力学计量仪器检定过程中需要注意的问题及改善措施分析
2023-03-09张晓东徐俊豪
张晓东,徐俊豪
(张家港市检验检测中心,江苏 张家港 215600)
力学是计量技术发展最早的学科之一,其主要检测内容是测量力值、质量、振动、压力和流量,对国家的经济发展起到了很大的促进作用。其原理是以牛顿力学为基础的。在世界范围内,质量是一个最基本的物理量,同时也是一个基本单位,其他力学单位为导出单位。在过去的数十年里,力学计量已逐步发展成为一种较为完整的计量系统。特别是近年来,由于科学技术的进步,力学计量发生了根本变化。在力学计量工作中应用现代技术,可以有效提高计量精度,减少人工操作,降低计量误差。但应注意的是,力学计量仪器检定时必须遵循一致性的原则。
1 力学计量
计量是一种单位的整合和量值准确可靠的工作。计量对产品质量起着关键作用,是对产品制造工艺参数进行严格的监控,以保证加工质量的有效措施;计量也是一种有效节约能源的方法;同时,计量也能防止双方之间出现交易争端。
2 力学计量仪器检定应注意问题
2.1 检验仪器未规范化应用
力学计量仪器检定工作必须保证力学计量仪器的结构与运行的标准化。力学计量仪器的检定,应采用相应的检定仪器,并针对计量单位进行相应的实物检验,并与有关的技术参数进行比较,直到检验的结论达到了规定的要求,力学计量仪器方可正式投入使用。在实际使用中,由于个体和设备的原因造成的偏差会对检定的精度产生很大影响,因此要特别注意不同偏差引起的检定精度问题。
2.2 力学计量仪器计量方法
缺少一致性在所有的运算过程中,为了保证精确地运算,对数据进行的统计,应重复、多次计算,求平均值。这一反复核算的方式,可以避免出现任意误差的情况。力学计量仪器校准中的分项检定是一种需要进行严密检测的方法,不断地进行检定,以达到最终的结果。然而,在力学计量仪器的检定实践中,还没有使用多次核算的方式,仅根据单一的检定结果进行最后的判断,因而不能保证其精确度和可靠性。
2.3 注意检定工作的细节化处理
力学计量仪器检定工作人员需要具有高度的责任心,其工作规范和工作要求十分严格。所以,在实施检定时,要按照检定程序,加强对检定过程中的细节工作,保证校验结果的准确性。对检验中发现的问题进行及时分析和解决,以保证检定程序和检定结果的正确性。例如,想要检定天平计量的准确度,不仅要检验天平的计价信号、外观,还要检验天平的预热、校准、清零等各项操作,以免因操作不当或不恰当造成计量结果出现误差,影响结果的准确性。如果在检定过程中发现存在舞弊现象,应立即上报给上级管理人员,并对错误的操作进行修正,确保检定结果的正确、有效。
3 解决力学计量仪器检定问题的措施
3.1 保证检定仪器的标准化应用
为了保证计量仪器检定结果的准确性,必须加强对检定设备的选择,统一计量方法是非常关键的一种手段。到目前为止,现有的力学计量体系属于中国独有的计量体系,而物理与机械的计量则采用了世界范围内的统一的计量体系。因此,要与世界标准相适应,应大力推进我国对于力学计量仪器的检定标准改革,以达到与国际接轨的目的,为进一步完善我国力学计量仪器的检定工作提供科学依据。检验人员在检定工作中要加强各类仪器的运用能力,认真对检定工作中使用的各种仪表进行仔细检查及处理,以保证检定结果的正确性。
3.2 实施统一的计量方法
力学计量仪器的检定工作比较复杂,并且具有重要性,承担计量仪器检验工作的主管单位应具备相应的国家认可资格。要确保检定结果的准确性和规范性,对检定的结果进行检查,发现问题后应立即纠正,并及时进行处置,以保证校准的精度和校准工作的规范化。
