高紅

摘 要：在不同的環(huán)境中，同一物體的重量可能會有很大的不同。一般來說，物體的重力加速度與其緯度成正比，與其高度成反比。本文就重力加速度對力學(xué)計量器具準(zhǔn)確度的影響進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：重力加速度;力學(xué)計量器具;準(zhǔn)確度;影響

前言

隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，為適應(yīng)社會的快速發(fā)展和國際形勢的變化，我國對于科研事業(yè)的投入越來越多，重視程度逐年增加，在此大背景之下，力學(xué)領(lǐng)域也得到長足的發(fā)展。為適應(yīng)市場需求，力學(xué)計量儀器不斷創(chuàng)新和發(fā)展，但是隨之而來的是對檢定工作的要求越來越高，在測量過程中，由于儀器的不確定因素以及檢定人員的失誤，都會對測量結(jié)果帶來影響，為后續(xù)的檢測工作帶來不便，因此，筆者將針對力學(xué)計量儀器檢定相關(guān)問題進(jìn)行探討。

1 力學(xué)計量的基本概念和應(yīng)用意義

力學(xué)的應(yīng)用分為3個過程。1）根據(jù)力學(xué)原理創(chuàng)建實驗?zāi)Ｐ?，設(shè)計實驗步驟。2）通過實驗設(shè)備進(jìn)行實驗，得到實驗數(shù)據(jù)。3）對實驗數(shù)據(jù)分析總結(jié)，得到想要的實驗結(jié)果。其中最重要的就是實驗數(shù)據(jù)獲取的準(zhǔn)確性，這很大程度上依賴于力學(xué)計量儀器，可以說力學(xué)計量儀器是整個力學(xué)實驗過程的重要載體。力學(xué)的實驗過程對于實驗環(huán)境的要求極高，溫度過高或過低，壓縮和拉伸速度以及實驗室的濕度都對實驗結(jié)果有很大的影響，所以，力學(xué)和力學(xué)計量儀器有很大的關(guān)系。力學(xué)計量主要由質(zhì)量計算振動計算等部分構(gòu)成，計量標(biāo)準(zhǔn)因國家而異，由于計量方法的差異，導(dǎo)致計量結(jié)果也有所區(qū)別，而我國采用的則是自身的力學(xué)計量標(biāo)準(zhǔn)，與國際力學(xué)計量標(biāo)準(zhǔn)還有著明顯的區(qū)別。

2 力學(xué)計量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)裝置的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 靜重式標(biāo)準(zhǔn)機

靜重式標(biāo)準(zhǔn)機主要是讓具體的數(shù)據(jù)砝碼動力當(dāng)作標(biāo)準(zhǔn)力值，再通過相應(yīng)的機構(gòu)或已經(jīng)編程完成的程序把力值實施于測力儀中，此類裝置主要借助靜重力基來實現(xiàn)測量準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性的提升，能夠?qū)χ亓z測難度實現(xiàn)降低，并保證重力的檢測工作能夠順利的進(jìn)行，這也是靜重式標(biāo)準(zhǔn)機具有的重要優(yōu)勢。靜重式標(biāo)準(zhǔn)機主要通過直接進(jìn)行負(fù)荷的增加，因此其也被稱作直接加荷標(biāo)準(zhǔn)機，此裝置力值具有不確定性，其不確定性取決砝碼質(zhì)量不確定、裝置安裝地點具有重力的加速度不確定以及砝碼與空氣密度測量的不確定度等，同時其計量的性能還和裝置結(jié)構(gòu)、砝碼穩(wěn)定性以及負(fù)荷加卸載的方式等有關(guān)，其力值的不確定度達(dá)到了1×10-5。

2.2 杠桿式標(biāo)準(zhǔn)機

杠桿式標(biāo)準(zhǔn)機又被稱作杠桿式標(biāo)準(zhǔn)測力機，主要是通過單級或者復(fù)式的不等式臂杠桿系統(tǒng)，把已經(jīng)知道的砝碼重力進(jìn)行放大而獲取標(biāo)準(zhǔn)的力值，將其平穩(wěn)的施加于被檢定測力儀中。杠桿式標(biāo)準(zhǔn)機工作方式主要是借助杠桿原理來對力學(xué)數(shù)值進(jìn)行檢測，設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)的杠桿，來實現(xiàn)力學(xué)數(shù)值檢測的目的。在此裝置的實際應(yīng)用中，其檢測操作的方法比較簡單，實際檢測也比較容易實現(xiàn)，但由于受到了杠桿原理限制，此裝置檢測的精度是比較低的。

