力学计量仪器检定方式及细节问题研究

尹雪，陈楠

（哈密市质量与计量检测所，新疆 哈密 839000）

力学是有关力、运动和介质（如固体、液体、气体、等离子体等），在宏观、微观下变化趋势的学科。针对力学进行研究室，通常以机械运动为主，包含物理、化学、生物运动的耦合现象。力学计量仪器是指砝码、天平、动/静态轨道衡等对目标事物的各项力学特性进行精确测量检定的仪器。若要保证检定结果的准确性，在操作过程中，必须重视各项细节，如此，检测结果才能为研究提供依据。

1 力学计量仪器检定的有关概念

1．1 力学计量仪器检定概述

对力学计量仪器进行检定，是指由法制计量部门或法定授权组织按照检定规程，根据实验，提供证明，目的在于确定测量器具的示值误差是否满足规定要求的活动。按照ISO/IEC 17025:2005《检测和校准实验室能力的通用要求》(GB/T 27025-2008检测和校准实验室能力的通用要求)，对“检定”的定义为：“通过校验提供证据来确认符合规定的要求。”其中的注意事项如下：第一，为了与计量仪器的管理相衔接，检定的目的是校验计量仪器的示值与相对应的已知量值之间的偏差，使其始终小于有关计量仪器管理的标准、规程或规范中所规定的最大允许误差。第二，根据检定的结果对计量仪器作出继续使用、进行调查、修理、降级使用或声明报废的决定。任何情况下，当检定完成时，应在计量仪器的专门记录上记载检定的情况。国际计量组织对检定给出的定义是：“查明和确认计量器具是否符合法定要求的程序，它包括检查、加标记和(或)出具检定证书。”综上所述，力学计量仪器检定是一项动态的、具备严苛标准的仪器示值标准审查工作，需要从业者谨慎对待。

1．2 对力学计量仪器进行检定的主要方法

力学计量仪器的“检定”与“校准”存在本质上的差别，所谓校准，是指“在规定条件下，为确定计量仪器或测量系统的示值或实物量具或标准物质所代表的值与相对应的被测量的已知值关系的一组操作”。换言之，“检定”工作并非根据仪器的“已知标准值”进行，而是检定人员基于仪器制造过程的各项规格，对“已知标准值”进行“确定”。与之相比，“校准”是在“已知标准值”已经存在的情况下，一切围绕此值，对仪器出现的误差进行调整。因此，对力学计量仪器进行检定时，绝不能按照“校准”的方式进行。如果仪器并没有出现故障，整体处于正常状态，则可以根据需要，对仪器整体或局部进行检定。在检定过程中，需要遵循“通过分析计量标准中的各项要求，对力学计量仪器的总体检测精度进行评定分析，对照检定结果参数”。此种检定方法效率高、精度足，如果适当增加检定次数，可以起到修正仪器偏差的作用。但需要注意的是，检定工作的前提在于力学计量仪器本身不存在质量问题，否则，检定结果参数会受到较大的影响。

2 力学计量仪器检定的细节问题研讨

2．1 力学计量仪器检定校准内容

（1）针对力学计量仪器表面完整性的检查。在力学计量仪器检定的细节问题中，首要工作在于对力学计量仪器表面的完整性（外观）进行校准。主要方式为通过对标示、数据标准、仪表指针等进行检查，依据规范要求，做好检定记录。但是，针对仪器表面完整性的检测并不仅仅停留在“表面”上，还需根据压力表等仪器部位的外形状况，对其真实性能进行精准分析，目的在于判断仪器是否出现异常情况以及其他问题。

（2）针对力学计量仪器精准度（误差）的检查。压力表示值的误差检定是力学计量仪器检定工作的另一项校准内容。其重点在于，检定人员必须严格按照刻度盘的数字要求展开工作。需要注意的是，必须不打折扣地执行规范标准步骤，此外，结合实际情况，采用加压或是降压的方式，使目标压力表表盘指针的指向“回归”正常的刻度区间内。在此过程中，加压或降压的力度必须适当，为了提升检定精度，可以采用均匀敲击压力表外壳的方式，并及时记录示值；对前后出现的数值差进行计算后，予以记录。

