張中元

摘 要：簡述我國力值計量情況，研究了杠桿式力標(biāo)準(zhǔn)機、靜重式標(biāo)準(zhǔn)機、液壓式標(biāo)準(zhǔn)機和疊加式力標(biāo)準(zhǔn)機等力學(xué)計量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)裝置，以期為力學(xué)計量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)裝置的研究和應(yīng)用提供一些參考建議，推動我國力學(xué)計量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)裝置的不斷發(fā)展。

關(guān)鍵詞：力學(xué)；力值計量；質(zhì)量計量；力標(biāo)準(zhǔn)機

中圖分類號：TH71 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）06-0029-02

近年來，隨著科技的不斷發(fā)展，各種新技術(shù)和新材料不斷應(yīng)用于力學(xué)計量中，比如計算機技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)、智能化技術(shù)、光電技術(shù)、微處理技術(shù)、圖像顯示技術(shù)和自動化技術(shù)等高科技技術(shù)在我國力學(xué)計量中被廣泛應(yīng)用。同時，隨著相應(yīng)檢定規(guī)程的不斷制訂和出臺，使我國力學(xué)計量體系得到不斷完善，也使我國力學(xué)計量標(biāo)準(zhǔn)裝置更加精確，且應(yīng)用性更強，推動了我國力學(xué)計量技術(shù)的不斷發(fā)展。

1 力值計量概述

在計量學(xué)中，對物體的定量描述是通過力學(xué)測量來完成的。在力學(xué)計量測試環(huán)節(jié)中，進行計量測試的參數(shù)主要有振動、壓力、流量、質(zhì)量等。力學(xué)計量是力值的傳遞標(biāo)準(zhǔn)，20世紀(jì)以前的力值計量大多采用百分表式測力儀和水銀箱式測力儀，獲得的測量準(zhǔn)確度相對較低。近年來，隨著科技的不斷發(fā)展，計算機技術(shù)、光電技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)、微處理技術(shù)、圖像顯示技術(shù)、自動化技術(shù)和智能化技術(shù)等各類新技術(shù)應(yīng)用于力學(xué)計量中，推動了我國力學(xué)計量的發(fā)展，我國大批的量程寬、準(zhǔn)確度高的力學(xué)計量標(biāo)準(zhǔn)裝置相繼建立。目前，我國力學(xué)計量標(biāo)準(zhǔn)裝置的主要形式有杠桿式、靜重式、液壓式和疊加式。20世紀(jì)80年代初，我國建立的力學(xué)計量標(biāo)準(zhǔn)裝置均為1 MN以下的力學(xué)計量標(biāo)準(zhǔn)裝置，隨著我國力學(xué)計量技術(shù)的不斷發(fā)展，力學(xué)計量的方法得到長足發(fā)展，我國相繼建立了5 MN，20 MN和30 MN的力學(xué)計量標(biāo)準(zhǔn)裝置，同時也制訂、出臺了相應(yīng)的檢定規(guī)程，形成一個完善的力學(xué)計量體系，使計量標(biāo)準(zhǔn)裝置更加精確，應(yīng)用性也更強。

2 力學(xué)計量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)裝置現(xiàn)狀

2.1 杠桿式力標(biāo)準(zhǔn)機

杠桿式力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)進行力學(xué)計量的原理是利用不等臂杠桿系統(tǒng)，通過放大砝碼重力得到標(biāo)準(zhǔn)力值，并將標(biāo)準(zhǔn)力值平穩(wěn)地施加到被檢定的測力儀上。杠桿式力標(biāo)準(zhǔn)機在進行力學(xué)計量中復(fù)現(xiàn)的力值F的表達式為：

F=kmg（1-Pa/Pw）. （1）

在式（1）中：F——力值，N；

k——杠桿式力標(biāo)準(zhǔn)機的杠桿的放大比，即杠桿長臂與短臂長的比值；

m——砝碼質(zhì)量，g；

g——測量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?，m/s2；

Pa——空氣密度，kg/m3；

Pw——砝碼材料密度，kg/m3。

重力和杠桿比的測量不確定度決定了杠桿式標(biāo)準(zhǔn)機的力值不確定度，同時刀刃與刀承的構(gòu)造、杠桿的構(gòu)造與組合方式和杠桿式力標(biāo)準(zhǔn)機的加工質(zhì)量決定了杠桿式力標(biāo)準(zhǔn)機的性能。目前，杠桿式力標(biāo)準(zhǔn)機的力值不確定度能夠達到1×10-4.

