力学计量技术标准装置的现状及发展趋势

朱咏梅　高东升

摘 要：在计量技术应用过程中，力学计量技术标准装置作为一种重要的计量装置，在实际应用和发展中取得了积极效果。基于力学计量技术标准装置的重要性，以及力学计量技术标准装置的特殊性和专业性，正确分析力学计量技术标准装置的应用现状和发展趋势，对掌握力学计量技术标准装置的特点和做好力学技术技术标准装置的应用具有重要作用。只有认识到这一点，才能加深对力学计量技术标准装置的理解，进而正确分析其应用和发展趋势。

关键词：力学计量技术；标准装置；现状及发展趋势

前言

从目前计量技术发展来看，力学计量技术标准装置作为力学计量的重要装置，无论是从技术含量还是从实际应用上，都对力学计量有着重要影响。基于力学计量技术标准装置的重要性，认真分析力学计量的概念，并深入分析力学计量技术标准装置的发展现状及发展趋势，对做好力学计量工作和促进力学计量工作发展具有重要作用。为此，我们应立足力学计量技术标准装置应用实际，做好其现状和发展趋势的研究，满足力学计量的实际需要，推动力学计量工作快速发展。

1 力学计量的主要概念

作为力值的传递标准，在上世纪70年代以前，主要采用水银箱式和百分表式测力仪，准确度低。随着科学技术的快速发展，一大批力基标准装置相继建立。目前，力基标准装置的主要结构形式有静重式、杠杆式、液压式和叠加式。我国在20世纪70年代末建立起了1MN以下的力基标准装置，随后又建立起了5MN、20MN和30MN力基、标准装置，并制定了相应的检定规程，完善了力值的量传体系。基于力学计量的特殊性，在力学计量中，标准装置成为了力学计量的重要工具，对满足力学计量需要和提高力学计量的准确性具有重要作用。为了满足力学计量的实际需要，力学计量技术标准装置也得到了全面的发展，并根据具体应用场所的不同，演变成各个具有专有属性的技术标准装置。因此，明确力学计量的概念，对做好力学计量技术标准装置的现状及发展趋势研究具有重要意义。基于这一认识，加强力学计量概念的分析，对推动力学技术标准装置的发展有着重要的促进作用。

2 力学计量技术标准装置的发展现状

从目前力学计量技术标准装置的应用来看，标准装置是力学计量的重要工具，对提高力学计量的准确性具有重要作用。结合力学计量技术标准装置的发展，其种类主要可以归纳为以下几种。

2.1 静重式力基、标准机

静重式力基、标准机或静重式基、标准测力机，均以已知砝码的重力直接作为基、标准力值，通过适当的机构和程序平稳地施加到被检定的测力仪上。

在力学计量技术标准装置发展过中，静重式力基、标准机是一种重要的标准装置，其主要应用了静重式力基，提高了重力检测效果，降低了重力检测难度，对满足重力检测需要和做好重力检测工作具有重要的促进作用。

从目前力学计量技术标准装置的发展来看，在测量静力过程中，为了提高静力测量的整体效果，并提高静力测量的准确性，静重力基标准机有了用武之地。结合静力测量实际，静重力基标准机对静力测量和静力标定具有重要作用。为此，明确静重力基标准机的作用和应用过程，对提高静力测量效果具有重要意义。同时，明确静重力基标准机也有利于提高静力标准装置应用效果的作用。对此，我们应有正确认识，并重视静重力基标准机的应用，满足静力测量的实际需要。

2.2 杠杆式力标准机

杠杆式力标准机或杠杆式标准测力机，利用不等臂杠杆系统（单级或复式），将已知砝码的重力放大而得到标准力值，平稳地施加到被检定的测力仪上。

所谓杠杆式力标准机，其主要方式是利用杠杆原理进行力学数值检测，通过设置标准杠杆，达到检测力学数值的目的。从实际应用来看，这种检测方法操作简单，在实际检测中容易实现。但是受到杠杆原理的限制，其检测精度较低。

相对于静重力标准机，杠杆式力标准机在应用场合和应用范围上比静重力式标准机要广泛一些。同时，在具体操作中，杠杆式力标准机器由于操作简单并且适用环境较为广泛，在实际力学测定中得到了重要应用，成为了力学计量的重要装置，对提高力学计量的准确性和有效性起到了重要的促进作用。虽然杠杆式力标准机也存在一定的缺点，例如容易受到杠杆原理限制和检测精度低等缺点，但是该标准机在实际力学计量中仍然得到了重要应用，对力学计量标准装置的发展起到了重要的推动作用。

2.3 液压式力基、标准机

液压式力基、标准机或液压式基、标准测力机，以帕斯卡原理为基础，通过两个面积不等的无机械摩擦的缸塞副，将已知砝码的重力放大而得到基、标准力值，平稳地施加到被检定的测力仪上。

在检测压力过程中，上述两种力学计量标准装置往往不能满足实际需求，为了实现压力检测的目的，液压式力基、标准机得到了重要应用，并在实际压力检测中取得了积极效果。从其应用范围来看，液压式力基、标准机解决了压力检测问题。