2．2 压力表计量检定的注意事项

压力表是指以弹性元件为敏感元件，测量并指示高于环境压力的仪表，是力学计量仪器中不可或缺的重要组件。

其主要工作原理为，通过表内的敏感元件（如波登管、膜盒、波纹管）的弹性形变，再由表内机芯的转换机构将压力形变传到之至臻，引起指针转动，显示压力。压力表经过一段时间的使用，或是进入新的环境后，机芯处会出现一些变形、磨损或是“不适应”情况，此时，压力表会产生多种误差及故障。为了使其恢复原有的精准度，避免出现量值传递失真的现象，应该在更换或调整机芯之后，进行全面的检定。首先，对其内部进行清洁，任何微小的杂物甚至灰尘，都会导致压力表各个基件的磨损，造成压力表无法正常工作，甚至是失灵、报废。其次，如果力学计量仪器安装在测压部位，则压力表的检定周期应该控制在半年内；如果设计生产安全、环境监测等方面，对检测设备具有更大的要求，则检定周期必须更短。最后，如果测压部位介质波动大、频繁使用，且对准确度的要求较高，需要进一步缩短检定周期，波纹管、波登管、膜盒等敏感元件在频繁的使用过程中，均会出现性能下降的情况，故必须定期更换此类零件。

2．3 力学计量仪器检定过程中的注意事项

（1）通过螺钉控制对误差进行调节。在很多情况下，力学计量仪器的压力表看似维持正常的运行，但示值会存在“超差”现象。面对此种情况，进行检定工作时，技术人员需要对压力表系统进行全面检测，采用调节螺钉的方式，消除误差。

（2）通过旋转逆时针对误差进行调节。检定人员需要对每个检定点的超差值进行精确分析，当指针归零时，及时矫正，使压力表系统处于正常工作状态。如果压力表的误差超过了标准范围，则检定人员应该及时旋转逆时针，使拉杆以及齿轮夹角扩大，从而达到调整误差的目的。

（3）通过重新安装指针规避误差。造成压力表超差问题的主要原因为压力表指针的精度出现问题，或是系统支撑力度不足，或是初始指向发生偏移。此时，如果按照常规检定方式进行处理，很可能无法解决问题。故可以通过重新安装指针的方式，规避误差。

2．4 提升力学计量仪器检定准确性的有效方式

力学计量仪器检定工作的目的在于保证仪器的精确程度，使其能够维持正常的工作状态，为实验过程、实际工作等提供精确的数据支撑。若要达到此目的，必须明确两项前提条件：

（1）对力学计量标准进行确认。力学几乎在各行各业都得到了广泛应用，但是，不同行业、不同领域之间，如果力学计量的标准存在“行业偏差”，缺乏统一性，则力学计量仪器的作用必将大打折扣。因此，确定力学计量标准，并使各行各业的认知水平趋于统一，如此一来，很多矛盾性的问题即可迎刃而解。若是此问题无法解决，则力学计量仪器精确程度再高，检定结果再准确，也不会为行业发展提供帮助。基于此，一方面，力学计量体系需要进一步完善，及时添加不同行业在发展过程中遇到的新问题，记录新的参数，使检定参数更具参考意义；另一方面，我国有关部门需要完善有关的法律法规，将力学计量体系通过法律的形式予以确定，使力学计量同时具备科学性和法律效益。

（2）规范计量检定过程。前文提到，针对力学计量仪器的检定工作与常规的“校准”存在极大的差别，如果检定人员缺乏足够的认知，在作业过程中按照错误的理念执行相关操作，必然会导致检定结果出现偏差。因此，检定人员必须经过专业的培训。此外，检定工作开展之前，需要向相关部门提交申请报告，获取资格后，在有关部门的统一领导下，方可进行。为了保证检定的准确性，可以适当提升检定次数，将误差控制在合理范围内或是尽量消除，只有如此，检定工作才会具备实际意义。

3 结语

力学检定是一项专业性极强的工作，涉及的仪器范围较广、复杂性较大、难度较高，要求从业者必须体系性的物理知识（尤其是力学知识）。如果不能达到此项要求，或是对有关力学原理的了解不够深入，则检定结果必然存在较大的偏差，为后续校准工作和投入使用造成干扰。面对此种情况，熟知力学计量仪器检定的相关内容，不断完善检定流程，能够从根本上保证仪器的精准度。