2.2 靜重式力基、標(biāo)準(zhǔn)機

靜重式力基、標(biāo)準(zhǔn)機進行力學(xué)計量的原理是采用已知砝碼的重力直接作為力基、標(biāo)準(zhǔn)力值，并通過相關(guān)結(jié)構(gòu)和程序平穩(wěn)地將該力值施加到測力儀上。由于靜重式力基、標(biāo)準(zhǔn)機在進行力學(xué)測量時采用的是直接加荷式，因此，靜重式力基、標(biāo)準(zhǔn)機也被稱作直接加荷式基、標(biāo)準(zhǔn)測力機。靜重式力基、標(biāo)準(zhǔn)機在進行力學(xué)計量中（忽略空氣浮力）復(fù)現(xiàn)的力值F的表達式為：

F=mg（1-Pa/Pw）. （2）

砝碼質(zhì)量測量、砝碼和空氣密度測量和當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊臏y量不確定度直接影響靜重式力基、標(biāo)準(zhǔn)機的測量不確定度。同時，靜重式力基、標(biāo)準(zhǔn)機的結(jié)構(gòu)、砝碼穩(wěn)定性和負荷的加載方式對靜重式力基、標(biāo)準(zhǔn)機的測量性能有著直接影響。目前，靜重式力基、標(biāo)準(zhǔn)機的測量不確定度能夠達到1×10-5.

2.3 液壓式力基、標(biāo)準(zhǔn)機

液壓式力基、標(biāo)準(zhǔn)機進行力學(xué)計量的原理是在帕斯卡原理的基礎(chǔ)上，采用兩個不相等面積的無機械摩擦的缸塞副來放大已知砝碼的重力，從而得到標(biāo)準(zhǔn)力值，并將得到的標(biāo)準(zhǔn)力值平穩(wěn)地施加到測力儀上。液壓式力基、標(biāo)準(zhǔn)機在進行力學(xué)計量時復(fù)現(xiàn)的力值F的表達式為：

F=（W+W0+G）S1/S2+HρgS1-W1-W2 . （3）

在式（3）中：W——砝碼的重力，N；

W0——測力活塞及其吊掛的重力，N；

G——測力儀平衡重塊的重力，N；

S1——工作活塞的有效面積，m2；

S2——測力缸塞的有效面積，m2；

H——測力活塞與工作活塞底面的高度差，m；

ρ——油液密度密度，kg/m3；

W1——工作活塞和反向器的重力，N；

W2——測力儀的重力，N。

由于液壓式力基、標(biāo)準(zhǔn)機的放大比相對較大，通常情況下最大力值基、標(biāo)準(zhǔn)機，液壓式力基、標(biāo)準(zhǔn)機的最大力值分別為：20 MN、5 MN、2 MN和600 kN。目前，液壓式力基、標(biāo)準(zhǔn)機測量力值不確定度能夠達到1×10-4.

2.4 疊加式力標(biāo)準(zhǔn)機

疊加式力標(biāo)準(zhǔn)機進行計量采用的并非為絕對測量方法，其進行測量的方法為相對比較測量方法。疊加式力標(biāo)準(zhǔn)機在進行力學(xué)測量時，采用的是一組標(biāo)準(zhǔn)較高的測力儀，同時采用適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)將其與被檢定的測力儀進行疊置，通過機械方式或液壓方式來施加負荷，從而進行比較測量，確定被檢測力儀的計量特性。在疊加式力標(biāo)準(zhǔn)機進行力學(xué)計量時，標(biāo)準(zhǔn)測力儀的性能指標(biāo)、被檢測力儀的串聯(lián)方式、安裝質(zhì)量和加荷結(jié)構(gòu)的性能直接決定了疊加式力標(biāo)準(zhǔn)機的力值不確定度。目前，我國擁有的疊加式力標(biāo)準(zhǔn)機最大力值為500 kN和1 MN，同時，疊加式力標(biāo)準(zhǔn)機的力值不確定度能夠達到1×10-4.

