力學計量管理與計量標準裝置現狀及發展趨勢

劉彬

【摘要】科學技術一直以來都受到人們的高度關注，計量本身的重要性就比較突出。近年來，研究人員對各種定理和定律進行了深入研究，取得了突出的成績，而且從力學計量本身的特點上看，形成完整的力學計量體系是一種必然的趨勢。力學計量在農業、工業以及國防等相關的領域都有所應用，劑量水平是影響國家科技和工業進步的重要內容。另外，計量水平也是社會發展的重要標志。

【關鍵詞】力學計量管理；力學標準裝置；現狀；發展

在力學計量工作中，進行計量管理和標準裝置是至關重要的兩個方面，可以為力學計量工作提供重要的依據。從力學計量管理方面上看，需要采用科學的技術和手段，以達到計量的目標。力學計量標準裝置的配置工作也需要專業的研究人員來完成。本文中，筆者主要對現如今的計量管理和計量標準裝置的現狀和發展趨勢進行分析，僅供參考。

一、力學計量管理

所謂的力學計量管理就是指國家的力學管理部門采用科學的手段和方法來進行計量工作，并且保證計量結果的準確性、客觀性和可靠性。

1、計量管理的作用

計量管理工作進行的最終目的就是要保證檢驗和測量結果達到標準，為計量工作提供重要的依據。計量的范圍比較廣，但是其核心就是產品的質量。第一，要對產品的相關技術指標進行檢測。在這一過程中，主要是按照國家規定的相關計量方式來進行，要將量值控制在科學的范圍內。計量結果要想實現零誤差是無法實現的，但是要將誤差范圍限制在可控的范圍內。第二，要建立健全標準的計量體系。要采用標準的計量儀器，接受法定計量機構的量值傳遞和校準。在內部需要對計量設備進行定期的檢查。對于計量工作人員的技能和操作水平都應該加強重視。在實際的工作中進行貫徹獎懲制度，發揮計量體系的作用。

2、加強力學計量裝置管理

第一，做好計量裝置管理工作是促進整個計量工作高效進行的核心與關鍵。計量確認體系主要包括計量管理，確認以及文件管理等不同的部分。其中文件管理和計量制度的管理之間存在著一定的相似性。計量確認工作就是要做好設備的校準和檢測，對于故障部位要及時維修。計量確認體系的建立就是將整個計量工作看成是一個完整性相對較強的系統。第二，操作人員要樹立溯源意識。從根本上看，溯源和量傳之間差異較大，溯源就是指通過連續的比較，使得測量結果和國家的計量基準進行連接。而量傳就是對計量器具的檢定，在計量器具的修理中，主要是將國家的相關標準融入到其中，實現量值的準確性和一致性。溯源意識從某種程度上看是一一種滿足計量標準的愿望。在做好計量工作中，工作人員的溯源意識是至關重要的，是一種提供工作效率的動力之源。

二、力值計量標準裝置現狀

從國家力值計量和傳遞工作上看，力標準機是最常見的高標準設備。從其主要的構成和形式山看，主要是以凈重、杠桿、液壓以及疊加式四種結構。

1、凈重式力標準機

這種標準機主要是利用砝碼來實現重力值的復現，然后將重力值體現在檢測儀器上。在檢測的過程中，不能受到更多的外部干擾，否則就會嚴重地影響到計量的準確度。凈重式力標準機和其他形式的力標準機相比，檢測的準確程度較高。由于力學檢測設計到的因素比較廣，還需要考慮到在檢測工作中所受到的浮力作用。具體來說，力值和砝碼的質量以及安裝地點的重力加速度之間都存在著密切的關系。除此之外，檢測人員還需要將空氣密度以及砝碼材料的密度等因素考慮到其中。由于這種檢測方式所得到的結果比較精準，因此，推廣程度比較高。這就在某種程度上提升了國家力值測量的準確性。

