力学计量技术标准装置的应用现状及趋势分析

力学计量技术标准装置的应用现状及趋势分析

王春岭

聊城市检验检测中心 

摘要：应用计量技术是非常重要的力学计量技术的装置,实用性很高,发展很有潜力。制造业是国家支柱产业之一，力学计量在制造业中的应用极为常见，可见力学计量对国家经济发展的重要性。而力学计量主要通过国家计量基标准装置对不同场景下的力值等力学参数进行测量。随着制造业不断发展，力学计量需求越来越复杂，简单力学计量技术标准装置无法对由不同力、振动、速度、振源构成的复杂力值进行准确测量。在国家有关部门和行业专业人员的共同努力下对力学计量技术标准装置进行优化和迭代，目前已经能够运用力学计量技术标准装置测量大扭矩力值、多分量力值、高频液体质点振动力值、复杂环境力值、多目标速度振源力值、极低值高准确度力值。

关键词：力学计量技术；标准装置；应用现状；趋势

引言

力学计量器具是平时生活中较为常见的器材，在运用该器具进行实际测量过程中，其测量结果往往与重力加速度有着密切的联系，而世界上各个区域的重力加速度值并不是完全统一，具体数值会随着各个地方维度、海拔等数值的变化而变化，表现出十分显著的地域差异性特征。因此，可以看出重力加速度会对力学计量器材测量的精准性产生较大影响。正确认识到重力加速度对力学计量器具测量精准性的影响，分析与制定切实可行的改善策略，最大程度降低重力加速度数值变化带来的误差范围，这对于提高力学计量器具实际测量精准性有着十分重要的作用。

1力学计量器具的测量原理分析

1.1依托于力的动力效应测量力值

力的动力效应一般表示为基于某个已知物体在地球重力场中的重力加速度数值与质量数值来计量力的大小。由此可以看出，要想有效测定力值大小，必须要先准确获取待测定物体的质量和其拥有的加速度。所有物体均处于地球重力场中，在地球引力的作用下会产生重力加速度，人们便将该力称之为“重力”。所以，可以使用某个已知质量的物体在地球重力场中的重力来测量力值，或者将重力扩大后，依托于力的平衡比较来测量力值。这种方式便是依托于力的动力效应测量力值大小的原理。像杠杆式与液压式标准测力机、机械杠杆秤以及天平等计量器具均是基于上述原理进行力值测量的。

1.2依托于力的静力效应测量力值

（1）依托于某些弹性元件变形进行力值大小测量。以这种方式进行力值测量的力学计量器具类型较多，常见的有弹性式百分表、弹性式压力表以及标准测力仪等。在利用这类力学计量器具进行力值测量时，在被测量力的作用下，计量器具中的弹性元件会发生相应的形变，然后依照形变的具体大小，获得被测量力值的大小。（2）通过结合部分物理效应的不同类型力传感器进行力值大小的测量。以这种方式进行力值测量的力学计量器具类型也比较多，比如说数字压力表，在力传感器中，当施加被测力时，应变片会产生相应的改变，紧接着将该改变变化为电容、电阻等物理特征输出，最后对电路进行测量，以此来得到被测力值的大小。以数字压力表为例进行说明，当被测力施加到数字压力表上之后，压力接口会将信息传送给传感器感应模块中，之后传感器放大感应信号，同时开展V/A转化，然而发送到CPU进行处理，最后显示出测定数值。通常情况下，数字压力表基于重力标定，能够显示压强数值，当测量地发生变化时，由于重力加速度的改变，当确保施加压力数值不改变时，数字压力表显示出的数值也是不同的，由此可以看出，重力加速度会对实际测量精准性产生较大影响。

2力学计量技术标准装置的应用

2.1计量轮取液的瞬态特性

通过高速摄像技术对透明计量轮进行拍摄分析，以提高对计量轮取液规律的认识。当转速较低时可清晰观察到由于表面张力作用，在计量轮中心开孔最低处上方，仍形成一层具有一定厚度的液膜，这导致实际测得的取液量较理论值偏大。同时，表面张力的作用还存在于计量轮刚入水状态，即当计量轮前沿旋转至液面下时，由于表面张力的作用水仍会在计量轮前沿维持一定高度，阻碍液体进入计量轮内部。

2.2流体计量节流装置通用性使用

如果流过测量管道的流体介质不是原设计制造的节流装置所确定的流体介质，则该系统测量出来的流量值就不是真实的介质流量,但它代表的是“原设计确定的流体介质流量值Q原”，这样我们可以通过换算,将该流体介质的体积流量值Ｑ原转换为质量流量值M，即M=Ｑ原×P设计(此时要用节流装置设计时的介质密度来换算),然后根据流体连续性原理再把该质量流量值M换算为节流装置实际要测量的流体的体积流量值Ｑ实际(此时要用实际的流体介质密度来换算)即Ｑ实际=M/P实际，此体积流量Ｑ实际就是要求得的管道真实介质流量。长期以来在对流体计量采用节流装置的应用上，对其通用性使用没有认识。通常情况下对一个特定的工艺管道介质进行计量，其选用的节流装置都是以确定的相应工艺参数进行设计制造，是针对此设计能介进行计量的特定节流装置。在日常作业生产过程管控中，对这种计量方式产生的流量计量误差，从分析上也只局限在对计量仪表设备可能存在问题进行查找，没有从流体性质变化和计量装置特性进行分析研究，往往找不到这方面误差存在的真正原因，困绕耗费着人力和物力。

2.3冲击波压力测量技术

目前，冲击波压力测量技术主要有三种，分别是通过高速摄影技术获取冲击波压力，通过PVDF压电传感器获取冲击波压力和通过光纤传感器获取冲击波压力。冲击波实际测量环境往往比较复杂，干扰因素较多，PVDF压电传感器易受电磁干扰，而光纤传感器因其自身具有抗电磁干扰能和耐化学腐蚀的优势，更适合于实际测量环境中冲击波压力的测量。

3力学计量技术标准装置的发展趋势

随着我国力学计量基标准体系的不断完善，大扭矩力值、多分量力值、高频液体质点振动力值、复杂环境力值、多目标速度振源力值等问题部分得到解决，但是主要解决思路是对现有力学计量技术标准装置进行改进，使其力值测量精确度得到提高、适用力值测量领域得到拓展。未来力学计量技术标准装置将向自动化、动态力、极值力的方向发展，最终力学计量技术标准装置将能够在自动化技术、动态力测量技术、极限测量技术下提高力值测量精确度、降低测量操作难度。

结语

总之，力学计量技术在很多领域中都得到使用,随着技术不断发展,力学计量技术标准也在不断的提高,在新时期环境下,越来越多的先进科技技术也和力学计量技术进行了有效的结合,从而实现了力学计量的高标准和高效率,有效推动了力学计量技术的进步和发展。不管是对于科学方面的一些工作，或者在实际应用的过程中，都可以起到非常重要的影响作用。标准装置的应用等基础，来讨论力学的相关特性。可以充分了解相关装置发展的实际情况，以及未来发展的有可能产生的趋势，是有非常重要的价值的。所以，相关工作人员应该以此为基础，进行一定的探索，从而使力学计量的需求能够得到满足，促使力学计量的工作获得快速的发展。

参考文献

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