3 結(jié)束語

我國力學(xué)計量經(jīng)過多年來的不斷發(fā)展，已經(jīng)形成了一套比較完善的力學(xué)計量體系，加上各種新技術(shù)和新材料在力學(xué)計量中的廣泛應(yīng)用，促進了我國杠桿式力標(biāo)準(zhǔn)機、靜重式標(biāo)準(zhǔn)機、液壓式標(biāo)準(zhǔn)機和疊加式力標(biāo)準(zhǔn)機等力學(xué)計量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)裝置的不斷發(fā)展，我國大批的量程寬、準(zhǔn)確度高的力學(xué)計量標(biāo)準(zhǔn)裝置相繼被研發(fā)，推動了我國力學(xué)計量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)裝置的發(fā)展。

參考文獻

[1]方劍.淺談力學(xué)計量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)裝置現(xiàn)狀[J].活力，2013，（18）：51.

[2]張平，陳俊.淺析力學(xué)計量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)裝置的發(fā)展現(xiàn)狀[J].科技資訊，2014，（2）：217-219.

[3]伍卓亮.力學(xué)計量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)裝置現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].沿海企業(yè)與科技，2009，（4）：19-20.

[4]曹彥，孟景華，尚芳，等.論計量技術(shù)人才的培養(yǎng)[J].黑龍江科學(xué)，2013，4（7）：90.

[5]甘承德.回憶計量科學(xué)技術(shù)工作者技術(shù)職稱評定和計量技術(shù)工人等級工作[J].中國計量，2010，（11）：60-61.

[6]楊青鋒.我國力值計量與質(zhì)量計量的發(fā)展綜述[J].衡器，2012，41（7）：1-5.

〔編輯：劉曉芳〕

摘 要：簡述我國力值計量情況，研究了杠桿式力標(biāo)準(zhǔn)機、靜重式標(biāo)準(zhǔn)機、液壓式標(biāo)準(zhǔn)機和疊加式力標(biāo)準(zhǔn)機等力學(xué)計量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)裝置，以期為力學(xué)計量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)裝置的研究和應(yīng)用提供一些參考建議，推動我國力學(xué)計量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)裝置的不斷發(fā)展。

關(guān)鍵詞：力學(xué)；力值計量；質(zhì)量計量；力標(biāo)準(zhǔn)機

中圖分類號：TH71 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）06-0029-02

近年來，隨著科技的不斷發(fā)展，各種新技術(shù)和新材料不斷應(yīng)用于力學(xué)計量中，比如計算機技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)、智能化技術(shù)、光電技術(shù)、微處理技術(shù)、圖像顯示技術(shù)和自動化技術(shù)等高科技技術(shù)在我國力學(xué)計量中被廣泛應(yīng)用。同時，隨著相應(yīng)檢定規(guī)程的不斷制訂和出臺，使我國力學(xué)計量體系得到不斷完善，也使我國力學(xué)計量標(biāo)準(zhǔn)裝置更加精確，且應(yīng)用性更強，推動了我國力學(xué)計量技術(shù)的不斷發(fā)展。

1 力值計量概述

在計量學(xué)中，對物體的定量描述是通過力學(xué)測量來完成的。在力學(xué)計量測試環(huán)節(jié)中，進行計量測試的參數(shù)主要有振動、壓力、流量、質(zhì)量等。力學(xué)計量是力值的傳遞標(biāo)準(zhǔn)，20世紀(jì)以前的力值計量大多采用百分表式測力儀和水銀箱式測力儀，獲得的測量準(zhǔn)確度相對較低。近年來，隨著科技的不斷發(fā)展，計算機技術(shù)、光電技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)、微處理技術(shù)、圖像顯示技術(shù)、自動化技術(shù)和智能化技術(shù)等各類新技術(shù)應(yīng)用于力學(xué)計量中，推動了我國力學(xué)計量的發(fā)展，我國大批的量程寬、準(zhǔn)確度高的力學(xué)計量標(biāo)準(zhǔn)裝置相繼建立。目前，我國力學(xué)計量標(biāo)準(zhǔn)裝置的主要形式有杠桿式、靜重式、液壓式和疊加式。20世紀(jì)80年代初，我國建立的力學(xué)計量標(biāo)準(zhǔn)裝置均為1 MN以下的力學(xué)計量標(biāo)準(zhǔn)裝置，隨著我國力學(xué)計量技術(shù)的不斷發(fā)展，力學(xué)計量的方法得到長足發(fā)展，我國相繼建立了5 MN，20 MN和30 MN的力學(xué)計量標(biāo)準(zhǔn)裝置，同時也制訂、出臺了相應(yīng)的檢定規(guī)程，形成一個完善的力學(xué)計量體系，使計量標(biāo)準(zhǔn)裝置更加精確，應(yīng)用性也更強。

