила получить более точную математическую модель поршневых пар высокого давления, в результате расхождение расчетных и экспериментальных данных стало составлять сотые доли процента, однако эта модель все же базировалась на формулах Жоховского. Кроме того, накопившийся фактический материал о свойствах жидкостей при высоких давлениях, показывал, что необходимо учитывать как сжимаемость жидкости, так и возможность появления неньютоновсих свойств жидкости, а также неизотермичности течения.

Влияние механических и теплофизических свойств реальной рабочей жидкости на показания эталона были исследованы В.М. Боровковым. В работе [23] рассматривалось влияние на деформационную поправку следующих свойств жидкости: сжимаемости, вязкопластичности, объёмной вязкости, теплопроводности, теплоёмкости, зависимости сдвиговой вязкости от давления и температуры. Решение проводилось двумя путями: решением дифференциальных уравнений движения жидкости в зазоре поршневой пары и путём применения принципа Даламбера к объёму рабочей жидкости, заключённого в зазоре.

Работу по уточнению математической модели течения жидкости в поршневых парах высокого давления выполнил В.М.Боровков. В работе [24]

была реализована точная постановка задачи с приближенным методом решения с известной степенью приближенности: система уравнений Навье-Стокса решена с помощью использования метода малого параметра и перехода к системе укороченных безразмерных уравнений. В результате решения этих уравнений находятся распределение давления, расход жидкости, поступательная и угловая скорости поршня, сила вязкого трения, действующая на поршень в осевом направлении. Значение поправки на сжимаемость жидкости для поршневых пар с нецилиндричным зазором при давлении 1500 МПа составило 0,003%. Влияние остальных рассмотренных свойств жидкости на показания эталона оказалось пренебрежимо малым. В результате работ М.К. Жохвского, В.В. Бахваловой и В.М. Боровкова был создан действующий государственный эталон ГЭТ 43-73 с нормированной НСП ± 0,02 %.

После утверждения ГЭТ 43-73 продолжалась работа по его исследованию и совершенствованию. В.М.Боровков обратил внимание [17] на то, что для описания деформации поршневых пар применяется решение задачи Ляме теории упругости [ 25-27], которое получено для случая деформации бесконечно длинной толстостенной трубы под действием неизменных по длине давлений снаружи и внутри трубы.

В реальных поршневых парах не соблюдаются условия задачи Ляме. А именно: давление по всей боковой поверхности непостоянно, поршневая пара имеет конечные размеры. В [17, 28] оценено влияние несоблюдения условий задачи Ляме на эффективную площадь поршневой пары. В работе [29] приведёны результаты расчёта отклонений деформации цилиндра от деформации, рассчитанной по формулам из решения задачи Ляме при распределении давления на боковой поверхности в виде полиномов различных степеней. Показано, что отклонения становятся заметными, начиная с полинома четвёртой степени. В [30, 31] исследуется деформация цилиндра при распределении давления в виде ломаной прямой и в виде скачкообразной функции.

Авторами показано, что максимальное отклонение деформации находится в местах изломов, где производная распределения давления по координате терпит разрыв. В [ 17] приведен результат выполненной предельной оценки влияния отклонения деформации от решения задачи Ляме на давление, воспроизводимое ГЭТ 43-73, а именно: это влияние не выводит НСП за установленные пределы. Для успешного выполнения работы по совершенствованию ГЭТ 43-73 с повышением точности в 10 раз этой оценки явно недостаточно.

За рубежом для расчета деформации поршневой пары применение решения задачи Ляме считается некорректным, там используют метод конечных элементов (МКЭ). В нем твёрдое тело разбивается на конечное множество элементарных объектов, в результате чего дифференциальные уравнения теории упругости заменяются на систему линейных уравнений, основанных на законе Гука. МКЭ - приближенный метод, степень неточности получаемых результатов неопределенна и сильно зависит от условий задачи, особенностей разбиения на элементарные участки, степени деформации.

В работах [32-37] показано, что метод конечных элементов удобен в применении к задачам измерения высокого давления.

