董建偉

山東省濟寧市嘉祥縣檢驗檢測中心 山東 濟寧 272400

引言

在力學計量學發(fā)展初期，一般采用力學測量方法來實現(xiàn)對目標的量化，其主要內(nèi)容包括：壓強、振、流等。力學測量在國民經(jīng)濟發(fā)展中起著舉足輕重的作用，牛頓力學原理是以質(zhì)量為基礎(chǔ)進行力學計量的原理。在科技進步的今天，由于信息化、數(shù)字化、影像等先進技術(shù)的引進，力學計量技術(shù)有了長足的進步，并逐漸建立起一套完備的力學計量系統(tǒng)，使力學計量標準裝置更加可靠、穩(wěn)定。

1 力值計量概述

在計量學中，用力學測量方法對一個對象進行量化的描述。在力學測量過程中，測量的主要指標包括：震動、壓力、流量、質(zhì)量等。力值的傳輸依據(jù)是力學計量，20世紀之前的力量測定主要使用百分數(shù)表法和汞盒法，其精度比較差。近幾年，科技進步，各種新技術(shù)得到了廣泛的運用，其中包括光電技術(shù)、自動化技術(shù)和智能化技術(shù)、計算機技術(shù)、圖像顯示技術(shù)、微處理技術(shù)等。在力學測量方面，大量具有寬量程寬和高精度的力學測量儀器已在國內(nèi)陸續(xù)建成[1]。目前，國內(nèi)力學測量設(shè)備的主流是杠桿式、靜重式、液壓式和堆疊式。20世紀80年代初期，國內(nèi)所制定的力學測量標準都是1MN以內(nèi)的力學測量標準，由于力學測量技術(shù)的進步，力學測量的技術(shù)也有了很大的發(fā)展，國內(nèi)已先后設(shè)立了5MN，20MN和30MN的力學測量標準裝置，同時也制訂、出臺了相應(yīng)的檢測規(guī)范，形成了一個完整的力學測量系統(tǒng)，使得測量儀器設(shè)備的精度和適用性都大大提高。

2 力學計量技術(shù)標準裝置應(yīng)用情況

不難看出，在力學測量的時候，標準器是一個很關(guān)鍵的儀器，要想讓它變得更精確，就需要對它進行更深層次的分析，同時也要研究它在現(xiàn)實中的應(yīng)用。

2.1 靜重式力基標準機

這個儀器是根據(jù)重量的大小，進行了一系列的高效的計算，再加上一個比較規(guī)范的儀器，讓它可以更好地安裝到測力器的位置。該儀器采用了靜平衡力基，使得重力測試能夠達到更高的精度，并且簡化了測試過程，從而達到了相應(yīng)的測試目的。從現(xiàn)有儀器的發(fā)展來看，不難看出，在進行靜態(tài)測試的過程中，要想提高整個測試的效果，同時還要保證測試結(jié)果的準確性，就必須要考慮到靜態(tài)測試的問題。與實測結(jié)果相比，兩者的一致性比較高，所以很容易看出，使用該儀器進行力學測量的關(guān)鍵。因此，在實際應(yīng)用中，判斷出它的價值，對于以后的應(yīng)用有很大的作用，應(yīng)充分認識這一問題，同時要注意運用靜態(tài)力基儀，以便使其符合有關(guān)規(guī)范。

2.2 杠桿式力標準機

這個儀器的作用就是擴大重量的東西，讓它可以更穩(wěn)定的放置到儀器上。而在使用這些標準機器的過程中，使用的主要是杠桿。設(shè)定一組相對較規(guī)范的杠桿，之后，就可以進行特定的力學參數(shù)測試。從實際應(yīng)用中不難看出，這種操作方式不僅簡單，在實際測試中也能很好地達到目的。但是，現(xiàn)在卻被它的屬性所束縛。所以，在實際測量時，很難徹底地改善精度。和前一臺機器相比，無論是適用面積還是適用的領(lǐng)域都要大得多，而且在實際操作中也很容易。

2.3 液壓式力基標準機

該設(shè)備的作用是把一個已經(jīng)知道的重量進行了擴大，然后平滑地放置到一個需要進行測試的儀器上。在測試的時候，一些力學設(shè)備很難滿足實際的要求，所以必須要采用一臺水力基準力學測量來進行壓力測試，這樣才能起到很好的作用。在實際使用時，該設(shè)備能夠準確地探測到與壓強有關(guān)的數(shù)據(jù)。在進行力學計量時，不難看出，在力學計量中，采用壓強的方法，同樣可以產(chǎn)生很大的影響。在進行測量時，為了保證壓強的精度，使之符合實際的要求。當使用該設(shè)備的過程中，需要有專門的工作人員進行嚴格的對比和調(diào)試，以便在測試中起到更大的作用。