综合国内各类力学计量仪器的检定方法和技术,建立统一的计量方法体系,减少人为误差和方式误差,从而实现力学计量仪检定结果的标准化、统一化和整体化。在这种情况下,该方法在实践中的应用效果和反复应用效果均有很大改善。
质量计量法:质量计量的目标是为计量材料的质量提供衡量的标准。质量计量法是从度量衡的“衡”发展而来,它所采用的计量仪器有:砝码、天平、秤、各类衡器等。只有能够测定计量目标的质量或者能够对产品的制造过程进行监控的仪器,才会被称为衡器。在质量计量方法中,通常将计量准确率大于1/10 000的标准的秤称为“天平”。
密度计量法:在一个空间体系中,密度是物体质量与体积的比率,用P来表示。在明确密度计量方法之后,可用 kgL表示,即物质的质量或数量的浓度。而质量密度则用每立方摩尔来表示,也就是,物质和混合物的体积比率。
力值计量法:力是物体间交互作用的结果,力包括大小、方向和作用的位置三个基本要素。建立力值计量法可以保证砝码等重力数值的可靠性和精确性。现行的工程单元法计算的内力值单位是 kg/N,1 kg/N=9.806 65。
容量计量法:本质上是测量不同的流体(液体或气体)体积的一种测量方法。在国际上,容量的计量单位是m3,L等也是比较常见的。在确定了容积计量法之后,将容积计量仪划分为一、二级不同的测量装置和工作测量装置,其中容量计量法的一个目标是增加量筒、量杯等测量装置的容量的准确度。
流量计量法:根据流体范围的大小,可将流量计量的范围加以适当分类,一般可分成三大类型:气体流量计量、油流量计量、水流量计量。在计量过程中,不能交换流动介质,但不同的流动介质的计量方法却是一致的。目前流量计量技术的发展主要有两种:动态流量计量与介质流量计量,极端流量值基准的开发。
振动计量法:包含速度、位移、频率、加速度等方面的概述,计量结果的精度与振动试验的好坏有很大的关系。在目前的阶段中,由于研发和采用了先进的、高精度的校准技术,所以在实际工作中,标定精度越来越高。机械测量仪表的校准工作比较复杂,使得振动校验的结果朝着精确化的方向发展。因为力学检定仪器检定工作的复杂性和重要性,相关主管单位必须具有相应的资质证书。在检定过程中,必须对检定过程进行严密检验,以确保检定结果的正确性和规范性。一旦在检定中查出问题,要求检定单位立即进行纠正,同时,对出现的严重问题进行相应处置,确保检定工作的规范化和检定结果的正确性。
3.3 采用适当的检定方法,注重对细节部分的检验
3.3.1 精细化检定方法
为了使计量仪器的准确性得到切实提高,就需要根据实际的需要,采取恰当的检测方法,并强化对计量仪器的细节检测。相关检定工作人员需要对检定工作有一定的工作经历,能够根据具体检定需要和需要检定的仪器来制订具体的检定方案,并对实际操作进行相应的修改,使出现误差的情况呈现最小化。因此,在进行检定前,操作人员要对每一台测试仪器进行检验,观察是否有损坏,是否能够正常工作,再选择适当的检定方式。
我国力学计量仪器检定工作,一般采取两种方法:整体检定和单元检定。
整体检定是检定中最基本的检定方式,其内容主要有检定基准计量、检定器具计量等。检定时应明确检定数据与实际数据的偏差,并做好偏差值的纪录。经过多次试验后,计量仪表必须校正。该方法具有简便、易于实现,通过反复测量,可以获得较为准确的计量结果,这是目前我国确定计量精度的常用方法。然而,这种方式也有一些缺点,那就是当检定仪器不符合标准时,其误差值就会难以确定。例如,如果检定的仪器没有达到质量标准,检定人员仍采用整体检定方法进行检定,将对检定的结果产生直接影响。而且,这些误差都不是因为操作问题造成的,所以很难发现问题的根本原因。在实际工作中,的确有个别检定人员不懂得灵活使用检定方法,从而造成最后的检定结果误差较大。
