力学计量技术标准装置的发展

力学计量技术标准装置的发展

一、力基标准的测量在我国力学计量的发展中，力学测量作为力学测量的主要形式进行了定量描述。在对力学进行测量过程中,主要对质量,流量,压力,振动等关键因子的测量。在20世纪70年代,主要以水银箱式和百分表式测量仪作为代表,准确度不高。力基标准装置主要包含静重式,液压式,杠杆式,叠加式。20世纪70年代末,我国已经初步建立了1MN以下的力基标准装置,后相继改进并实现了5MN,20NM,30MN的力基标准装置,制定相关章程与检定规程,完善了力基标准。随着科技的不断进步,力学计量技术标准装置得到了全面的发展,并且根据应用场所,发展成为具有专属性的技术标准装置。二、力学计量体系的构成在实际测量过程中,由于测量的内容不同,因此采取不同的测量方式。力学计量体系中,不同力学计量装置由不同形式的杠杆学原理,液压原理,干涉原理,弹性原理,静力学原理等构成。总结力学计量标准装置的技术发展,主要分为以下几种类别。(一)机械系统的检测杠杆式压力标准机采用的原理为杠杆原理,利用不等臂杠杆系统,在作用力的作用下装置转动,平衡时根据力矩之和为零的机理进行测量,利用已知砝码的重力将其放大而得到标准力值,平稳地施加到被检定的测量仪上。杠杆式力标准机实际运用过程中,该检测方法操作简单,适用环境广泛,在力学测定中起到了重要作用,是一种力学计量的重要装置,使力学计量准确性及有效性得以提高,完善了实验方法。但是杠杆原理和检测精密度低,限制了该标准机的使用,不准确度大约为1×10(二)静重式基标准机静重式压力机的工作原理是把已知砝码的重力直接作为基、标准力值,然后通过合适的程序与机构平稳地放置到被检定测力仪上。静重式也通常被称为直接加荷式,一些研究者称其为直接加荷式基、标准测力基。静重式力基是一种重要的标准检测装置,使用静重力基,不仅能够满足检测需求,同时也能够提高检测的准确性。静重式基标准机在静力测量和静力标定具有重要意义。不良处在于测定时,会受到空气浮力的影响。这类力值计量技术标准装置,其砝码质量的不确定性、空气密度及砝码本身密度的不确定性、安装地点重力加速度的不确定性往往会造成其测定力值的不准确性。除此之外,还与机器本身负荷、构成、砝码稳定性、被测量物质的加载方式有一定关系,不准确度为1×10(三)压力测定的应用面很液压式力基、标准机原理为帕斯卡原理,以两个面积不等的无机械摩擦的副塞缸,通过已经知道砝码的重力放大得到标准力值,并平稳地施加到检定的测力仪上。其在应用值大小应用方面很灵活,可根据需要设定规定值,其中有2MN,5MN,最大限度可达20MN。对于杠杆式压力标准机、静重式压力机,标准机的一些方法的限制,液压式力基跟能够满足实际需要,实现压力测定,应用范围广泛,液压式基、标准测力机得到了重要应用,并在实际压力测定中取得了显著效果。在实际经验看来,力学测量中压力的测量为其重要环节,因而,液压式力基、标准机为力学计量的重要装置,在其应用中提高了压力计量准确性及大幅度满足了压力计算的需求,因此,该装置应得到足够重视及发展,并对其性能进一步改善。(四)叠加式力标准机。根据力叠加式力标准机的测量方法运用了一种相对比较的测量方式,与上述的三种绝对测量方法不同,需要选择一组相对较高标准的测定仪作为标准,找到相对合适的装置,与进行检查的测力仪串联或叠质,在施加负荷时采用液压方式或者机械方式,后比较数据,进行比较测定,因而称为叠加式力标准机。在我国已有的最大力值已有500kN和1MN的叠加式力标准机。这种仪器的力值不准确性与使用的具体串联或叠加方式、仪器的具体性能指标、安装质量及加荷机构性能有着密切关系,力不准确值为3×10(五)传动放大机构该装置的原理为弹性敏感元件由于压力作用产生弹性形变量的大小,以传动的放大机构来完成对测量压力大小的显示。该装置的弹性元件对该装置测定压力的范围及不确定性大小密切相关,弹性元件通常有膜片式、波纹管式、弹簧式。该装置不确定大小通常为1.3×10三、力值计量技术的发展随着新技术与新材料的发展,数控加工技术、计算机技术、电子技术及信号处理技术在力学计量中的应用,力值计量技术发展快速,在原有的基础上取得了更大的成绩,对提高力学计量的准确性提供了重要的技术支持,扩大了力学的研究范围,使得计量装置不断满足生产与生活需要。尤其在电子信息技术以及数字信息技术在很大程度上已经成为力学技术标准装置在未来主要发展的大方向。(一)校准速度及人为误差自动化拥有视窗功能齐全的校准软件并且广泛适用于各种力标准机中,显著提高操作效率,校准速度,消除过失及人为误差。在当前所推出的力标准机均实现了自动化。但是,也应该认识到自动化发展中的不足,找出关键问题,促进自动化技术对力学计量技术标准装置的进一步发展,最终做好自动化技术在力学计量技术标准装置中广泛应用,达到高精确度,准确度。(二)力值计量研究的重点随着科学技术及现实测定需要,已有的力学计量技术标准装置中力值大小的设定已不能满足测试要求及测量环境需要,力值测量范围已经越来越广,要求越来越严格,因此,设计者们需要将力值计量的延伸及研究作为重点研究对象。(三)动态力校准的进一步深化动态力是力学计量研究的重点内容,也是研究是主要方向之一,近年来,由于计量方法不断增加和力学计量装置功能的不断完善,动态力校准的研究得到了进一步的深化。在以后的发展中,动态信号分析处理技术的应用,将会使动态力的发生机理及信号采集成逐渐为力值计量的未来研究与发展方向。由于动态力计量比较困难,同时由于目前我国动态计量设备仍然存在很大的局限性,加大动态力研究并将力学计量标准装置与动态力相结合是发展和研究的重点方向,探索出高效可行的研究方法,实现现实发展需要。(四)力学计量标准装置的准确度提高,实现了传统适当的计量响应,提高了力学计量标准装置的准确度,提高了标准装置的准确度。对于目前,我国力学技术标准装置的设计,应融入先进的传感器技术及激光技术,结合其中的优势。通过结合计算机技术,以及相应的多普勒效应及压阻原理,电效应,将力学计量标准装置的准确度提高,充分发挥计算机技术的优势,形成新型传感器元件,提高力学计量装置的精确度。利用激光技术,并采用正弦逼近技术方法,更好地对采集的信号进行处理及改进工作,使得校准比确定程度一定范围内提升,降低失误。四、应用现状及前景从力学计量技术标准装置的发展情况及现状来看