В работе [32] проверялась эффективность метода конечных элементов при расчёте манометров высокого давления, применяемых в лабораторных исследованиях и промышленности. В итоге, вычисленная деформационная поправка для манометра высокого давления совпала с экспериментально определённой поправкой с точностью 0,0012 МПа при подпоршневом давлении 200 МПа. Отличие рассчитанной скорости опускания поршня от экспериментальной составляло в среднем 0,72 мкм/с при том же подпоршневом давлении. Было оценено влияние уплотнения цилиндра на деформационную поправку. Оно составляло 0,0014 МПа. Эта работа показала, что для определения деформационной поправки методом конечных элементов нужно очень

точно знать геометрию и упругие свойства материала поршневой пары. Граничные условия также могут сильно повлиять на результаты расчётов. В работе нет никакой оценки влияний граничных условий на изменение эффективной площади поршневой пары. Рассматриваемые поршневые пары не могут быть применены к воспроизведению давлений порядка 1 ГПа.

В работе [33] говорится о способах уменьшения нелинейной составляющей при определении эффективной площади поршневой пары, вызванной кольцевым уплотнением цилиндра. Используя численные методы, основанные на методе конечного элемента, авторы показывают способ уменьшения нелинейной составляющей барической поправки поршневой пары, вносимой кольцевым уплотнением. В результате расчётов показано, что уменьшение влияния уплотнения можно достигнуть путём локального увеличения рабочего канала цилиндра или созданием фасок около нижней части рабочего канала цилиндра, рядом с кольцевым уплотнением. В данной работе рассматриваются поршневые пары для подпоршневого давления до 500 МПа. В работе не указана точность расчёта деформации стенок зазора поршневой пары.

В работе [34] методом конечных элементов рассчитывалась деформационная поправка для поршневой пары высокого давления, для подпоршне-вых давлений до 1 ГПа. Расчёт проводился для поршневых пар разных конструкций: обычная поршневая пара из карбида вольфрама в стальной рубашке с цилиндрическим зазором и поршневая пара с контролируемым зазором. Расчёты проводили шесть национальных лабораторий: РТВ (Германия), 1ЫШМ и Ш1СА8 (Италия), ЫРЬ (Великобритания), ЬЫЕ (Франция), ЦМЕ (Турция). У участников было хорошее совпадение значений деформационной поправки при низких давлениях, но при этом большое различие в неопределённостях результата расчёта. Было выяснено, что основным источником неопределённости являются геометрические параметры зазора между поршнем

и цилиндром. В работе не оценена погрешность расчёта деформации поршня и цилиндра методом конечных элементов. Для подпоршневого давления 1 ГПа результаты расчётов участников сильно расходятся.

В работе [35] описывается метод, позволяющий экспериментально подтвердить результаты расчётов поршневых пар методом конечных элементов. Этот метод работает до давления 250 МПа. При больших давлениях проявляется большое несоответствие между теорией и экспериментом.

В работе [36] в двух метрологических институтах РТВ и 1ЛМЕ рассчитывалась барическая поправка для поршневой пары с подпоршневым давлением до 1 ГПа. Данные РТВ, полученные методом конечного элемента хорошо совпадают с экспериментальными результатами определения барической поправки, но в то же время рассчитанные значения деформированного зазора, распределение давления в зазоре, скорость опускания поршня не совпадают, сильно отличаются от экспериментальных значений. Было установлено, что основной источник ошибок - геометрические параметры зазора между поршнем и цилиндром. В данной работе ничего не говорится об оценке погрешности расчёта деформации. Также к недостаткам работы можно отнести, то что не рассматривались поршневые пары с нецилиндрическим зазором.

В работе [37] приводятся результаты расчёта деформационной поправки для поршневых пар до подпоршневого давления 200 МПа. Конструкция поршневых пар была аналогична конструкции, описанной в статье [18]. По результатам работы выяснено, что основной источник неопределённости для поршневых пар с контролируемым зазором - неопределённость деформации на границе между цилиндром и рубашкой. Расчёты, выполненные МКЭ для подпоршневых давлений 200 МПа, существенно ближе к экспериментальным данным, чем для подпоршневого давления 1 ГПа.

