طراحي و ساخت كاليبراتور تراز الكترونيكي دقيق و تحليل عدم‌قطعيت در فرآيند كاليبراسيون

Design and Construction of an Electronic Tiltmeter Calibrator and Estimation of Calibration Uncertainty

تراز الكترونيكي به عنوان ابزار تنظيم زواياي دقيق در تجهيزات پيشرفته كاربرد دارند. دقت و صحت عملكرد تراز بايد با استفاده از وسايل كاليبراسيون ظريف و حساس مورد ارزيابي قرار گيرد. در اين پژوهش به منظور كاليبراسيون و ارزيابي دقت يك تراز الكترونيكي دو محوره دقيق، يك ابزار كاليبراسيون با قابليت موقعيت‌دهي و تفكيك‌پذيري يك ميكرون طراحي و ساخته شده است. سپس به بررسي روابط خطي و غيرخطي حاكم بر رفتار تراز الكترونيكي پرداخته شده است. خطاي غيرخطي بودن رفتار تراز و همچنين تكرارپذيري رفتار آن در زواياي مختلف، جهت سنجش ميزان قابليت اطمينان حسگر استخراج شده است. با بكارگيري و مقايسه دو روش ميانگين حسابي و هندسي، به روش تحليلي و با شناسايي عوامل موثر بر خطاي خروجي كاليبراتور، اثر دقت و خطاي اندازه‌گيري هركدام از آن عوامل بر روي عدم قطعيت اندازه‌گيري زاويه در فرايند كاليبراسيون بدست آمده است. نتايج نشان دهنده آن است كه مي‌توان از هر دو روش ميانگين‌گيري معرفي شده براي استخراج رابطه انتشار عدم قطعيت با دقت خوبي استفاده نمود. همچنين، تحليل عدم قطعيت پايه ساخته شده و فرآيند كاليبراسيون تناسب تجهيزات بكارگرفته شده را براي ارزيابي تراز الكترونيكي دقيق نمايان مي‌سازد.

Electronic tiltmeter is used as a tool of setting the accurate angles in advanced equipment. The accuracy and precision of tiltmeter should be evaluated by means of precise calibration equipment. This study aimed to calibrate and evaluate the accuracy of a precise dual axis electronic tiltmeter. To this end, a calibration setup with accurate positioning capability was designed and constructed. Then the calibration setup was employed to investigate linear and nonlinear behavior of electronic tiltmeter and extract the corresponding equations. In order to assess the reliability of the tiltmeter sensor, nonlinearity error and repeatability of the tiltmeter at different angles were obtained. Afterwards in an analytic way, arithmetic and geometric means were compared and the factors which affect the calibrator output error were identified to obtain that how much the accuracy and measurement error of each of those factors affect the uncertainty of angle measurement in the calibration process. The results indicate that both introduced methods of averaging can be used to derive relationship of uncertainty propagation accurately. Uncertainty analysis of the constructed base and calibration process demonstrate that the employed equipment correspond with the evaluation of a precise electronic tiltmeter.