試析重力加速度對力學計量器具準確度的影響

摘 要： 本文首先對重力加速度與力學計量器具準確度之間的關系進行分析，并對力學計量的原理進行闡述，在此基礎上對重力加速度對力學計量器具準確度的影響進行分析和探討，并提出了相應的處理手段。

關鍵詞：力學； 重力加速度；準確度

1 重力的概念闡述

簡單的來講，重力就是地球上的物體受到地心的吸引力，不同的物體所受重力的大小與其本身的質量成正比關系。因此，又將物體受到重力的大小稱為重量。 重力G的計算公式為G =mg，其中，g則代表重力加速度。在日常生活中，人們經常將物體的重量與質量混淆，實際上這是兩個截然不同的概念。物體的重量并不是一成不變的，它受到緯度、海拔以及地徑等多種因素的影響。同一個物體在不同的環境下，其重量可能存在較大的差異。通常來講，物體的重力加速度與其所處的緯度成正比關系，而與其所處的海拔高度成反比關系。

2 力的測量方法分析

2.1 動力效應在力的測量中的應用

力具有動力和靜力兩種效應，其中，動力效應在力的測量中的應用又通常被成為重力平衡法，主要是通過物體已知的重力加速度來對其力值進行測定。在實際的測量過程中，通過物體已知的重力，將重力進行一定程度的放大和平衡，從而獲取物體的力值。我們常見的測力機，例如天平、杠桿式力標準機以及機械杠桿秤等，都是通過對動力效應的應用來進行力值測量的。

以杠桿式力標準測力機為例，從本質上來看，測力機就是一個放大型的不等臂天平。液壓式標準測力機同樣如此，它在對物體的力值進行測定的過程中，也是通過對已知砝碼的放大來進行對比測力。

2.2 靜力效應在力的測量中的應用

2.2.1通過彈性元件進行力的測量

通過將被測力引導到測量彈性元件上，從而造成測量彈性元件的變形，然后依據元件的變形情況，來對力值進行換算。在實際的力值測量工作中，壓力表、標準測力儀以及百分表示彈性環等儀器都是通過對這一原理的應用來進行力值測量的。

2.2.2 通過力傳感器進行力的測量

力傳感器在力值測量中的應用，主要是通過傳感器受到被測力作用之后，發生對應的物理變化，例如電容、電阻發生改變等，從而通過測量電路將力值進行表現出來。力值測量工作中常用的數字壓力表就是依據這一原理實現對物力力值進行測量的。

在運用數字壓力表對力值進行測量的過程中，壓力表首先會收到介質的壓力作用，進而將所受到的壓力傳輸到力傳感器的感壓膜片，然后將感應到的型號進行放大、V/A 轉換，CPU處理、力值顯示等一系列的處理。數字壓力表作用公式為：

在上述公式中，： P表示壓力表顯示值；F表示介質的壓力；C表示比例常數。

通過力的靜力效應對力值進行測量的過程中，非常容易受到重力加速度的影響。特別是對于我國，由于我國幅員遼闊、不同地區之間緯度跨度較大而且地質結構較為復雜。從緯度上看，我國的南北緯度之間的跨度達到了三十多度，南北緯度的重力加速度變化量達到了0. 27%，從海拔上來看，我國最高海拔與最低海拔之間相差了四千多米，產生的重力加速度變化量達到了0. 34%。這些差異的存在對于我國力學計量器具的準確度造成了重大影響，很多計量儀器在檢定的地區符合使用的精度要求，但是換一個地區就無法進行測量。因此，針對重力加速度對力學計量器具準確度的影響進行深入的分析，并采取有效對策進行處理對于提升力學計量器具的準確度有著非常重要的意義。

2.3 針對重力加速度對于力學計量器具準確度的影響以及處理方法分析

2.3.1 重力加速度對力學計量器具準確度的影響分析

（1）重力加速度對于力學計量器具準確度的影響主要體現在重力加速的變化量，如果在進行力學計量器具生產和檢定的過程中，當地的重力加速度變化量不足5×10-4，那么重力加速度對于力學計量器具的影響就可以忽略不計。

（2）如果在對力學計量器具生產和檢定的過程中，重力加速度變化量超過5×10-4，此時重力加速度造成的計量誤差已經大于計量器具的允許誤差。在這種情況下，其他地區在受到計量器具之后，必須要對器具的準確度進行重新校準。

2.3.2 處理方法分析

（1）通過對器具本身所具有的重力補償軟件的應用，來消除重力加速度對計量器具的影響。現階段，很多生產廠家在對力學計量器具進行生產的過程中，都考慮到了重力加速度對力學計量器具準確度的影響，因此一些計量器具本身就具備了重力補償軟件。生產廠家結合器具使用的地區進行針對性的調整，從而更加方便器具的使用。

（2）通過設置二進數開關的方式來進行調整。對計量器具設置一組二進數開關，并針對器具和器具使用地區的實際情況對開關的狀態進行改變，從而對重力加速度產生的誤差進行修正。

（3）通過自動標定的方式對誤差進行消除。在器具正式使用之前，首先在器具上防止標準器，然后通過相應的操作系統，來對標準器的標稱值進行獲取。

3 結語

總的來講，在力學計量器具的實際生產、檢定以及使用的過程中，都非常容易受到重力加速的影響。因此，在今后的發展過程中，必須要對重力加速對力學計量器具的影響引起高度重視，通過采取合理的措施來對重力加速度產生的誤差進行消除，從而保障力學計量器具的準確度。

參考文獻：

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[2]黃惠鵬.重力加速度對電子衡器準確度的影響[J].計量技術，2002， 36（9）：5253.

作者簡介： 陳潤鴻（1988），男，漢族，安徽淮南人，本科，助理工程師，計量檢定，淮南市計量測試檢定所。