priborИзвестия высших учебных заведений. ПриборостроениеJournal of Instrument Engineering0021-34542500-0381Национальный исследовательский университет ИТМО10.17586/0021-3454-2024-67-5-435-444pribor-63Research ArticleМЕТРОЛОГИЯ И МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕMETROLOGY AND METROLOGICAL SUPPORTСтенд КСД-2 для метрологического обеспечения лазерных и оптических измерителей скорости и длиныStand KSD-2 for metrological support of laser and optical speed and length metersАлексеевИ. В.AlekseevI. V.

Игорь Викторович Алексеев - лаборатория метрологии магнитных измерений и неразрушающего контроля; мл. науч. сотрудник

Екатеринбург

Igor V. Alekseev - Laboratory of Metrology of Magnetic Measurements and Non-Destructive Testing; Junior Researcher

Ekaterinburg

alekseeviv.work@gmail.comЗамятинД. С.ZamyatinD. S.

Денис Сергеевич Замятин - лаборатория метрологии магнитных измерений и неразрушающего контроля; заместитель заведующего лабораторией

Екатеринбург

Denis S. Zamyatin - Laboratory of Metrology of Magnetic Measurements and Non-Destructive Testing, Deputy Head of the Laboratory

Ekaterinburg

lab261@uniim.ruУральский научно-исследовательский институт метрологии — филиал Всероссийского научно-исследовательского института метрологии им. Д. И. МенделееваUral Research Institute of Metrology - Branch of the D. I. Mendeleev All-Russian Institute for Metrology202425112024675435444Copyright © Национальный исследовательский университет ИТМО, 20242024Национальный исследовательский университет ИТМОНациональный исследовательский университет ИТМОhttps://pribor.ifmo.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://pribor.ifmo.ru/jour/article/view/63

Обсуждается текущее состояние в области метрологического обеспечения лазерных и оптических измерителей скорости и длины. Показана актуальность совершенствования эталонной базы для метрологического обеспечения таких средств в соответствии с современными потребностями. Для решения задачи разработан стенд измерения скорости и длины (пройденного пути) КСД-2, позволяющий проводить измерения скорости в диапазоне 0,1–50 м/с и длины в диапазоне 1–99 999 м. Представлено описание конструкции и принципа работы стенда, приведены результаты экспериментального определения его метрологических характеристик. Рассмотрены основные вклады, составляющие доверительные границы относительной погрешности измерения скорости и длины (пройденного пути) стенда КСД-2. Результаты исследования представляют интерес для метрологов, работающих в области измерения механических величин, инженеров-конструкторов, а также производителей и пользователей лазерных и оптических измерителей скорости и длины.

The current state of the art in the field of metrological support for laser and optical speed and length meters is discussed. The relevance of improving the reference base for metrological support of such tools in accordance with modern needs is shown. To solve the problem, the KSD-2 stand for measuring speed and length (distance traveled) is developed, allowing measurements of speed in the range of 0.1–50 m/s and length in the range of 1–99999 m. A description of the design and operation principle of the stand is presented, and experimentally determined metrological characteristics of the stand are given. The main contributions that make up the confidence limits of the relative error in measuring the speed and length (traveled path) of the KSD-2 stand are considered. The results of the study are of interest to metrologists working in the field of measuring mechanical quantities, design engineers, as well as manufacturers and users of laser and optical speed and length meters.