2、杠桿式力標準機

杠桿式力標準機采用單塊固定質量的琺碼，通過改變琺碼在主杠桿橫梁上的位置，來改變杠桿比以達到施加不同大小載荷的這一力源技術方法，進而將力值的精確控制轉化為對琺碼位置的精密控制。將已知琺碼的重力放大而得到標準力值，按順序將力值逐步加載到被檢定的測力儀上。

每次加載后，因為被檢傳感器的變形會導致杠桿連接加荷部分的一端下降，主機通過底部的變速拉平機構帶動反力架向下移動，使杠桿回復到水平狀態，同時控制系統對被測傳感器的數據進行采集。

3、液壓式力標準機

液壓式力標準機是以帕斯卡原理為基礎設計制造的作用于封閉容器中的流體上的壓力不減弱地傳遞，井垂直作用在它所接觸的所有界面上作用于封閉液體的外力，以相等的壓力向密閉液體所接觸的容器或管道的表面傳遞。因而，在液壓式力標準機的液壓系統中，作用于小面積的測力活塞上的標準琺碼的重力會在大面積的工作活塞上產生一個大的標準力值。

由于液壓式力標準機的放大比遠大杠桿式測力機，因而常用作大力值標準機但由于液壓介質自身的特性和機械摩擦，液壓系統壓力傳遞會有滯后現象因此在液壓式力標準機中快速響應指標和超調量指標是相互矛盾的，目前我國正在研究和應用自動控制來解決這一矛盾，使系統具有快速響應和無超調的特性。

4、疊加式力學計量標準裝置

這種力學測量標準裝置，其主要的機理為：通過設定出一個較高的測力儀器，采用相應的液壓或者機械方式進行力值的測量，并且分析與對比出測試儀器的性能和指標。此外，計量標準裝置的指標大小以及測量裝置的質量不對該力學計量裝置產生影響。

三、力學技術標準裝置發展趨勢

現階段，隨著新技術、新材料、新設備的快速發展，并在力學領域中得到了十分廣泛的應用，當前電子信息技術數字信息技術已經成為了力學計量標磚裝置未來主要的發展大方向，具體表現在以下幾個方面。

1、量限向兩端延伸

由于力學計量裝置的測量范圍大小常常會受到測試要求以及周圍環境的影響，因此這就對力學計量技術標準裝置中力值大小設計提出了更高的要求，設計人員要將力值計量的研究與延伸作為重點發展目標。

2、由靜態向動態發展

目前，在現行的計量裝置發展過程中，應該側重于以動態形式的力校準來進一步提高信號測定的精準度，加大對信息處理技術的應用，將其與力學標準裝置更好的融合在一起，通過對動態信號進行收集、整理和分析，從而準確判斷出動態跟蹤信號的變化情況，這也是力學標準裝置日后發展中的主要內容。

3、廣泛采用傳感技術和激光技術

相關設計人員在對力學技術標準裝置進行設計時，應該將傳感器技術與激光技術的應用優勢融入其中。通過利用壓電效應、多普勒效等原理的結合，充分發揮計算機技術的獨特有點，形成新型的傳感元器件，進一步對傳感技術進行改造與完善，從而有效提高力學技術標準裝置測試的專區惡性。其次，高效的激光技術還可以對不穩定的動態信號進行及時的調整與處理，充分保障了校準的靈敏度。同時，將力值標準裝置與計算機技術形成一個良好的視窗風格形式，這樣做的主要目的是為了避免因人為因素產生的誤差。因此，加快實現力學技術標準裝置自動化控制應該成為力學研究領域中的發展方向之一。

四、總結

隨著科學技術的飛速發展及檢測技術不斷提出新的要求，力學計量的正朝著高速化，低能耗提高檢測效率，降低檢測成本。機電液一體化機械電子液壓伺服系統相結合，具有廣泛的靈活性，響應快、控制精度高的特點。網絡化隨著計算機網絡技術的發展，自動控制從以往的集中式，句多元化分布發展，以實現檢測數據的資源共享和管理。

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