2 力學(xué)計量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)裝置現(xiàn)狀

2.1 杠桿式力標(biāo)準(zhǔn)機

杠桿式力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)進行力學(xué)計量的原理是利用不等臂杠桿系統(tǒng)，通過放大砝碼重力得到標(biāo)準(zhǔn)力值，并將標(biāo)準(zhǔn)力值平穩(wěn)地施加到被檢定的測力儀上。杠桿式力標(biāo)準(zhǔn)機在進行力學(xué)計量中復(fù)現(xiàn)的力值F的表達式為：

F=kmg（1-Pa/Pw）. （1）

在式（1）中：F——力值，N；

k——杠桿式力標(biāo)準(zhǔn)機的杠桿的放大比，即杠桿長臂與短臂長的比值；

m——砝碼質(zhì)量，g；

g——測量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋琺/s2；

Pa——空氣密度，kg/m3；

Pw——砝碼材料密度，kg/m3。

重力和杠桿比的測量不確定度決定了杠桿式標(biāo)準(zhǔn)機的力值不確定度，同時刀刃與刀承的構(gòu)造、杠桿的構(gòu)造與組合方式和杠桿式力標(biāo)準(zhǔn)機的加工質(zhì)量決定了杠桿式力標(biāo)準(zhǔn)機的性能。目前，杠桿式力標(biāo)準(zhǔn)機的力值不確定度能夠達到1×10-4.

2.2 靜重式力基、標(biāo)準(zhǔn)機

靜重式力基、標(biāo)準(zhǔn)機進行力學(xué)計量的原理是采用已知砝碼的重力直接作為力基、標(biāo)準(zhǔn)力值，并通過相關(guān)結(jié)構(gòu)和程序平穩(wěn)地將該力值施加到測力儀上。由于靜重式力基、標(biāo)準(zhǔn)機在進行力學(xué)測量時采用的是直接加荷式，因此，靜重式力基、標(biāo)準(zhǔn)機也被稱作直接加荷式基、標(biāo)準(zhǔn)測力機。靜重式力基、標(biāo)準(zhǔn)機在進行力學(xué)計量中（忽略空氣浮力）復(fù)現(xiàn)的力值F的表達式為：

F=mg（1-Pa/Pw）. （2）

砝碼質(zhì)量測量、砝碼和空氣密度測量和當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊臏y量不確定度直接影響靜重式力基、標(biāo)準(zhǔn)機的測量不確定度。同時，靜重式力基、標(biāo)準(zhǔn)機的結(jié)構(gòu)、砝碼穩(wěn)定性和負荷的加載方式對靜重式力基、標(biāo)準(zhǔn)機的測量性能有著直接影響。目前，靜重式力基、標(biāo)準(zhǔn)機的測量不確定度能夠達到1×10-5.

2.3 液壓式力基、標(biāo)準(zhǔn)機

液壓式力基、標(biāo)準(zhǔn)機進行力學(xué)計量的原理是在帕斯卡原理的基礎(chǔ)上，采用兩個不相等面積的無機械摩擦的缸塞副來放大已知砝碼的重力，從而得到標(biāo)準(zhǔn)力值，并將得到的標(biāo)準(zhǔn)力值平穩(wěn)地施加到測力儀上。液壓式力基、標(biāo)準(zhǔn)機在進行力學(xué)計量時復(fù)現(xiàn)的力值F的表達式為：

F=（W+W0+G）S1/S2+HρgS1-W1-W2 . （3）

在式（3）中：W——砝碼的重力，N；

W0——測力活塞及其吊掛的重力，N；

G——測力儀平衡重塊的重力，N；

S1——工作活塞的有效面積，m2；

S2——測力缸塞的有效面積，m2；

H——測力活塞與工作活塞底面的高度差，m；

ρ——油液密度密度，kg/m3；

W1——工作活塞和反向器的重力，N；

W2——測力儀的重力，N。

由于液壓式力基、標(biāo)準(zhǔn)機的放大比相對較大，通常情況下最大力值基、標(biāo)準(zhǔn)機，液壓式力基、標(biāo)準(zhǔn)機的最大力值分別為：20 MN、5 MN、2 MN和600 kN。目前，液壓式力基、標(biāo)準(zhǔn)機測量力值不確定度能夠達到1×10-4.

