浅析力学计量技术标准装置的发展现状

曹志远

【摘 要】力学计量技术已被广泛应用于各个领域。随着技术的不断发展，力学计量技术的标准也在不断提高。新时期，越来越多的先进技术与力学计量技术有效结合，实现了力学计量的高标准、高效率，有效地促进了力学计量技术的进步和发展。

【关键词】力学计量技术;标准装置

引言

力学计量技术是测量领域发展中的一种重要测量技术，它主要用力学方法测量物体的具体参数，力学计量技术在我国经济发展中也发挥着重要作用。随着时代的发展和进步，对力学计量的技术要求越来越严格，因此，有必要重视水下力学计量技术标准装置的平举。经过长期的发展，力学计量技术标准装置种类繁多，而力学计量技术标准装置的发展现状是本文的主要内容。

1力学计量技术标准装置的发展现状

1.1静重式标准机

静重标准机主要利用特定的数据权功率作为标准力值，然后通过相应的机构或编程实现测力仪中的力值。这种装置主要利用静态重力基础来达到提高测量精度和稳定性的目的，可以降低重力检测的难度，保证重力检测的顺利进行也是静态称重标准机的一个重要优势。静重标准机主要通过直接加载来增加负载，故又称为直接加载标准机。该装置的力值是不确定的，其不确定度取决于重量质量的不确定度、装置安装现场的重力加速度和重量气密性测量的不确定度。同时，其测量性能也与装置的结构和稳定性相一致，测力值的不确定度高达1×10-5。

1.2杠杆式标准机

杠杆式标准机又称杠杆式标准测力机。它主要是通过单级或复合式不等臂杠杆系统来放大已知的重量重力，得到标准力值，并将其稳定地应用于验证过的测力仪中。杠杆式标准机的工作方式主要是利用杠杆原理检测机械量，设置标准杠杆，实现机械量检测的目的。在该装置的实际应用中，检测方法相对简单，实际检测也相对容易实现。但由于杠杆原理的限制，該装置的检测精度相对较低。与静态重力标准机相比，这种杠杆标准机在许多领域得到了更广泛的应用。

1.3液压式标准机

液压标准机的工作原理是帕斯卡原理。通过两个不等面积的非机械摩擦副，将已知重量的重力放大，得到标准力值，并稳定地应用于验证力测量仪中。这种测量检测的应用价值非常灵活，可以根据需要设置规定值。常用值有2Mn和5MN，最大限值达到20mn。在杠杆式标准机和静重式标准机中，其应用受到各自方法的限制，而液压式标准机更能满足实际需要，通过压力测量，其应用范围更为广泛。在液压标准机的应用中，压力测量是力学计量的关键。通过压力测量，有效地提高了力学计量的精度和可靠性，这是力学计量广泛应用的主要原因。

1.4弹簧式标准机

弹簧式标准机的原理主要是弹性敏感元件在压力作用下的弹性变形，然后通过传动放大机构有效地显示测量压力。装置的弹性元件直接影响装置的压力范围和不确定度。其弹性元件一般有膜片式、弹簧式和波纹管式。装置的不确定度通常为1.3×10-1。

1.5传感式标准机

传感器式标准机是一种新型的力学计量标准装置，主要通过力传感器的标定方法来实现测量。常用的传感器类型包括正弦力法。这种方法需要在振动台上借助相应的振动台设置被测传感器，并在传感器上安装质量块。当正弦运动发生时，以牛顿第二定律为参考，按F=ma的公式计算，a代表加速度，只需调整振动频率，就可以求解不同频率下的正弦力，虽然应用正弦力法有显著的测量效果，但是它也有明显的局限性，如果测力值不在测量范围内，会有一定的误差，因此该方法的应用需要关注校准的不确定度。

1.6叠加式标准机

叠加标准机的测量方法主要采用相对比较的测量形式，与其他绝对测量方法有很大不同。应选择一组较高标准的测量仪器作为标准，并找到合适的装置，测力仪应与检验测力仪串联或堆放。在施加荷载时，应采用液压和机械方法进行，然后对其进行数据比较和测量。我国现有500kN和1MN堆垛标准机，力值较大。该仪器测力值的不准确性与仪器特定的串联方式、堆叠方式、特定的性能指标及安装质量密切相关。力值的误差为3×10-4。由于该仪器的复杂性和不确定性，其使用也受到限制，需要加以简化和改进。

2力学计量技术标准装置的发展趋势

2.1自动化

新时期，信息技术水平也在不断提高，这也为力学计量技术标准装置的发展提供了良好的条件。力学计量技术标准装置正逐步向自动化方向发展。经过不断的探索和研究，该装置的自动化有效地提高了检测的可靠性，减少了装置检测的工作量，因此，自动化有效地促进了力学计量标准装置的现代化发展，提高了装置的精度和适应性，同时，也实现了生产力的解放，这是未来研究的方向和内容。

2.2动态化

动态研究是力学计量学发展的重要内容。随着力学计量技术的不断发展，力学计量技术的标准装置得到了改进和优化，动态研究逐渐受到重视，力学计量的静态测量具有很大的应用局限性，不能适应新时代发展的需要。在目前力学计量的发展中，其动态测量的研究还不够深入，在力学计量装置中的应用还不成熟，还需要继续加强其动态测量的研究，以提高其测量的实用性。

2.3传感技术和激光技术的应用

在力学计量技术标准设备的研制中，需要将其与传感器技术和激光技术有效地结合起来，实现两者优势的统一，从而更好地提高其性能。借助计算机技术、多普勒效应、压阻原理、电效应等，利用计算机技术的优势，可以产生新的传感元件，有效提高力学计量技术标准装置的精度。将激光技术与正弦逼近技术相结合，可以更好地处理和改善采集到的信号，提高标定的精度，减小标定误差。

结束语

综上所述，力学计量技术标准装置是力学计量中的重要设备。在新的时代环境下，力学计量技术标准装置也在不断的发展，并逐渐产生了许多满足各种测量需要的装置类型。为了促进其更好的应用，还必须把握仪器不断改进和完善的发展方向这也是力学计量发展中的关键研究内容。

参考文献：

[1]袁强.力学计量标准装置的应用现状及未来展望[J].计测技术.2017（S1）

[2]宁华丽.力学计量技术标准装置的现状分析与发展趋势[J].化工管理.2017（32）

（作者单位：国网蒙东供电服务监管与支持中心）