Таким образом, из современных исследований видно, что основным методом расчёта деформационной поправки для поршневых пар высокого давления является метод конечных элементов. Он позволяет учитывать те особенности деформации цилиндра и поршня, которые нельзя учесть с помощью аналитических расчётов. Однако погрешность расчетов МКЭ сложно определить, и в приведённых работах нет оценок погрешности расчёта деформации цилиндра и поршня. Использование МКЭ для расчётов поршневых пар с подпоршневыми давлениями большими 1 ГПа за рубежом, пока не привело к успеху. Возможно, эти затруднения связаны с тем, что не удаётся совместить численные методы расчёта деформации поршневой пары с законами гидродинамики и теории упругости. Также нет никаких сведений об использовании за рубежом поршневых пар с нецилиндрическим зазором.

Анализ выполненных работ показал, что при расчёте деформационной поправки для действующего государственного эталона единиц давления (ГЭТ 43-73) не проведены исследования, оценивающие с требуемой на сегодняшний день точностью влияние отклонения деформации от деформации, рассчитанной по формулам из решения задачи Ляме (далее будет применяться термин "отклонение деформации от решения задачи Ляме"), в то время, как в иностранных лабораториях для расчёта деформации поршневой пары используют метод конечных элементов, хотя успешно используют его только при сравнительно небольших давлениях. Поэтому в первую очередь автором в данной работе проводилась оценка влияния отклонения деформации от решения задачи Ляме на погрешность воспроизведения давления эталоном. Отклонения деформации цилиндра и поршня рассчитывались как разность деформации элементов поршневой пары, рассчитанной по формулам из решения задачи Ляме и деформации, рассчитанной методом конечных элементов. Была определена погрешность расчёта деформации МКЭ для подпорш-невого давления 1600 МПа.

В настоящей работе впервые создан метод уточнённого расчёта поршневых пар с противодавлением для давлений до 1,6 ГПа.

В настоящее время идёт плановая работа по созданию усовершенствованного эталона высокого давления. Найденные зависимости позволяют оптимизировать исполнение поршневых пар высокого давления так, чтобы свести влияние отклонения деформации от решения задачи Ляме, к минимуму. Также оптимизация исполнения поршневых пар позволит уменьшить деформационный составляющие НСП эталона. В результате погрешность воспроизведения давления эталоном уменьшится на порядок.

Цель работы: повышение точности воспроизведения высоких давлений государственным первичным специальным эталоном единицы давления ГЭТ 43-73.

Предмет исследований: методы уменьшения основной составляющей НСП ГЭТ 43-73, обусловленной деформацией поршневой пары высокого давления.

Объект исследований: государственный первичный специальный эталон единицы давления ГЭТ 43-73.

Основная научная задача: разработка методов уменьшения погрешности, обусловленной упругой деформацией поршневой пары высокого давления.

Частные научные задачи:

-анализ составляющих НСП ГЭТ 43-73;

-анализ возможных направлений уменьшения деформационных погрешностей эталона;

-оценка погрешности расчёта деформации поршневых пар;

-создание методики уточнённого расчёта деформационных поправок эталона;

-оптимизация параметров исполнения поршневых пар, расчёт реализуемой деформационной составляющей НСП эталона; Положения, выносимые на защиту:

1. Максимальная погрешность уточнённого расчёта деформации поршневой пары высокого давления в используемой реализации метода конечных элементов составляет ± 0,02 мкм при максимальном давлении 1600 МПа.

2. Деформационная составляющая погрешности воспроизведения давления, связанная с отклонением деформации стенок зазора поршневой пары от деформации, рассчитанной по формулам из решения задачи Ляме, уменьшается с увеличением длины поршневой пары. Выполненные расчёты позволяют оптимизировать геометрические параметры поршневой пары: при увеличении длины цилиндра с 10 мм до 70 мм отклонение деформации от деформации, рассчитанной по формулам из решения задачи Ляме, уменьшается в 9 раз.

3. Разработанный метод уточнённого расчёта деформационной составляющей погрешности эталона на область давления от 100 МПа до 1600 МПа, основанный на итерационном совместном применении метода конечных элементов и численных методов решения дифференциального уравнения распределения давления в зазоре поршневой пары, позволяет учитывать в рамках линейной теории упругости влияние отклонения деформации поршневых пар высокого давления от деформации, рассчитанной по формулам из решения задачи Ляме.