单元检定,主要是将整体校定单位分成若干个小单元,接着对各个小单元进行校验,对比和分析校验的效果,发现影响校验的主要原因,最后按照校验小单元的误差进行计算,确定仪器的质量是否符合相关标准。尽管该方法比较烦琐,但其检定的结果比整体检定的结果更加规范。在实践中,通过将两种方法结合起来,可以有效提高计量仪器和测量结果的精确度,从而保证了力学计量仪器的提升,确保力学计量工作的有效性。比如,在对力学计量仪器进行校准时,采用静、动两种检定方式。动态检定就是通过对仪器自身各个部件的功能进行调试和复原,以实现校验。静态检定是指将仪器作为一个完整的系统,对其工作性能进行比较和分析,以确保检验结果的精度。
3.3.2 加大细节检定
必须重视对仪器中的零部件的检定,在使用检定仪器时,经常会遇到一些问题,使检测的结果发生偏离,给检测工作带来负面影响。所以,在进行检定工作时,相关工作人员必须定期对仪器进行检查、更换。
比如,在检定内燃机抽气泵的密封性时,要将大量的水注入到标定装置中,需要注意注入的水需要高于标定装置的三分之二,并将抽气橡胶管夹紧,保持封闭状态,然后将橡胶管和医疗注射器连接到防水阀的入口,并且将蓄水器的进口进行封闭。将仪器颠倒,随后使用注射器吸出空气,如果气体泄漏,标定装置的上部(因为颠倒,上部有水分)会有气泡进入。然后将装置竖直放置,把水考克关紧,用注射器从抽气孔吸出空气。若有气体泄露,则校准装置下侧及防水考克均会出现气泡,若无气体泄露,则表示设备密封性能优良。在检测发动机的感测器时,采用2 856 K色温灯泡的发光源与硒化或硅光电元件构成。另外,2 856 K色温灯泡和光电器件的位置的相关性对其检测精度有较大的影响,但是在检定过程中经常被忽略。
例如,压力表在工作一段时间以后,一旦更换新的工作环境,机芯就会变形磨损,从而导致压力表的精度下降。所以,在这个时候,应该加强对压力计进行综合检定,以保证仪表的准确性,防止测量结果出现失真的情况。第一,将压力表的各个部件进行及时清洗,清理里面的杂质和污垢,并将压力表中的各个磨损部件进行替换,保证压力表的正常工作状态;第二,按安装位置的差异来决定压力表的实际检定期限,比如压力表安装在压力检测点处,压力表的检定期限应设定为六个月以内。若对监测仪器的需求较大,比如环境监测、安全生产等,那么,就必须减少对仪器的检定周期;第三,当测量点的介质变化较大,仪器频繁应用,需要改善有关精度的要求,并应视实际情况,减少检定时间,并定期更换内部零件。
通过对螺钉进行控制的方式,可以使实际检定工作减少出现偏差。力学计量仪器的压力仪表,一般情况下都是表面上看起来处于正常状态,但因为显示数值的原因,往往会出现“超差”的情况。因此,在仪器检定过程中,有关部门要加强对压力表的检定工作,一旦发现问题,就可以通过调整螺钉的方式进行解决。比如,在压力表的指示针为0的情况下,要进行快速地处理。若压力表的偏差超出标准值,则工作人员应采用反时针方式加大拉杆与齿轮之间的角度,使误差可以进行调节。不过,若上述各项措施都已经使用,仍出现偏差超过标准值,则需重新安装指针,避免出现误差。
4 结语
力学计量仪器的精确度是力学计量领域的一个重要课题,其复杂多变的特点,使力学计量仪器的检定工作更加复杂、严谨。在实际操作中,对操作人员的业务能力、操作水平、操作规范等提出了一些具体的标准,要能严格遵守国家规定的检验程序。力学计量仪器检定的技术规程,必须由国家有关单位审批,对各种操作程序的规定也十分苛刻,所以在实践中,要保证检定结果的准确性,应依据有关的检定仪器选用适当的检定手段。