摘要：计量技术的应用效果在实践中有着至关重要的作用，其中，力学计量技术占据着重要地位，而力学计量技术的高低大多依赖于其装置 的水平，因此，我们可以清楚的认识到力学计量技术标准装置的重要性。
关键词：力学；装置；发展
引言：力学计量技术可追溯至牛顿力学相关概念，经过长期实践研究，在力学计量装置上不断优化。值得注意的是，力学计量技术标准装置 投入使用后，最初主要借助百分表测力仪、水银箱等做力值的计量，在计量精确度、量程等方面难以保证。在此背景下，许多新的技术标准 装置成为研究与实践的关注点，如叠加式、杠杆式、静重式以及液压式等装置，均被证实可满足实际需要。因此，本文对当前各力学计量技 术标准装置的研究，具有十分重要的意义。
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应用现状研究
力学计量技术快速发展背景下，相关的工具装置日益完善，从现有的力学计量技术标准装置看，常见的类型主要以杠杆式、静重式、叠加式 、液压式等为主，不同装置应用下有各自的原理与适应性。具体如下几方面。
（一）杠杆式力学计量装置
杠杆式力学计量装置，亦被称之为杠杆式标准测力机，主要借助单级或复式不等臂杠杆系统，放大已知砝码后获取标准力，于被检定测力仪 施力。整个操作流程中，强调在杠杆学原理下完成检测力学数值的目的。由于该装置应用下操作容易，检测流程简便，应用极为广泛。但需 注意，也因杠杆原理限制，致使装置投入使用后检测精度难以保证。具体剖析装置实现原理，有F=kmg（1-Pa/Pw），其中F用于表示力值，g 为测力机位置重力加速度，m表示砝码质量，k为杠杆长臂与短臂比值，Pa与Pw分别用于空气密度、砝码材料密度描述。由该公式可发现，杠 杆式力学计量装置应用下，有较多需考虑的因素，除其中的砝码材料密度、空气密度、砝码质量外，实际投入使用中，也有其他如刀刃加工 质量、杠杆构造方式以及构造质量等可能对力值剂量结果产生影响。既往研究资料中，对装置力值不确定度分析，可保持为1×10-4。
（二）静重式力学计量装置
静重式力学计量装置应用下，其涉及静重式基、标准机或标准测力机，在标准机与力值确定中均取砝码重力，借助相应的仪器、程序在鉴定 测力仪上施力。有研究中提出，静重式力学计量装置可作为加荷式测力机，亦被叫做直接加荷标准测机。从静重式力学计量装置应用优势看 ，主要表现在借助静重式力基使重力检测效果提高，解决重力检测的难题。需注意，该装置实际应用中，也有一定的影响因素，如空气浮力 影响。假定力值、砝码质量、重力加速度、安装位置空气密度与砝码材料密度分别以F、m、g、Pa、Pm表示，有F=mg（1-Pa/Pw）。从该式中 可发现，测定力值结果受砝码材料密度、安装位置重力加速度、砝码质量以及空气密度等影响较为明显。部分研究中也提及，装置运行中， 待测物加载情况、装置自身构造与负荷均是影响测量准确度的因素，可保持1×10-5不确定度。
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（三）叠加式力学计量装置
相比静重式、杠杆式装置，叠加式标准机测量中所采取的方法并不绝对，更倾向于相对比较测量。操作时，需选取一组精准度较高测力仪作 为叠加式标准机的参考，利用相关装置串联或叠置测力仪，以液压方式、机械方式向装置施力，在此基础上得出比较结果。叠加式装置应用 下，测量最终结果也有一定的影响因素，具体表现为：①串联方式、叠加方式；②标准测力仪性能指标；③加荷机构安装质量与整体性能。 从现有的叠加式标准机使用现状看，最大力值有500kN、1MN，保持在3×10-4不确定度。
（四）液压式力学计量装置
作为将帕斯卡原理作为指导的力学计量技术装置，液压式标准测力机，实现原理表现在借助两个缸塞副方法砝码重力，向测力仪中施力，得 出最终的标准力值。其中两个缸塞副无机械摩擦情况，且面积不等。具体应用中，以压力测量为例，若直接选择杠杆式或静重式装置，在压 力测量不确定度上均较高，而选择液压式力学装置，压力测量中的难题将迎刃而解。
3、力学计量技术标准装置的发展趋势
在经过上文的讨论过后，我们可以清楚的认识到，现有的集中力学计量技术标准装置都分别在一定时候发挥着自己的作用，以不同的方式， 同样的效果促进者力学计量工作的顺利开展，而随着力学计量技术的不断进步，力学计量技术标准机也需要随着时代而进步，实现自身的作 用，满足使用者的需要，而目前看来，主要的发展趋势主要体现在以下几个方面。
3.1朝着装置自动化的方向发展
目前的社会趋势就在于越来越多的机器实现了自动化，解放了生产力，而力学测量技术装置的发展显然也离不开自动化这一环节。就目前情 况看来，其在力学计量技术标准装置中已经实现了一定的应用，并且取得了很卓越的成效，尤其在与提高检测精度上，更是有着显著的作用 。在认识到自动化对于力学计量技术标准装置的促进作用后，我们就应该有着手进一步推进的意识，在未来的发展过程中，将自动化在更多 层次，更 广泛的方面投入应用，不仅仅局限于解放人力，更要实现超越人力所能取得的成就，进一步推进力学测量技术标准装置的 有效性，实用性。
3.2在装置的动态研究方面进一步深入
动态研究在力学计量史上一直占据着重要的席位，即使在现在，也仍然有着重要地位，在力学测量手段不断丰富的今天，力学计量装置也在 逐步完善着，动态研究得到的进一步的技术支持，在今天迸发出了强大的生命力，因此，在未来力学测量进一步发展的方向中，装置的动态 研究必须进一步深入，具体的力学测量只有静态力的测量是远远不够的，但是动态力的测量具有一定的难度，并且在标准装置上具有局限性 。因此，动态研究不仅仅是技术进步下的产物，更是现实需要的产物，目前的力学测量迫切的需要装置的动态测量进一步发展。
3.3在装置的极值力研究方面进一步深入
目前的技术进步带来的主要是测量精度以及准确性的提高，这位极值力的研究提供了强有力的支持，并且得到了有效开展，就目前的趋势看 来，在自动化以及装置动态化研究进一步深入的同事及，装置的极值力研究也会随之进一步深入，成为力学测量技术标准装置进步中的一大 新进步点。
4、结论
力学计量技术标准装置的应用为科学、工程等多个领域注入新鲜的活力。实际引入力学计量技术装置中，应正确认识装置实现的原理，认真 剖析各类型装置应用的优势与不足，包括杠杆式、静重式、叠加式、液压式等，结合实际需要选择具体的装置。同时，未来发展中，自动化 、传感技术与激光技术的应用均为装置发展的趋势，研究中应强化动态力、极值力方面的分析，以此使装置的优势发挥到最大程度。
参考文献
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[4]力值计量标准现状及研究进展[J].唐纯谦.中国测试.2009(03)
论文作者:黄松
论文发表刊物:《基层建设》2018年第20期
论文发表时间:2018/9/17
标签：力学论文; 装置论文; 技术标准论文; 杠杆论文; 测量论文; 标准论文; 砝码论文; 《基层建设》2018年第20期论文;