从力学计量的实际开展过程来看，压力的测量是力学计量的重要内容。为了保证压力测量在准确性上满足实际需要，采用静重力计量标准装置和杠杆式计量标准装置难以达到预期目标。在这一现实需求下，液压式标准机得到了应用和发展，并逐渐成为测量压力的主要力学计量方式。结合压力计量现状，液压式力学计量装置是计量压力的重要工具，对提高压力计量准确性和满足压力计量需要具有重要作用。为此，只有对液压式计量标准装置的优点和应用引起足够的重视，才能保证液压式力基标准机得到有效应用。

2.4 叠加式力标准机

这种力标准机与前述三种测力机不同，它不是采用绝对测量方法，而是采用相对比较测量方法，是用一个（组）标准较高的测力仪作为标准，通过适当的机构，与被检定的测力仪串联（叠置）后，以液压方式或机械方式施加负荷，进行比较测量，用以确定被检测力仪的计量特性。其力值不确定度主要取决于标准测力仪的性能指标、被检测力仪的串联方式、安装质量以及加荷机构的性能等。国内已有最大力值为500kN和1MN的叠加式力标准机，其力值不确定度一般可达到3×10-4。从力学计量过程来看，叠加式力标准机也得到了重要应用，成为了力學计量技术标准装置的重要一种。根据实际力学计量技术标准装置的应用状况来看，叠加式力标准机在测量多种力叠加在一起的情况时作用突出。因此，在测量多种叠加力时，需要用到叠加式力标准机。

3 力学计量技术标准装置的发展趋势

通过对力学计量技术标准装置发展现状的分析，现有的几种力学计量技术标准装置在实际应用中都取得了积极效果，对力学计量工作产生了积极的推动作用，满足了力学计量的实际需要。随着力学计量技术的不断发展，力学计量技术标准装置也不断升级，其发展趋势主要体现在以下几个方面。

3.1 力学计量技术标准装置朝着自动化方向发展

随着自动化技术的快速发展及应用，自动化技术在力学计量技术标准装置上的应用逐步取得了成效。目前，基于自动控制技术的力学计量技术标准装置在力学检测中得到了重要应用，并提高了检测精度，对满足力学计量需要和提高力学计量效果起到了重要的推动作用。为此，我们应认识到自动化技术对力学计量技术标准装置的促进。

从目前力学计量技术标准装置来看，在力学计量技术标准装置中应用自动化技术不但是标准装置自身的需求，同时也是自动化技术发展到一定程度的具体表现。通过应用自动化控制系统，力学计量技术标准装置不但在控制效果上有所提升，同时在计量结果上也比较准确，对解决力学计量技术标准装置的测量准确性问题具有重要作用。因此，我们应认识到自动化技术对力学计量技术标准装置的促进，并在力学计量技术标准装置开发和应用中认识到自动化技术的作用，最终做好自动化技术的应用，提高力学计量技术标准装置的应用效果。

3.2 力学计量技术标准装置在动态力研究上逐步深入

在力学计量过程中，动态力研究历来是重要的研究方向。随着力学计量手段的增多，以及力学计量装置功能的完善，在动态力研究上也获得了更多的支持，最终使力学计量技术标准装置在动态力研究上逐步深入，满足了力学计量技术标准装置的发展需要，提高了力学计量技术标准装置的发展质量。

在具体的力学计量过程中，除了需要对静态力进行计量之外，还需要对动态力进行计量。但是考虑到动态力的计量难度，以及现有标准装置在动态力计量方面的局限，探索出一种新的计量动态力的方式尤为必要。基于这一现实需要，力学计量技术标准装置将会在未来的发展中在动态里研究上逐步深入，并最终探索出一种行之有效的计量动态力的方式，满足动态力的计量需要，达到提高动态力计量效果的目的。因此，在未来发展中，力学计量技术标准装置将在动态力研究上逐步深入，并最终取得积极效果，实现对动态力的有效计量。

3.3 力学计量技术标准装置在极值力研究上更加深入

随着力学计量技术标准装置功能的增多，以及自动化技术的应用，力学计量技术标准装置在测量精度和测量准确性上面都有大幅提高。这种功能的增强给了极值力研究以有力的支持，使得极值力的研究得到了有效开展，并保证了极值力研究取得了积极效果。从目前的研究方向来看，大力值（10MN以上）和微小力值（1N以下）标准测力机的研制，是今后力值计量的一个重要发展方向。

4 结束语

通过文章的分析可知，力学计量技术标准装置作为力学计量的重要装置，无论是从技术含量还是从实际应用上，都对力学计量有着重要影响。基于力学计量技术标准装置的重要性，认真分析力学计量的概念，并深入分析力学计量技术标准装置的发展现状及发展趋势，对做好力学计量工作和促进力学计量工作发展具有重要作用。为此，我们应立足力学计量技术标准装置应用实际，做好其现状和發展趋势的研究，满足力学计量的实际需要，推动力学计量工作快速发展。

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