4. Разработанные методы, основанные на оптимизации параметров исполнения поршневых пар и учёте влияния особенностей деформации на погрешность воспроизводимого давления и связанные с более корректной постановкой деформационной задачи по сравнению с реализо-

ванной в ГЭТ 43-73, позволяют уменьшить НСП Государственного первичного специального эталона единицы давления до ± 0,002 %. Научные результаты:

1. В отличие от расчётного метода, использовавшегося при расчёте ГЭТ 43-73 на основе решения задачи Ляме, в данной работе применена более точная модель деформации поршневой пары высокого давления: было учтено, что давление в зазоре изменяется и поршневая пара имеет конечные размеры.

2. Выполненная работа позволяет рассчитывать поршневые пары высокого давления с противодавлением с малыми (минимальная ширина зазора 0,5 мкм) начальными зазорами, в отличие от ГЭТ 43-73, где по необходимости применены поршневые пары с противодавлением с начальными зазорами не менее 8 мкм. Это позволяет для давления 1,6 ГПа многократно уменьшить скорость опускания поршня и соответствующую составляющую НСП эталона - максимальную составляющую в нижней части диапазона воспроизводимых давлений.

3. В отличие от прежних методов расчёта погрешностей ГЭТ 43-73, в данной работе определена и учтена погрешность вычислений деформации поршневой пары.

4. Выполненная работа позволяет уменьшить слагаемые НСП эталона, обусловленные силой вязкого трения жидкости о поршень высокого давления.

5. В работе определены оптимальные исполнения поршневых пар, позволяющие на порядок снизить НСП эталона.

Научная новизна:

1. Впервые разработан метод расчёта поршневых пар с противодавлением с учётом отклонения деформации от решения задачи Ляме для давлений до 1,6 ГПа.

2. Впервые определена предельная погрешность результата расчёта деформации поршневой пары высокого давления.

3. Впервые определены направления оптимизации параметров этих поршневых пар для достижения минимальной НСП, показана возможность уменьшения НСП до ± 0,002 %.

Практическая значимость: результаты работы применены при совершенствовании ГЭТ 43-73 по заданию Росстандарта с плановым сроком окончания работы в 2013 г.

Разработанные методы позволяют снизить НСП ГЭТ 43-73 с ± 0,02 % до ± 0,002 %.

Личный вклад автора: вся работа, изложенная в диссертации, выполнена автором единолично.

Апробация работы.

Основные положения работы докладывались на Международной конференции ССМР-5 and IMEKO ТС-16 Conference. Berlin ( в 2011 г.) тезисы доклада были опубликованы и на конференции молодых специалистов ФГУП "ВНИИФТРИ" (2011 г).

Результаты работ отражены в 3 научных статьях в журналах "Измерительная техника", "Метрология", "Законодательная и прикладная метрология".

Структура диссертации: диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов по результатам диссертационной работы, библиографического списка, состоящего из 50 наименований. Приложением к диссертации является акт об

использовании результатов диссертационной работы при усовершенствовании ГЭТ 43-73.

Заключение диссертации по теме «Метрология и метрологическое обеспечение», Асланян, Андрей Эдуардович

Основные результаты диссертационной работы заключаются в следующем:

1. Установлено, что основные составляющие НСП ГЭТ 43-73 обусловлены деформацией поршневых пар высокого давления.

2. Уточнена модель деформации поршневых пар с учётом влияния распределения давления.

3. Выполнена оценка погрешности результатов расчёта деформации и определены направления оптимизации параметров исполнения поршневых пар для получения минимальных значений деформационных составляющих НСП эталона.

4. Усовершенствована процедура решения дифференциального уравнения распределения давления в поршневой паре высокого давления, в результате чего стало возможным рассчитывать поршневые пары с существенно уменьшенной силой вязкого трения и соответствующих составляющих НСП эталона.

5. Экспериментальный метод, применённый при совершенствовании ГЭТ 43-73 для проверки правильности расчёта барических поправок эталонных поршневых пар высокого давления, пригоден и с учётом отклонения деформации поршневой пары от решения задачи Ляме.

6. Результаты выполненных уточнённых расчётов барических поправок подтверждены экспериментами, выполненными на ГЭТ 43-73.

7. Эксперимент с вариацией распределения давления пригоден также для проверки расчёта нового государственного эталона, создаваемого взамен ГЭТ 43-73.

8. Предложены варианты исполнения эталонных поршневых пар для нового эталона, позволяющие снизить НСП эталона с ± 0,02 % до ± 0,002 %.