2.4 疊加式力標(biāo)準(zhǔn)機

疊加式力標(biāo)準(zhǔn)機進行計量采用的并非為絕對測量方法，其進行測量的方法為相對比較測量方法。疊加式力標(biāo)準(zhǔn)機在進行力學(xué)測量時，采用的是一組標(biāo)準(zhǔn)較高的測力儀，同時采用適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)將其與被檢定的測力儀進行疊置，通過機械方式或液壓方式來施加負荷，從而進行比較測量，確定被檢測力儀的計量特性。在疊加式力標(biāo)準(zhǔn)機進行力學(xué)計量時，標(biāo)準(zhǔn)測力儀的性能指標(biāo)、被檢測力儀的串聯(lián)方式、安裝質(zhì)量和加荷結(jié)構(gòu)的性能直接決定了疊加式力標(biāo)準(zhǔn)機的力值不確定度。目前，我國擁有的疊加式力標(biāo)準(zhǔn)機最大力值為500 kN和1 MN，同時，疊加式力標(biāo)準(zhǔn)機的力值不確定度能夠達到1×10-4.

3 結(jié)束語

我國力學(xué)計量經(jīng)過多年來的不斷發(fā)展，已經(jīng)形成了一套比較完善的力學(xué)計量體系，加上各種新技術(shù)和新材料在力學(xué)計量中的廣泛應(yīng)用，促進了我國杠桿式力標(biāo)準(zhǔn)機、靜重式標(biāo)準(zhǔn)機、液壓式標(biāo)準(zhǔn)機和疊加式力標(biāo)準(zhǔn)機等力學(xué)計量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)裝置的不斷發(fā)展，我國大批的量程寬、準(zhǔn)確度高的力學(xué)計量標(biāo)準(zhǔn)裝置相繼被研發(fā)，推動了我國力學(xué)計量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)裝置的發(fā)展。

參考文獻

[1]方劍.淺談力學(xué)計量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)裝置現(xiàn)狀[J].活力，2013，（18）：51.

[2]張平，陳俊.淺析力學(xué)計量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)裝置的發(fā)展現(xiàn)狀[J].科技資訊，2014，（2）：217-219.

[3]伍卓亮.力學(xué)計量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)裝置現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].沿海企業(yè)與科技，2009，（4）：19-20.

[4]曹彥，孟景華，尚芳，等.論計量技術(shù)人才的培養(yǎng)[J].黑龍江科學(xué)，2013，4（7）：90.

[5]甘承德.回憶計量科學(xué)技術(shù)工作者技術(shù)職稱評定和計量技術(shù)工人等級工作[J].中國計量，2010，（11）：60-61.

[6]楊青鋒.我國力值計量與質(zhì)量計量的發(fā)展綜述[J].衡器，2012，41（7）：1-5.

〔編輯：劉曉芳〕

摘 要：簡述我國力值計量情況，研究了杠桿式力標(biāo)準(zhǔn)機、靜重式標(biāo)準(zhǔn)機、液壓式標(biāo)準(zhǔn)機和疊加式力標(biāo)準(zhǔn)機等力學(xué)計量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)裝置，以期為力學(xué)計量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)裝置的研究和應(yīng)用提供一些參考建議，推動我國力學(xué)計量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)裝置的不斷發(fā)展。