2.4 疊加式力標準機

這樣的機器，在某些方面有很大的特點。這個標準和所采用的并不是一個相對嚴謹?shù)暮饬糠绞?，而是采用了一種相對的方式來進行測試。用一種比較普通的設(shè)備作為基本的基準，和相應(yīng)的設(shè)備進行聯(lián)系?？梢杂盟?，也可以用其他的方法，在設(shè)備上施加壓力，進行對比和測試。用這種方法可以全面地理解測量儀器的測量特性。被測試的作用力、裝置的品質(zhì)、力學的特性等，通常都是有其標準的。在力學測量的時候，是無法察覺到的，因為在使用的時候，要盡可能的突出它的作用，而在相應(yīng)的標準裝修中，這是必不可少的。在進行測試的過程中，它起到了很大的重要的作用。

2.5 彈簧式

彈簧式力學計量標準裝置是一種基于彈簧受力形變而衍生出來的力學計量標準方法。彈簧受力形變后，通過觀察形變產(chǎn)生的影響來測量力值的大小，是一種普遍的壓力值測量方法。這種力學計量標準裝置測量壓力值的范圍是很靈活的，可以根據(jù)彈簧的不同性能來改變其能夠測量的最大壓力值。因為彈簧式力學計量標準裝置有著這樣的優(yōu)勢，在實際應(yīng)用一直備受好評，應(yīng)用范圍較廣。

2.6 傳感式與力傳感器校準方法

這一種類型的力學計量標準裝置，利用一些感應(yīng)元件和附件對物體的力值進行測量。采用這一種測量標準時，可以通過測量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)適時觀察物體的實際情況，便于測量人員確定測量結(jié)果。在力學計量實踐應(yīng)用中，傳感式力學計量標準裝置有著較高的精確性，能更準確等測量被測物體的一些情況，應(yīng)用范圍較廣。壓阻式壓力傳感器是典型的傳感式力學計量標準裝置，主要用來測量質(zhì)量。

在此項工作中，除了對現(xiàn)有力學測量技術(shù)規(guī)范設(shè)備的基本原則及優(yōu)缺點進行了剖析之外，還對現(xiàn)有的力傳感器進行了校正，例如：正弦力法。采用這種方式，需要在振動臺的幫助下，將測量元件置于震動臺中，并在其內(nèi)部裝有一個質(zhì)點。在正弦波的作用下，根據(jù)牛頓第二定理，可以得出 F=ma的方程式，a代表了加速度的測定，只需要調(diào)節(jié)振蕩的頻率，就可以求解出不同的下弦波。盡管采用正弦強度法對其進行了測試，但其存在著很大的局限性，如果在測距不足的情況下，力值的大小會產(chǎn)生較大的偏差，因此，在采用這種方法時，必須注意怎樣改善標定的不確定度。

3 電力計量發(fā)展及應(yīng)用

現(xiàn)在，電力技術(shù)已經(jīng)在世界各地掀起了一股熱潮，包括電能行業(yè)，在這場風暴中，電能測量技術(shù)也在不斷地發(fā)展和革新，于是，電能測量的自動化技術(shù)就誕生了。通過對電能質(zhì)量進行綜合分析，對電能質(zhì)量的影響，實現(xiàn)對電能質(zhì)量的控制，實現(xiàn)對電能質(zhì)量的控制。同時，可大幅度降低電力消耗，保證電力供應(yīng)的正常運轉(zhuǎn)，對于提高電力生產(chǎn)效率和實現(xiàn)更好的經(jīng)濟效益具有重要作用。

通過對電能測量技術(shù)的應(yīng)用，使產(chǎn)品和裝備實現(xiàn)了更加的信息化，實現(xiàn)了自動化和智能化。當前，國內(nèi)和國際上的供電公司都在廣泛應(yīng)用著國內(nèi)的國產(chǎn)電能表測量儀器，其中主要有：以微機為中心的國產(chǎn)聯(lián)網(wǎng)管理；電力系統(tǒng)電力計算機，全數(shù)字計算機監(jiān)控，電力系統(tǒng)安全生產(chǎn)的影像監(jiān)控系統(tǒng)，控制系統(tǒng)，供電系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)，數(shù)字化管理系統(tǒng)設(shè)備，數(shù)字化生產(chǎn)管理系統(tǒng)設(shè)備。

目前，我國的電力測量技術(shù)已被廣泛地運用于各行各業(yè)，對于某些大型公用設(shè)施，采用電力測量儀器進行內(nèi)部的管理[2]。使用者能夠依據(jù)電表自身的電量測量和降低能源消耗的功容量而不能處理的問題，其革新的范圍十分廣闊。①加大工作宣傳力度，使得資料收集在電臺、變電站等領(lǐng)域得到了應(yīng)用。②大量淘汰了使用者所用的高能耗的電子設(shè)備，采用科學、先進的設(shè)備，指導(dǎo)使用者減少能源的損耗。③電力公司依據(jù)電力消費周期的變化，適時、高效地調(diào)節(jié)電量，確保電力客戶的需要能夠得到合理的保障。