2.3 液壓式標(biāo)準(zhǔn)機

液壓式標(biāo)準(zhǔn)機的原理是帕斯卡原理，通過兩個不等面積無機械性摩擦副塞缸，把已經(jīng)知道的砝碼重力放大獲取標(biāo)準(zhǔn)的力值，將其平穩(wěn)的施加于檢定測力儀中，這種計量檢測的應(yīng)用值是十分靈活的，能夠按照需要進(jìn)行規(guī)定值設(shè)定，常用的包括2MN和5MN，且其最大的限度達(dá)到了20MN。在杠桿式標(biāo)準(zhǔn)機和靜重式標(biāo)準(zhǔn)機中，其應(yīng)用都是受到其方法一定限制，而液壓式標(biāo)準(zhǔn)機能夠更好地滿足實際的需要，通過壓力來進(jìn)行測定，其應(yīng)用范圍也更為廣泛。在液壓式標(biāo)準(zhǔn)機應(yīng)用中，壓力測量是力學(xué)測量中的關(guān)鍵，通過壓力測量也有效的提高了力學(xué)計量的準(zhǔn)確性和可靠性，這也是其得到廣泛應(yīng)用的主要原因。

2.4 彈簧式標(biāo)準(zhǔn)機

彈簧式標(biāo)準(zhǔn)機的原理主要是彈性敏感的元件在壓力的作用下而發(fā)生的彈性形變的大小，再通過傳動放大的機構(gòu)來對測量的壓力大小進(jìn)行有效的顯示。此裝置彈性元件直接影響裝置測定的壓力范圍以及不確定性的大小，其彈性元件一般包括膜片式、彈簧式以及波紋管式等類型，其裝置的不確定性通常是1.3×10-1。

2.5 傳感式標(biāo)準(zhǔn)機

傳感式標(biāo)準(zhǔn)機是一種新型的力學(xué)計量標(biāo)準(zhǔn)裝置，其主要是借助力傳感器的校準(zhǔn)方法來實現(xiàn)計量的，比較常見的傳感式包括正弦力法，在此方法下，需要借助相應(yīng)的振動臺，把被測的傳感器設(shè)置在振動臺內(nèi)，且要將傳感器內(nèi)進(jìn)行質(zhì)量塊的裝設(shè)。在發(fā)生正弦的運動時，根據(jù)牛頓的第二定律作為參照，按照F=ma的公式進(jìn)行計算，a代表加速度，只需要進(jìn)行振動頻率的調(diào)整，就可以把不同頻率下的正弦力進(jìn)行求解，盡管正弦力法的應(yīng)用具有顯著的測量效果，但其也具有明顯的局限性，如果力值的大小不在測量的范圍內(nèi)，則就會出現(xiàn)一定的誤差，因此在此方法的應(yīng)用中需要重點進(jìn)行校準(zhǔn)的不確定度考慮。

3 對重力加速度對于力學(xué)計量器具準(zhǔn)確度的影響以及處理方法分析

3.1 重力加速度對力學(xué)計量器具準(zhǔn)確度的影響分析

（1）重力加速度對機械測量儀器精度的影響主要體現(xiàn)在重力加速度的變化上。如果局部重力加速度的變化是在機械測量儀器的生產(chǎn)和檢定過程中，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣茸兓坎蛔?×10-4，重力加速度對機械測量儀器的影響可以忽略不計。（2）機械測量儀器在生產(chǎn)和檢定過程中，重力加速度的變化是否超過重力加速度的變化超過5×10-4，此時重力加速度引起的測量誤差大于測量儀器的允許誤差。在這種情況下，其他區(qū)域的測量儀器在收到后必須重新校準(zhǔn)。

3.2 處理方法分析

（1）通過重力補償軟件的應(yīng)用，消除了重力加速度對測量儀器的影響。在這一階段，許多制造商在生產(chǎn)機械測量儀器的過程中，都考慮了重力加速度對機械測量儀器精度的影響，因此一些測量儀器本身就有重力補償軟件。制造商調(diào)整電器使用區(qū)域，使電器使用更加方便。（2）通過設(shè)置二進(jìn)制開關(guān)進(jìn)行調(diào)整。測量儀器設(shè)置一套二元開關(guān)，開關(guān)狀態(tài)根據(jù)儀器的實際情況和使用區(qū)域而變化，從而修正重力加速度引起的誤差。（3）通過自動校準(zhǔn)消除了誤差。儀器正式使用前，先防止標(biāo)準(zhǔn)裝置在設(shè)備上使用，然后通過相應(yīng)的操作系統(tǒng)獲取標(biāo)準(zhǔn)裝置的名義值。

結(jié)束語

在今后的發(fā)展過程中，必須重視重力加速度對機械測量儀器的影響，采取合理措施消除重力加速度引起的誤差，保證機械測量儀器的精度。

參考文獻(xiàn)

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