關(guān)鍵詞：力學(xué)；力值計量；質(zhì)量計量；力標(biāo)準(zhǔn)機

中圖分類號：TH71 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）06-0029-02

近年來，隨著科技的不斷發(fā)展，各種新技術(shù)和新材料不斷應(yīng)用于力學(xué)計量中，比如計算機技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)、智能化技術(shù)、光電技術(shù)、微處理技術(shù)、圖像顯示技術(shù)和自動化技術(shù)等高科技技術(shù)在我國力學(xué)計量中被廣泛應(yīng)用。同時，隨著相應(yīng)檢定規(guī)程的不斷制訂和出臺，使我國力學(xué)計量體系得到不斷完善，也使我國力學(xué)計量標(biāo)準(zhǔn)裝置更加精確，且應(yīng)用性更強，推動了我國力學(xué)計量技術(shù)的不斷發(fā)展。

1 力值計量概述

在計量學(xué)中，對物體的定量描述是通過力學(xué)測量來完成的。在力學(xué)計量測試環(huán)節(jié)中，進行計量測試的參數(shù)主要有振動、壓力、流量、質(zhì)量等。力學(xué)計量是力值的傳遞標(biāo)準(zhǔn)，20世紀(jì)以前的力值計量大多采用百分表式測力儀和水銀箱式測力儀，獲得的測量準(zhǔn)確度相對較低。近年來，隨著科技的不斷發(fā)展，計算機技術(shù)、光電技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)、微處理技術(shù)、圖像顯示技術(shù)、自動化技術(shù)和智能化技術(shù)等各類新技術(shù)應(yīng)用于力學(xué)計量中，推動了我國力學(xué)計量的發(fā)展，我國大批的量程寬、準(zhǔn)確度高的力學(xué)計量標(biāo)準(zhǔn)裝置相繼建立。目前，我國力學(xué)計量標(biāo)準(zhǔn)裝置的主要形式有杠桿式、靜重式、液壓式和疊加式。20世紀(jì)80年代初，我國建立的力學(xué)計量標(biāo)準(zhǔn)裝置均為1 MN以下的力學(xué)計量標(biāo)準(zhǔn)裝置，隨著我國力學(xué)計量技術(shù)的不斷發(fā)展，力學(xué)計量的方法得到長足發(fā)展，我國相繼建立了5 MN，20 MN和30 MN的力學(xué)計量標(biāo)準(zhǔn)裝置，同時也制訂、出臺了相應(yīng)的檢定規(guī)程，形成一個完善的力學(xué)計量體系，使計量標(biāo)準(zhǔn)裝置更加精確，應(yīng)用性也更強。

2 力學(xué)計量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)裝置現(xiàn)狀

2.1 杠桿式力標(biāo)準(zhǔn)機

杠桿式力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)進行力學(xué)計量的原理是利用不等臂杠桿系統(tǒng)，通過放大砝碼重力得到標(biāo)準(zhǔn)力值，并將標(biāo)準(zhǔn)力值平穩(wěn)地施加到被檢定的測力儀上。杠桿式力標(biāo)準(zhǔn)機在進行力學(xué)計量中復(fù)現(xiàn)的力值F的表達式為：

F=kmg（1-Pa/Pw）. （1）

在式（1）中：F——力值，N；

k——杠桿式力標(biāo)準(zhǔn)機的杠桿的放大比，即杠桿長臂與短臂長的比值；

m——砝碼質(zhì)量，g；

g——測量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?，m/s2；

Pa——空氣密度，kg/m3；

Pw——砝碼材料密度，kg/m3。

重力和杠桿比的測量不確定度決定了杠桿式標(biāo)準(zhǔn)機的力值不確定度，同時刀刃與刀承的構(gòu)造、杠桿的構(gòu)造與組合方式和杠桿式力標(biāo)準(zhǔn)機的加工質(zhì)量決定了杠桿式力標(biāo)準(zhǔn)機的性能。目前，杠桿式力標(biāo)準(zhǔn)機的力值不確定度能夠達到1×10-4.