эталонскоростьдлиналазерные датчикибесконтактные датчикидатчики скоростиизмерители скоростиstandardspeedlengthlaser sensorscontactless sensorsspeed sensorsspeed metersReferencesYeh Y., Cummins H. Z. Localized fluid flow measurements with an He–Ne laser spectrometer // Appl. Physics Letters. 1964. Vol. 4, N 10. P. 176–178.Yeh Y., Cummins H. Z. Applied Physics Letters, 1964, no. 10(4), pp. 176–178.Cummins H. Z., Knable N., Yeh Y. Observation of Diffusion Broadening of Rayleigh Scattered Light // Physical Rev. Letters. 1964. Vol. 12, N 6. P. 150–153.Cummins H. Z., Knable N., Yeh Y. Physical Review Letters, 1964, no. 6(12), pp. 150–153.Ator J. T. Image-Velocity Sensing with Parallel-Slit Reticles // JOSA. 1963. Vol. 53, N 12. P. 1416–1422.Ator J. T. JOSA, 1963, no. 12(53), pp. 1416–1422.Aizu Y., Asakura T. Principles and development of spatial filtering velocimetry // Appl. Physics B. 1987. Vol. 43. P. 209–224.Aizu Y., Asakura T. Applied Physics B, 1987, vol. 43, рр. 209–224.Белоусов П. Я., Дубнищев Ю. Н. Лазерное устройство для измерения скорости движения поверхностей // Квантовая электроника. 1986. Т. 13, № 12. С. 2442–2446.Belousov P. Ya., Dubnishchev Yu. N. Quantum Electronics, 1986, no. 12(13), pp. 2442–2446. (in Russ.)Gong J. M., Yang H., Lin S. H. et al. Spatial filtering velocimetry for surface velocity measurement of granular flow // Powder Technology. 2018. Vol. 324. P. 76–84.Gong J. M., Yang H., Lin S. H. et al. Powder Technology, 2018, vol. 324, рр. 76–84.Hosokawa S., Matsumoto T., Tomiyama A. Measurement of bubble velocity using spatial filter velocimetry // Experiments in Fluids. 2013. Vol. 54. P. 1–12.Hosokawa S., Matsumoto T., Tomiyama A. Experiments in fluids, 2013, vol. 54, рр. 1–12.Растопов С. Ф. Оптические и лазерные датчики скорости и длины // Мир измерений. 2018. №. 1. С. 12–14.Rastopov S. F. Mir izmereniy, 2018, no. 1, pp. 12–14 (in Russ.).Меледин В. Г., Кротов С. В., Бакакин Г. В. и др. Лазерная доплеровская анемометрия горячего проката // Современные проблемы науки и образования. 2013. № 2. С. 175.Meledin V. G., Krotov S. V., Bakakin G. V. et al. Sovremennyye problemy nauki i obrazovaniya, 2013, no. 2, pp. 175. (in Russ.).Беловолов М. И., Вовченко В. И., Канель Г. И. и др. Применение лазерных интерферометрических измерителей скорости во взрывных экспериментах // ЖТФ. 1987. Т. 57, № 5. С. 918–924.Belovolov M. I., Vovchenko V. I., Kanel G. I. et al. Technical Physics, 1987, no. 5(57), pp. 918–924 (in Russ.).Huang R., Nie X., Zhou J. Laser Doppler velocimeter and its calibration system // Measurement. 2019. Vol. 134. P. 286–292.Huang R., Nie X., Zhou J. Measurement, 2019, vol. 134, рр. 286–292.Piccato A., Francese C., Malvano R. A portable rotating disk prototype for LDA calibration // Flow Measurement and Instrumentation. 2014. Vol. 38. P. 54–61.Piccato A., Francese C., Malvano R. Flow Measurement and Instrumentation, 2014, vol. 38, рр. 54–61.Liu C., Liu J. G., Kennel R. A rotational speed measuring and calibration system based on Laser Doppler velocimetry// XXI IMEKO World Congress “Measurement in Research and Industry”, Prague, Czech Republic, Aug. 30 – Sept. 4, 2015 [Электронный ресурс]: http://www.chenyang-ism.com/2015-IMEKO-ChengLiu.pdf , 04.05.2024.Liu C., Liu J. G., Kennel R. XXI IMEKO World Congress “Measurement in Research and Industry”, Prague, Czech Republic, August 30–September 4, 2015, URL: http://www.chenyang-ism.com/2015-IMEKO-ChengLiu.pdf.Terra O., Hussein H. M. Simple and accurate calibration system for Laser Doppler Velocimeters // Optik. 2019. Vol. 179. P. 733–739.Terra O., Hussein H. M. Optik, 2019, vol. 179, рр. 733–739.Yeh T. T., Hall J. M. Uncertainty of NIST airspeed calibrations// Measurement Science Conf., Anaheim, California, USA, March 10–14, 2008 [Электронный ресурс]: https://www.nist.gov/sites/default/files/documents/calibrations/2008mscair.pdf , 04.05.2024.Yeh T. T., Hall J. M. Measurement Science Conference, Anaheim, California, USA, March 10–14, 2008, https://www.nist.gov/sites/default/files/documents/calibrations/2008mscair.pdf.Shinder I. I., Crowley C. J., Filla B. J., Moldover M. R. Improvements to NIST ׳S air speed calibration service // Flow Measurement and Instrumentation. 2015. Vol. 44. P. 19–26.Shinder I. I., Crowley C. J., Filla B. J., Moldover M. R. Flow Measurement and Instrumentation, 2015, vol. 44, рр. 19– 26.Shirai K., Ishimura S., Kawanami T., Hirasawa S. Development of a new velocity calibration method for laser velocimetry using multiple scattering points on a single slit aperture // Microsystem Technologies. 2016. Vol. 22. P. 1351–1357.Shirai K., Ishimura S., Kawanami T., Hirasawa S. Microsystem Technologies, 2016, vol. 22, рр. 1351–1357.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.