4 力學計量標準裝置發(fā)展

在對力學設(shè)備的研究與評判中，不難看出，力學設(shè)備發(fā)展的趨向也十分顯著。現(xiàn)在，所采用的各類設(shè)備，在實際運用中，所獲得的結(jié)果也是天壤之別。力學測量技術(shù)規(guī)范與微處理法；在各種技術(shù)的作用下，隨著新的技術(shù)不斷出現(xiàn)，新的技術(shù)將會促進該設(shè)備的不斷改進和發(fā)展。從發(fā)展的角度來分析，其發(fā)展趨勢有：第一，由靜止轉(zhuǎn)向動態(tài)化。此過渡在設(shè)備的使用中，已不僅僅限于計算和測量，而是可以通過采集信號的動力資料，通過與數(shù)據(jù)的聯(lián)系來決定追蹤的信號的改變。第二，是一個很好的趨勢。力學測量數(shù)據(jù)的自動采集、自動操作等都會在儀器上顯示，大量的力學測量數(shù)據(jù)標定系統(tǒng)將會應(yīng)用于力學設(shè)備，從而克服了以前手工操作成本高和出現(xiàn)誤差的可能性大等問題。第三個方面是激光技術(shù)和傳感技術(shù)。若將激光技術(shù)應(yīng)用于力學測量設(shè)備，則只需要采用正弦近似法即可提高標定比的準確性。而在感測技術(shù)上，則是將會有更多的應(yīng)用于應(yīng)用的感測軟件。

然而，不難看出，這種儀器在國內(nèi)的發(fā)展和科研工作中的實際需要，對我們的科學技術(shù)發(fā)展產(chǎn)生了很大的促進和促進。在我國的科學技術(shù)取得了巨大的進步和進步之后，力學設(shè)備也得到了極大的發(fā)展，其中有一些趨勢是顯而易見的。

4.1 自動化動態(tài)化發(fā)展

在我國實現(xiàn)了重大的自動化技術(shù)的飛躍后，采用了力學測量技術(shù)的標準化設(shè)備，并在實踐中取得了很好的效果。力學測量基準設(shè)備是以自動化技術(shù)為基礎(chǔ)的力學測量設(shè)備，其在力學測量中得到了廣泛的應(yīng)用，它提高了力學測量精度，并在實踐中得到了很好的應(yīng)用。采用自動控制技術(shù)，能極大地提高力學設(shè)備的性能。從現(xiàn)有設(shè)備的實際應(yīng)用來看，力學設(shè)備與自動化技術(shù)的結(jié)合，不僅可以滿足設(shè)備在使用中的某些需要，而且還可以讓力學設(shè)備的性能得到進一步的改善，從而達到更好的效果。促進有關(guān)工作對其進行評價，以求出更為高效的參數(shù)值，有利于國內(nèi)有關(guān)的研究工作取得進一步的進展。同時，計算的精度也將大大提高，對于解決有關(guān)的測量精度問題具有重要的作用。

動態(tài)研究是力學計量發(fā)展中的重要內(nèi)容，力學計量技術(shù)不斷發(fā)展，力學計量技術(shù)標準裝置也不斷改進和優(yōu)化，而動態(tài)研究也逐漸得到了重視，且力學計量靜態(tài)測量存在很大的應(yīng)用局限性，滿足不了新時代發(fā)展的需要。在現(xiàn)階段的力學計量發(fā)展中，其動態(tài)研究還不夠深入，并沒有成熟的應(yīng)用在力學計量裝置內(nèi)，還需要繼續(xù)加強對其動態(tài)測量研究，來提升其測量的實用性。

4.2 動態(tài)力方面的考察逐步深入

在實現(xiàn)測量力學目標的同時，對動力場的研究也得到了廣泛的重視。在國內(nèi)，有關(guān)設(shè)備的類型越來越多，有關(guān)的性能也越來越好，對動態(tài)力的研究也越來越多，在某些情況下，可以更好地滿足需要，同時也可以保證力學性能的達標，從而在實際使用中，可以更好地提高企業(yè)的發(fā)展品質(zhì)。在進行力學測量的過程中，既要測量動靜作用力，又要測量動靜作用力，但由于測量困難，限制也很大，因此，需要采用更為高效的方法，才能達到同樣的要求[3]。在實踐中，要尋找一種更為高效的方法，對其進行動態(tài)力的檢測，并能達到準確的要求。

5 力學計量技術(shù)標準裝置應(yīng)用亟待解決的問題

力學測量技術(shù)規(guī)范設(shè)備在今后的發(fā)展過程中需要克服的問題是動力研究和極值力研究。例如，在動力方面，要意識到目前的動力測量很困難，因此在今后的科研工作中應(yīng)該重視新的測量動力的方法，使其能夠真正地達到動力的測量需要。此外，為了進一步改進力學測量儀的各項性能，使其在測量的準確性得到了進一步的提升，因此，必須利用這種優(yōu)點進行極限力的分析，比如IN的最小和10MN的最大力值，都是今后力學計量技術(shù)中的重要課題。

6 結(jié)束語

總之，力學測量技術(shù)規(guī)范設(shè)備在實踐中的作用是巨大的。無論是在科研上，還是在實踐中，都有很大的幫助。關(guān)于力學性能的基本原理，如標準設(shè)備的運用等。對于全面掌握有關(guān)設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀和今后發(fā)展的可能性，具有十分重大的意義。因此，有關(guān)部門應(yīng)當在這方面進行一些探討，以期達到對力學測量的要求，促進力學測量工作的迅速發(fā)展。