Результаты представленной диссертационной работы уже применяются при создании нового государственного эталона взамен ГЭТ 43-73. Кроме того, на их основе могут быть созданы новые вторичные и рабочие эталоны единицы давления с более высокими метрологическими параметрами и эргономическими показателями, более приспособленными к транспортированию от места эксплуатации к месту поверки (калибровки). Масса измерительных мультипликаторов с применением предложенных поршневых пар может быть уменьшена, по предварительным оценкам, в 8-10 раз (с 50 кг до 5-6 кг ).

Заключение.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Асланян, Андрей Эдуардович, 2012 год

Библиография

1. Брандт Н.Б. Сверхпроводимость при высоких давлениях/ Н.Б. Брандт, Н.И. Гинзбург // УФН/ «Успехи физических наук». - Москва, 1969. - том 98. - выпуск 1. - С. 95-124.

2. Анисимов С.И. Применение мощных лазеров для исследования вещества при сверхвысоких давлениях / С.И. Анисимов, А.М.Прохоров, Фортов В.Е // УФН / «Успехи физических наук». -Москва, 1984. - том 142. - выпуск 3. - С. 395-434.

3. Максимов Е.Г. Непростое поведение простых металлов при высоких давлениях / Е.Г. Максимов, М.В. Магницкая, В.Е. Фортов // УФН / «Успехи физических наук». - Москва, 2005. - том 175. - № 8. - С. 793-813.

4. Головашкин А.И. Высокотемпературные сверхпроводящие керамики (обзор экспериментальных данных) / А.И. Головашкин// УФН / «Успехи физических наук». - Москва, 1987. - том 152. - выпуск 4. -С. 553-573.

5. Дегтярева В.Ф. Простые металлы при высоком давлении. Модель взаимодействия сферы Ферми и зоны Бриллюэна / В.Ф. Дегтярева // УФН / «Успехи физических наук». - Москва, 2006. - том 176. - №8. -С. 383-402.

6. Максимов Е.Г. Водород при высоких давлениях / Е.Г. Максимов, Ю.И. Шилов// УФН / «Успехи физических наук». - Москва, 1999. -том 169. - №11. - С. 1223-1242.

7. Волков Б.А. Примеси с переменной валентностью в твердых растворах на основе теллурида свинца / Б.А. Волков, Л.И. Рябова, Д.Р. Хохлов // УФН / «Успехи физических наук». - Москва, 2002. - том 172. - №8.-С. 875-906.

8. Свистунов В.М. Туннельные исследования металлов в области высоких давлений / В.М. Свистунов, М.А. Белоголовский, О.И. Черняк // УФН / «Успехи физических наук». - Москва, 1987. - том 151. -выпуск 1 - С. 31-66.

9. Электрические, оптические и механические свойства аморфного гидрогенизированного углерода, полученного при различных условиях осаждения / A.A. Бабаев [и др] // ФТП / «Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН.». - Санкт-Петербург, 2011. - том 45. -выпуск 1. - С. 120-122.

Ю.Брудный В.Н. Уровень локальной электронейтральности и электронные свойства GaSe под давлением / В.Н. Брудный , A.B. Косо-буцкий, С.Ю. Саркисов // ФТП / «Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН.». - Санкт-Петербург, 2010. - том 44. - выпуск 9. -С. 1194-1202.

И.Воробьев В. А. Технология полимеров / В. А. Воробьев, Р. А. Андрианов. - 2-е изд., пе-раб. - М: Высш. школа, 1980. — 303 с

12. Справочник по композиционным материалам / под ред. Дж. Люби-на; пер. с англ. А. Б. Геллера, М. М. Гельмонта; Под ред. Б. Э. Геллера. — М.: Машиностроение, 1988. — 448 с.

13. Электронные и структурные переходы в сплавах Pb!.xGexTe : Ga под давлением / Е.П. Скипетров [и др.] // ФТП / «Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН.». - Санкт-Петербург, 2004. - том 38. - выпуск 10. - С. 1199-1202.

14. Гуткин A.A. Термический перенос заряда и поляризация широкой полосы люминесценции с максимумом при энергии фотонов вблизи 1,2 эВ в n-GaAs : Те при одноосной деформации / А.А.Гуткин, М.А.Рещиков // ФТП / «Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН.». - Санкт-Петербург, 2003. - том 37. - выпуск 3. - С. 287-291.

