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【摘 要】力学计量技术装置是力学研究和工业生产的基础。本文探讨了力学计量技术标准装置应用现状以及未来发展趋势，进而为后续的各项工作指明了方向。
【关键词】标准装置;力学计量;现状;发展趋势;
1 前言
力学计量是工业生产、科学技术研究的基础，是推动力学发展的重要基础保障。力学计量技术起源于牛顿经典力学理论，在科研人员不断的推动下，我国已经逐渐完成了力学计量体系的建立。并且，随着自动化技术、信息数字化技术、图像处理技术、图像现实技术、智能化技术等现代化科学技术的发展，我国力学计量体系逐渐向高端计量水平发展。通过学习、消化、再创新的方式，与国家新型计量平台一同建立了精密度更高的计量标准装置，打造国际化先进力学计量体系。在此，笔者针对目前国内外力学计量技术标准装置的研究
2力学计量技术标准装置现状
1、静重式力基准机、标准机
一种典型的净重式力基准机、标准机如图1所示，其工作原理是使用砝码作为基、标准负荷力值。通过计算机控制系统微小、平稳的将砝码负荷施加到被检测力仪上。这种标准装置发挥了砝码的稳定特性，适得其准去度高于其他标准装置。在使用过程中，为了提高标准装置的精密度，还要考虑空气浮力作用以及不同维度重力场加速度差异对负荷力的影响。对于质量为m的砝码，在不同重力场下，有空气浮力影响的负荷力值F可以表述为：
从负荷力值的计算公式来看，这种标准装置的不确定度引入来源主要为砝码质量的不确定度、标准装置工作环境中空气密度检测的不确定度、标准砝码密度检测的不确定度以及标准装置工作地点重力加速度检测的不确定度。
2、杠杆式力标准机
一种典型的杆式力标准机如图2所示，其工作原理基于静电力学的杠杆原理，在装置运行中保持等臂杠杆系统平稳，此时杠杆两端力矩相等，根据一端已知砝码的质量实现对被检测力仪力值的计量。复现力值F的表达公式为：
其中， 为复现力值，单位N; 为标准砝码质量，单位kg; 为工作地点对应的重力场加速度，单位 ; 为外界环境实施空气密度，单位 ; 为标准砝码的密度，单位 ;k为杠杆的放大比。
从复现力值的计算公式来看，这种标准装置的不确定度引入来源与静重式力基准机、标准机不确定来源相似，此外还包括了杠杆比检测的不确定度。
3、液压式力基准、标准机
一种典型的液压式力基准、标准机如图3所示，其工作原理是基于帕斯卡原理，在密闭液体装置中通过两个面积不同的无机械摩擦缸塞进行压强比的计量，再以砝码作为基准准实现对被检测力仪力值的计量（如图4所示）。复现力值F的表达公式为：
其中， 为复现力值，单位N;W为砝码的重力，单位N; 为测力活塞及其挂吊的重力，单位N; 为测力仪平衡重块的重力，单位N; 为工作缸塞的有效面积，单位 ; 为测力缸塞的有效面积，单位 ;H为测力活塞与工作活塞底面的高度差值，单位 ; 为工作介质的密度，单位 ; 为工作活塞及其方向器的重力，单位N; 为测量仪的重力，单位N;
这种类型测力仪的放大系数要远远高于杠杆式测力仪，经常被计量机构应用在大量程力的检测。
4、叠加式力标准机
一种典型的液压式力基准、标准机如图5所示，其工作原理去上述三种测力仪不同，使用相对比较的测力方法代替绝对测力方法，它是由一组或者一个标准测力仪和标准力传感器组成。通过适当的设备，标准测力仪与被检测仪串联，使用液压或者机械方式施加负荷力，根据标准力传感器的标准值和被检测力仪读数来计量被检测力仪的力值计量。工作原理如图6所示。
叠加式力标准机计量结果的不确定度引入主要来源于标准测力仪的性能参数、被检测力仪与标准测力仪的连接方式、加荷机构性能等。
3力学计量技术标准装置发展趋势
1、自动化方向
