力學計量技術標準裝置的現狀及發展趨勢

朱詠梅　高東升

摘 要：在計量技術應用過程中，力學計量技術標準裝置作為一種重要的計量裝置，在實際應用和發展中取得了積極效果。基于力學計量技術標準裝置的重要性，以及力學計量技術標準裝置的特殊性和專業性，正確分析力學計量技術標準裝置的應用現狀和發展趨勢，對掌握力學計量技術標準裝置的特點和做好力學技術技術標準裝置的應用具有重要作用。只有認識到這一點，才能加深對力學計量技術標準裝置的理解，進而正確分析其應用和發展趨勢。

關鍵詞：力學計量技術；標準裝置；現狀及發展趨勢

前言

從目前計量技術發展來看，力學計量技術標準裝置作為力學計量的重要裝置，無論是從技術含量還是從實際應用上，都對力學計量有著重要影響。基于力學計量技術標準裝置的重要性，認真分析力學計量的概念，并深入分析力學計量技術標準裝置的發展現狀及發展趨勢，對做好力學計量工作和促進力學計量工作發展具有重要作用。為此，我們應立足力學計量技術標準裝置應用實際，做好其現狀和發展趨勢的研究，滿足力學計量的實際需要，推動力學計量工作快速發展。

1 力學計量的主要概念

作為力值的傳遞標準，在上世紀70年代以前，主要采用水銀箱式和百分表式測力儀，準確度低。隨著科學技術的快速發展，一大批力基標準裝置相繼建立。目前，力基標準裝置的主要結構形式有靜重式、杠桿式、液壓式和疊加式。我國在20世紀70年代末建立起了1MN以下的力基標準裝置，隨后又建立起了5MN、20MN和30MN力基、標準裝置，并制定了相應的檢定規程，完善了力值的量傳體系。基于力學計量的特殊性，在力學計量中，標準裝置成為了力學計量的重要工具，對滿足力學計量需要和提高力學計量的準確性具有重要作用。為了滿足力學計量的實際需要，力學計量技術標準裝置也得到了全面的發展，并根據具體應用場所的不同，演變成各個具有專有屬性的技術標準裝置。因此，明確力學計量的概念，對做好力學計量技術標準裝置的現狀及發展趨勢研究具有重要意義。基于這一認識，加強力學計量概念的分析，對推動力學技術標準裝置的發展有著重要的促進作用。

2 力學計量技術標準裝置的發展現狀

從目前力學計量技術標準裝置的應用來看，標準裝置是力學計量的重要工具，對提高力學計量的準確性具有重要作用。結合力學計量技術標準裝置的發展，其種類主要可以歸納為以下幾種。

2.1 靜重式力基、標準機

靜重式力基、標準機或靜重式基、標準測力機，均以已知砝碼的重力直接作為基、標準力值，通過適當的機構和程序平穩地施加到被檢定的測力儀上。

在力學計量技術標準裝置發展過中，靜重式力基、標準機是一種重要的標準裝置，其主要應用了靜重式力基，提高了重力檢測效果，降低了重力檢測難度，對滿足重力檢測需要和做好重力檢測工作具有重要的促進作用。

從目前力學計量技術標準裝置的發展來看，在測量靜力過程中，為了提高靜力測量的整體效果，并提高靜力測量的準確性，靜重力基標準機有了用武之地。結合靜力測量實際，靜重力基標準機對靜力測量和靜力標定具有重要作用。為此，明確靜重力基標準機的作用和應用過程，對提高靜力測量效果具有重要意義。同時，明確靜重力基標準機也有利于提高靜力標準裝置應用效果的作用。對此，我們應有正確認識，并重視靜重力基標準機的應用，滿足靜力測量的實際需要。

2.2 杠桿式力標準機

杠桿式力標準機或杠桿式標準測力機，利用不等臂杠桿系統（單級或復式），將已知砝碼的重力放大而得到標準力值，平穩地施加到被檢定的測力儀上。

所謂杠桿式力標準機，其主要方式是利用杠桿原理進行力學數值檢測，通過設置標準杠桿，達到檢測力學數值的目的。從實際應用來看，這種檢測方法操作簡單，在實際檢測中容易實現。但是受到杠桿原理的限制，其檢測精度較低。

相對于靜重力標準機，杠桿式力標準機在應用場合和應用范圍上比靜重力式標準機要廣泛一些。同時，在具體操作中，杠桿式力標準機器由于操作簡單并且適用環境較為廣泛，在實際力學測定中得到了重要應用，成為了力學計量的重要裝置，對提高力學計量的準確性和有效性起到了重要的促進作用。雖然杠桿式力標準機也存在一定的缺點，例如容易受到杠桿原理限制和檢測精度低等缺點，但是該標準機在實際力學計量中仍然得到了重要應用，對力學計量標準裝置的發展起到了重要的推動作用。

2.3 液壓式力基、標準機

液壓式力基、標準機或液壓式基、標準測力機，以帕斯卡原理為基礎，通過兩個面積不等的無機械摩擦的缸塞副，將已知砝碼的重力放大而得到基、標準力值，平穩地施加到被檢定的測力儀上。

在檢測壓力過程中，上述兩種力學計量標準裝置往往不能滿足實際需求，為了實現壓力檢測的目的，液壓式力基、標準機得到了重要應用，并在實際壓力檢測中取得了積極效果。從其應用范圍來看，液壓式力基、標準機解決了壓力檢測問題。