15. ГОСТ 8.094-73. - Государственная система обеспечения единства измерений. Государственный специальный эталон и общесоюзная поверочная схема для средств измерений давления с верхними пределами от 10000 х10 в 5 ст. до 40000x10 в 5 ст. Па. -Введ. 1973. - 09. - 10. - М.: Изд-во стандартов, 1973. - 5 с.

16. The effect of pressure-transmitting fluids in the characterization of а controlled clearance pistón gauge up to 1 GPa / Sanjay Yadav [and others] // Metrologia. - 2007. -№ 44. - P. 222-233.

17. Боровков B.M. Методы и приборы измерения высоких давлений / В.М. Боровков // Исследования в области высоких давлений / под ред. Е.В. Золотых. - Москва, 1987. -С. 5-77.

18. Жоховский М.К. Теория и расчёт приборов с неуплотнённым поршнем / М.К. Жоховский. - Издание второе переработанное и дополненное. - Издательство комитета стандартов мер и измерительных приборов при совете министров СССР. - Москва, 1966. - 331 с.

19. Бахвалова В.В. О погрешностях поршневых манометров, вызванных деформацией поршня и цилиндра под влиянием давления: дис. ...канд. техн. наук. - Всесоюзный научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений - Москва, 1966.-168 л.

20. Бахвалова В.В. Эффективная площадь поршня реальных поршневых систем /В.В. Бахвалова // Исследования в области высоких давлений. Труды метрологических институтов СССР / Издательство комитета стандартов мер и измерительных приборов при совете министров СССР. - Москва, 1969. - выпуск 104(164). - С. 5-20.

21. Бахвалова В.В. Эффективная площадь поршня реальных поршневых систем /В.В. Бахвалова // Исследования в области высоких давлений. Труды метрологических институтов СССР / Издательство

комитета стандартов мер и измерительных приборов при совете министров СССР. - Москва, 1969. - выпуск 104(164). - С. 21-28.

22. Бахвалова В.В. Поршневой манометр на 15000 кгс/см с исключённой деформационной погрешностью /В.В. Бахвалова // Исследования в области высоких давлений. Труды ВНИИФТРИ/ Под ред. Е.В. Золотых - Москва, 1971. - выпуск 5 (35). - С. 10-25.

23. Боровков В.М. О влиянии механических и теплофизических свойств рабочей жидкости на показания грузопоршневых манометров высокого давления. - дис. ...канд. техн. наук. -Всесоюзный научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений - Москва, 1973. -105 л.

24. Боровков В.В. Теоретические модели, вопросы проектирования, технологии и рационального применения грузопоршневых манометров избыточного давления: дис. в форме научного доклада д-ра техн. наук. -Всесоюзный научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений - Москва, 1991. -75 с.

25. Тимошенко С.П. Теория упругости / С.П. Тимошенко, Дж. Гудьер // издание второе. - Москва: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1979. - 560 с.

26. Лурье А.И. Теория упругости / А.И. Лурье // М.: Наука, 1970. — 940 с.

27. Работнов Ю.Н. Механика деформируемого твердого тела / Ю.Н. Работнов. - М.: Наука, 1979. - 744 с.

28. Боровков В.М. Учёт реальных особенностей деформации поршневых пар грузопоршневых манометров / В.М. Боровков [ и др.] // Измерительная техника. -1982. - № 1. - С. 43-45.

29. Малый В.И. К расчёту деформаций поршня грузопоршневого манометра / В.И. Малый, Т.И. Казанцева // Исследования в области

измерений механических свойств веществ. Труды ВНИИФТРИ / Под ред. Жукова A.M. - Москва, 1979. - Выпуск 41(71). - С. 77-82.

30.Расчёты на прочность в машиностроении / С.Д. Пономарёв [ и др.]; под ред. С.Д. Пономарёва. - т. 2. - Москва. - Машгиз, 1958. - 975 с.

31. Прочность, устойчивость, колебания. Справочник/ Под ред. И.А. Биргера, Я.Г. Поповко. - т. 1. - М.: Машиностроение, 1968. - 832 с.

32. G Molinar. Effectiveness of finite element calculation methods (FEM) on high performance pressure balances in liquid media up to 200MPa / G Molinar [and others] // Metrologia. - 2005. - № 42. - P. 207-211.