2.2 靜重式力基、標(biāo)準(zhǔn)機

靜重式力基、標(biāo)準(zhǔn)機進行力學(xué)計量的原理是采用已知砝碼的重力直接作為力基、標(biāo)準(zhǔn)力值，并通過相關(guān)結(jié)構(gòu)和程序平穩(wěn)地將該力值施加到測力儀上。由于靜重式力基、標(biāo)準(zhǔn)機在進行力學(xué)測量時采用的是直接加荷式，因此，靜重式力基、標(biāo)準(zhǔn)機也被稱作直接加荷式基、標(biāo)準(zhǔn)測力機。靜重式力基、標(biāo)準(zhǔn)機在進行力學(xué)計量中（忽略空氣浮力）復(fù)現(xiàn)的力值F的表達式為：

F=mg（1-Pa/Pw）. （2）

砝碼質(zhì)量測量、砝碼和空氣密度測量和當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊臏y量不確定度直接影響靜重式力基、標(biāo)準(zhǔn)機的測量不確定度。同時，靜重式力基、標(biāo)準(zhǔn)機的結(jié)構(gòu)、砝碼穩(wěn)定性和負荷的加載方式對靜重式力基、標(biāo)準(zhǔn)機的測量性能有著直接影響。目前，靜重式力基、標(biāo)準(zhǔn)機的測量不確定度能夠達到1×10-5.

2.3 液壓式力基、標(biāo)準(zhǔn)機

液壓式力基、標(biāo)準(zhǔn)機進行力學(xué)計量的原理是在帕斯卡原理的基礎(chǔ)上，采用兩個不相等面積的無機械摩擦的缸塞副來放大已知砝碼的重力，從而得到標(biāo)準(zhǔn)力值，并將得到的標(biāo)準(zhǔn)力值平穩(wěn)地施加到測力儀上。液壓式力基、標(biāo)準(zhǔn)機在進行力學(xué)計量時復(fù)現(xiàn)的力值F的表達式為：

F=（W+W0+G）S1/S2+HρgS1-W1-W2 . （3）

在式（3）中：W——砝碼的重力，N；

W0——測力活塞及其吊掛的重力，N；

G——測力儀平衡重塊的重力，N；

S1——工作活塞的有效面積，m2；

S2——測力缸塞的有效面積，m2；

H——測力活塞與工作活塞底面的高度差，m；

ρ——油液密度密度，kg/m3；

W1——工作活塞和反向器的重力，N；

W2——測力儀的重力，N。

由于液壓式力基、標(biāo)準(zhǔn)機的放大比相對較大，通常情況下最大力值基、標(biāo)準(zhǔn)機，液壓式力基、標(biāo)準(zhǔn)機的最大力值分別為：20 MN、5 MN、2 MN和600 kN。目前，液壓式力基、標(biāo)準(zhǔn)機測量力值不確定度能夠達到1×10-4.

2.4 疊加式力標(biāo)準(zhǔn)機

疊加式力標(biāo)準(zhǔn)機進行計量采用的并非為絕對測量方法，其進行測量的方法為相對比較測量方法。疊加式力標(biāo)準(zhǔn)機在進行力學(xué)測量時，采用的是一組標(biāo)準(zhǔn)較高的測力儀，同時采用適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)將其與被檢定的測力儀進行疊置，通過機械方式或液壓方式來施加負荷，從而進行比較測量，確定被檢測力儀的計量特性。在疊加式力標(biāo)準(zhǔn)機進行力學(xué)計量時，標(biāo)準(zhǔn)測力儀的性能指標(biāo)、被檢測力儀的串聯(lián)方式、安裝質(zhì)量和加荷結(jié)構(gòu)的性能直接決定了疊加式力標(biāo)準(zhǔn)機的力值不確定度。目前，我國擁有的疊加式力標(biāo)準(zhǔn)機最大力值為500 kN和1 MN，同時，疊加式力標(biāo)準(zhǔn)機的力值不確定度能夠達到1×10-4.

3 結(jié)束語

我國力學(xué)計量經(jīng)過多年來的不斷發(fā)展，已經(jīng)形成了一套比較完善的力學(xué)計量體系，加上各種新技術(shù)和新材料在力學(xué)計量中的廣泛應(yīng)用，促進了我國杠桿式力標(biāo)準(zhǔn)機、靜重式標(biāo)準(zhǔn)機、液壓式標(biāo)準(zhǔn)機和疊加式力標(biāo)準(zhǔn)機等力學(xué)計量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)裝置的不斷發(fā)展，我國大批的量程寬、準(zhǔn)確度高的力學(xué)計量標(biāo)準(zhǔn)裝置相繼被研發(fā)，推動了我國力學(xué)計量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)裝置的發(fā)展。

參考文獻

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〔編輯：劉曉芳〕