從力學計量的實際開展過程來看，壓力的測量是力學計量的重要內容。為了保證壓力測量在準確性上滿足實際需要，采用靜重力計量標準裝置和杠桿式計量標準裝置難以達到預期目標。在這一現實需求下，液壓式標準機得到了應用和發展，并逐漸成為測量壓力的主要力學計量方式。結合壓力計量現狀，液壓式力學計量裝置是計量壓力的重要工具，對提高壓力計量準確性和滿足壓力計量需要具有重要作用。為此，只有對液壓式計量標準裝置的優點和應用引起足夠的重視，才能保證液壓式力基標準機得到有效應用。

2.4 疊加式力標準機

這種力標準機與前述三種測力機不同，它不是采用絕對測量方法，而是采用相對比較測量方法，是用一個（組）標準較高的測力儀作為標準，通過適當的機構，與被檢定的測力儀串聯（疊置）后，以液壓方式或機械方式施加負荷，進行比較測量，用以確定被檢測力儀的計量特性。其力值不確定度主要取決于標準測力儀的性能指標、被檢測力儀的串聯方式、安裝質量以及加荷機構的性能等。國內已有最大力值為500kN和1MN的疊加式力標準機，其力值不確定度一般可達到3×10-4。從力學計量過程來看，疊加式力標準機也得到了重要應用，成為了力學計量技術標準裝置的重要一種。根據實際力學計量技術標準裝置的應用狀況來看，疊加式力標準機在測量多種力疊加在一起的情況時作用突出。因此，在測量多種疊加力時，需要用到疊加式力標準機。

3 力學計量技術標準裝置的發展趨勢

通過對力學計量技術標準裝置發展現狀的分析，現有的幾種力學計量技術標準裝置在實際應用中都取得了積極效果，對力學計量工作產生了積極的推動作用，滿足了力學計量的實際需要。隨著力學計量技術的不斷發展，力學計量技術標準裝置也不斷升級，其發展趨勢主要體現在以下幾個方面。

3.1 力學計量技術標準裝置朝著自動化方向發展

隨著自動化技術的快速發展及應用，自動化技術在力學計量技術標準裝置上的應用逐步取得了成效。目前，基于自動控制技術的力學計量技術標準裝置在力學檢測中得到了重要應用，并提高了檢測精度，對滿足力學計量需要和提高力學計量效果起到了重要的推動作用。為此，我們應認識到自動化技術對力學計量技術標準裝置的促進。

從目前力學計量技術標準裝置來看，在力學計量技術標準裝置中應用自動化技術不但是標準裝置自身的需求，同時也是自動化技術發展到一定程度的具體表現。通過應用自動化控制系統，力學計量技術標準裝置不但在控制效果上有所提升，同時在計量結果上也比較準確，對解決力學計量技術標準裝置的測量準確性問題具有重要作用。因此，我們應認識到自動化技術對力學計量技術標準裝置的促進，并在力學計量技術標準裝置開發和應用中認識到自動化技術的作用，最終做好自動化技術的應用，提高力學計量技術標準裝置的應用效果。

3.2 力學計量技術標準裝置在動態力研究上逐步深入

在力學計量過程中，動態力研究歷來是重要的研究方向。隨著力學計量手段的增多，以及力學計量裝置功能的完善，在動態力研究上也獲得了更多的支持，最終使力學計量技術標準裝置在動態力研究上逐步深入，滿足了力學計量技術標準裝置的發展需要，提高了力學計量技術標準裝置的發展質量。

在具體的力學計量過程中，除了需要對靜態力進行計量之外，還需要對動態力進行計量。但是考慮到動態力的計量難度，以及現有標準裝置在動態力計量方面的局限，探索出一種新的計量動態力的方式尤為必要。基于這一現實需要，力學計量技術標準裝置將會在未來的發展中在動態里研究上逐步深入，并最終探索出一種行之有效的計量動態力的方式，滿足動態力的計量需要，達到提高動態力計量效果的目的。因此，在未來發展中，力學計量技術標準裝置將在動態力研究上逐步深入，并最終取得積極效果，實現對動態力的有效計量。

3.3 力學計量技術標準裝置在極值力研究上更加深入

隨著力學計量技術標準裝置功能的增多，以及自動化技術的應用，力學計量技術標準裝置在測量精度和測量準確性上面都有大幅提高。這種功能的增強給了極值力研究以有力的支持，使得極值力的研究得到了有效開展，并保證了極值力研究取得了積極效果。從目前的研究方向來看，大力值（10MN以上）和微小力值（1N以下）標準測力機的研制，是今后力值計量的一個重要發展方向。

4 結束語

通過文章的分析可知，力學計量技術標準裝置作為力學計量的重要裝置，無論是從技術含量還是從實際應用上，都對力學計量有著重要影響。基于力學計量技術標準裝置的重要性，認真分析力學計量的概念，并深入分析力學計量技術標準裝置的發展現狀及發展趨勢，對做好力學計量工作和促進力學計量工作發展具有重要作用。為此，我們應立足力學計量技術標準裝置應用實際，做好其現狀和發展趨勢的研究，滿足力學計量的實際需要，推動力學計量工作快速發展。

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