33. S. Y. Woo. How to reduce non-linearity in effective area caused by the O-ring seal in a high-pressure balance / S. Y. Woo [and others] // Metrologia.-2002. -№39.-P. 537-541.

34. W Sabuga. Finite element method used for calculation of the distortion coefficient and associated uncertainty of a PTB 1 GPa pressure balance— EUROMET project 463 / W Sabuga [and others] // Metrologia. - 2006. -№43.-P. 311-325.

35. M P Fitzgerald. Pressure balance elastic distortion: experiment versus theory / M P Fitzgerald, С M Sutton // Metrologia. - 2005. - № 42. - P. 239-241.

36. Wladimir Sabuga. Calculation of the distortion coefficient and associated uncertainty of PTB and LNE 1 GPa pressure balances using finite element analysis—EUROMET project 463 / Wladimir Sabuga [and others] // Metrologia. - 2005. - № 42. - P. 202-206.

37. Thierry Rabault. Calculation of the pressure distortion coefficient and uncertainty budget of the BNM/LNE 200MPa national standard / Thierry Rabault, Jean-Claude Legras // Metrologia. - 2005. - № 42. - P. 246-249.

38.Доклад государственному комитету стандартов совета министров СССР. Государственный специальный эталон единицы давления -

Паскаля - на диапазон от 2500x105 до 15 0 00x105 Па / ВНИИФТРИ. -Москва, 1973.-59 с.

39. П. Бриджмен. Физика высоких давлений / П. Бриджмен; пер. с англ. М. П. Воларовича. - Москва; Ленинград: ОНТИ НКТП СССР, Гл. ред. общетехнич. дисциплин и номографии, 1935. - 404 с.

40. О. Зенкевич. Метод конечных элементов в технике / О. Зенкевич; пер. с англ. Б.Е. Победри. - Москва: изд. Мир, 1975. -543 с.

41. Л. Сегерлинд. Применение метода конечных элементов / Л. Сегер-линд; пер. с англ. Шестакова A.A.; под ред. Б.Е. Победри. - Москва: изд. Мир, 1979. -393 с.

42. Никольс Р. Конструирование и технология изготовления сосудов высокого давления / Никольс Р; пер. с англ. /Под ред. Н. Н. Зорева и Д. М. Шур. - М.: Машиностроение, 1975.- 464 с.

43. Бахвалов Н.С. Численные методы / Н.С. Бахвалов, Н.П. Жидков, Г.М. Кобельков. - Москва: изд. Наука, 1987. - 630 с.

44. Самарский A.A. Задачи и упражнения по численным методам / A.A. Самарский, П.Н. Вабишевич, Е.А. Самарская. - Москва: изд. Эдито-риал УРСС, 2000. -208 с.

45. Д. Каханер. Численные методы и программное обеспечение / Д. Ка-ханер, К. Моулер, С. Нэш; пер. с англ. /Под ред. Х.Д. Икрамова. -Москва: изд. Мир, 1998. - 575 с.

46. Э. Хайрер. Решение обыкновенных дифференциальных уравнений. Нежёсткие задачи / Э. Хайрер, С. Нерсетт , Г. Ваннер; пер. с. англ. И.А. Кульчицкой, С.С. Филиппова / Под ред. С.С. Филиппова. - Москва: изд. Мир, 1990. - 511 с.

47.Э. Хайрер. Решение обыкновенных дифференциальных уравнений. Жёсткие и дифференциально-алгебраические задачи / Э. Хайрер, Г. Ваннер - Москва: изд. Мир, 1999. - 685 с.

48. Дж. Холл. Современные численные методы решения обыкновенных дифференциальных уравнений / Под ред. Дж. Холла и Дж. Уатта М.; пер. с англ. /' Под ред. А.Д. Горбунова. -Москва: изд. Мир, 1979. -312 с.

49. G Molinar. Calculation of effective area Ao for six piston-cylinder assemblies of pressure balances. Results of the EUROMET Project 740 / G Molinar [and others]// Metrologia. - 2005. - № 42. - P. 197-201.

50.Бахвалова В.В. Экспериментальное исследование государственного специального эталона единицы давления на диапазон (2500 -15000).105 Па / В.В. Бахвалова, В.М. Боровков //Метрология. - 1974. - №2. - С. 57-61.