淺析力學計量技術標準裝置的發展現狀

曹志遠

【摘?要】力學計量技術已被廣泛應用于各個領域。隨著技術的不斷發展，力學計量技術的標準也在不斷提高。新時期，越來越多的先進技術與力學計量技術有效結合，實現了力學計量的高標準、高效率，有效地促進了力學計量技術的進步和發展。

【關鍵詞】力學計量技術;標準裝置

引言

力學計量技術是測量領域發展中的一種重要測量技術，它主要用力學方法測量物體的具體參數，力學計量技術在我國經濟發展中也發揮著重要作用。隨著時代的發展和進步，對力學計量的技術要求越來越嚴格，因此，有必要重視水下力學計量技術標準裝置的平舉。經過長期的發展，力學計量技術標準裝置種類繁多，而力學計量技術標準裝置的發展現狀是本文的主要內容。

1力學計量技術標準裝置的發展現狀

1.1靜重式標準機

靜重標準機主要利用特定的數據權功率作為標準力值，然后通過相應的機構或編程實現測力儀中的力值。這種裝置主要利用靜態重力基礎來達到提高測量精度和穩定性的目的，可以降低重力檢測的難度，保證重力檢測的順利進行也是靜態稱重標準機的一個重要優勢。靜重標準機主要通過直接加載來增加負載，故又稱為直接加載標準機。該裝置的力值是不確定的，其不確定度取決于重量質量的不確定度、裝置安裝現場的重力加速度和重量氣密性測量的不確定度。同時，其測量性能也與裝置的結構和穩定性相一致，測力值的不確定度高達1×10-5。

1.2杠桿式標準機

杠桿式標準機又稱杠桿式標準測力機。它主要是通過單級或復合式不等臂杠桿系統來放大已知的重量重力，得到標準力值，并將其穩定地應用于驗證過的測力儀中。杠桿式標準機的工作方式主要是利用杠桿原理檢測機械量，設置標準杠桿，實現機械量檢測的目的。在該裝置的實際應用中，檢測方法相對簡單，實際檢測也相對容易實現。但由于杠桿原理的限制，該裝置的檢測精度相對較低。與靜態重力標準機相比，這種杠桿標準機在許多領域得到了更廣泛的應用。

1.3液壓式標準機

液壓標準機的工作原理是帕斯卡原理。通過兩個不等面積的非機械摩擦副，將已知重量的重力放大，得到標準力值，并穩定地應用于驗證力測量儀中。這種測量檢測的應用價值非常靈活，可以根據需要設置規定值。常用值有2Mn和5MN，最大限值達到20mn。在杠桿式標準機和靜重式標準機中，其應用受到各自方法的限制，而液壓式標準機更能滿足實際需要，通過壓力測量，其應用范圍更為廣泛。在液壓標準機的應用中，壓力測量是力學計量的關鍵。通過壓力測量，有效地提高了力學計量的精度和可靠性，這是力學計量廣泛應用的主要原因。

1.4彈簧式標準機

彈簧式標準機的原理主要是彈性敏感元件在壓力作用下的彈性變形，然后通過傳動放大機構有效地顯示測量壓力。裝置的彈性元件直接影響裝置的壓力范圍和不確定度。其彈性元件一般有膜片式、彈簧式和波紋管式。裝置的不確定度通常為1.3×10-1。

1.5傳感式標準機

傳感器式標準機是一種新型的力學計量標準裝置，主要通過力傳感器的標定方法來實現測量。常用的傳感器類型包括正弦力法。這種方法需要在振動臺上借助相應的振動臺設置被測傳感器，并在傳感器上安裝質量塊。當正弦運動發生時，以牛頓第二定律為參考，按F=ma的公式計算，a代表加速度，只需調整振動頻率，就可以求解不同頻率下的正弦力，雖然應用正弦力法有顯著的測量效果，但是它也有明顯的局限性，如果測力值不在測量范圍內，會有一定的誤差，因此該方法的應用需要關注校準的不確定度。

1.6疊加式標準機

疊加標準機的測量方法主要采用相對比較的測量形式，與其他絕對測量方法有很大不同。應選擇一組較高標準的測量儀器作為標準，并找到合適的裝置，測力儀應與檢驗測力儀串聯或堆放。在施加荷載時，應采用液壓和機械方法進行，然后對其進行數據比較和測量。我國現有500kN和1MN堆垛標準機，力值較大。該儀器測力值的不準確性與儀器特定的串聯方式、堆疊方式、特定的性能指標及安裝質量密切相關。力值的誤差為3×10-4。由于該儀器的復雜性和不確定性，其使用也受到限制，需要加以簡化和改進。

2力學計量技術標準裝置的發展趨勢

2.1自動化

新時期，信息技術水平也在不斷提高，這也為力學計量技術標準裝置的發展提供了良好的條件。力學計量技術標準裝置正逐步向自動化方向發展。經過不斷的探索和研究，該裝置的自動化有效地提高了檢測的可靠性，減少了裝置檢測的工作量，因此，自動化有效地促進了力學計量標準裝置的現代化發展，提高了裝置的精度和適應性，同時，也實現了生產力的解放，這是未來研究的方向和內容。

2.2動態化

動態研究是力學計量學發展的重要內容。隨著力學計量技術的不斷發展，力學計量技術的標準裝置得到了改進和優化，動態研究逐漸受到重視，力學計量的靜態測量具有很大的應用局限性，不能適應新時代發展的需要。在目前力學計量的發展中，其動態測量的研究還不夠深入，在力學計量裝置中的應用還不成熟，還需要繼續加強其動態測量的研究，以提高其測量的實用性。

2.3傳感技術和激光技術的應用

在力學計量技術標準設備的研制中，需要將其與傳感器技術和激光技術有效地結合起來，實現兩者優勢的統一，從而更好地提高其性能。借助計算機技術、多普勒效應、壓阻原理、電效應等，利用計算機技術的優勢，可以產生新的傳感元件，有效提高力學計量技術標準裝置的精度。將激光技術與正弦逼近技術相結合，可以更好地處理和改善采集到的信號，提高標定的精度，減小標定誤差。

結束語

綜上所述，力學計量技術標準裝置是力學計量中的重要設備。在新的時代環境下，力學計量技術標準裝置也在不斷的發展，并逐漸產生了許多滿足各種測量需要的裝置類型。為了促進其更好的應用，還必須把握儀器不斷改進和完善的發展方向這也是力學計量發展中的關鍵研究內容。

參考文獻：

[1]袁強.力學計量標準裝置的應用現狀及未來展望[J].計測技術.2017（S1）

[2]寧華麗.力學計量技術標準裝置的現狀分析與發展趨勢[J].化工管理.2017（32）

（作者單位：國網蒙東供電服務監管與支持中心）