数据采集技术、光电技术、图像显示技术、高速通信技术的开发应用，为力学计量标准装置的开发注入了全新的活力，已经成为了其今后发展的重要方向。引入自动化系统的力学计量标准装置测量结果更加准确、工作效率更高、耗时更短，也可以消除人为因素所导致的计量误差。
2、计量限值向两端延伸
受到测量原理、仪器构件的闲置，力学计量标准装置的计量范围限定在一定范围内。目前随着力学计量范围要求的增加，我国相关技术人员必须对计量范围增加做技术攻关，做到计量装置发展与时俱进。目前，先进的力学计量技术标准装置计量范围两端极值在1N微小力值和10MN超大力值研究上。
3、结合激光与传感器技术
基于多普勒效应、光电效应以及压阻效应等技术原理，充分融合先进的传感器技术，开发精密度更高的力学计量标准装置，减少测量结果的误差。同时，借助正弦逼近等数据处理方式，降低仪器测量的不确定度。
4 结论
综上所述，传统的力学计量技术标准装置为我国工业发展、科学技术研究提供了必要的支撑条件。随着信息化、智能化、自动化、高速通信化等现代化技术发展，计量机构科研人员必须更好的将这些高新科技与力学计量技术标准装置结合起来，进一步提升我国力学计量标准体系水平。
参考文献：
[1] 张平，陈俊.浅析力学计量技术标准装置的发展现状[J].科技资讯，2014（2）：217-217..
[2] 郑爱平.浅析力学计量技术标准装置的发展现状[J].黑龙江科技信息，2014（36）：70-70.
[3] 赵彦.力学计量技术标准装置的现状及发展趋势[J].智库时代，2017（6）：220-221.
[4] 刘彬.探讨力学计量技术标准装置的现状及发展前景[J].中国科技投资，2017（1）.
[5] 郭小凤.计量标准装置的技术改造[J].计量与测试技术，1996（2）：30-32.
[6] 李正禄.關于建立压力计量标准检定装置的探讨[J].铁马科技，1998（1）：38-40.
[7] 陈茂杨.浅析力学计量技术标准装置的发展现状[J].南方农机，2019（11）：266-266.
[8] 宁华丽.力学计量技术标准装置的现状分析与发展趋势[J].化工管理，2017（32）：214.
[9] 徐国峰.力学计量技术标准装置的现状及发展趋势分析[J].科技经济导刊，2018，v.26;No.636（10）：74+131.
（作者单位：贵州航天计量测试技术研究所）
【关键词】标准装置;力学计量;现状;发展趋势;
1 前言
力学计量是工业生产、科学技术研究的基础，是推动力学发展的重要基础保障。力学计量技术起源于牛顿经典力学理论，在科研人员不断的推动下，我国已经逐渐完成了力学计量体系的建立。并且，随着自动化技术、信息数字化技术、图像处理技术、图像现实技术、智能化技术等现代化科学技术的发展，我国力学计量体系逐渐向高端计量水平发展。通过学习、消化、再创新的方式，与国家新型计量平台一同建立了精密度更高的计量标准装置，打造国际化先进力学计量体系。在此，笔者针对目前国内外力学计量技术标准装置的研究
2力学计量技术标准装置现状
1、静重式力基准机、标准机
一种典型的净重式力基准机、标准机如图1所示，其工作原理是使用砝码作为基、标准负荷力值。通过计算机控制系统微小、平稳的将砝码负荷施加到被检测力仪上。这种标准装置发挥了砝码的稳定特性，适得其准去度高于其他标准装置。在使用过程中，为了提高标准装置的精密度，还要考虑空气浮力作用以及不同维度重力场加速度差异对负荷力的影响。对于质量为m的砝码，在不同重力场下，有空气浮力影响的负荷力值F可以表述为：
从负荷力值的计算公式来看，这种标准装置的不确定度引入来源主要为砝码质量的不确定度、标准装置工作环境中空气密度检测的不确定度、标准砝码密度检测的不确定度以及标准装置工作地点重力加速度检测的不确定度。
2、杠杆式力标准机
一种典型的杆式力标准机如图2所示，其工作原理基于静电力学的杠杆原理，在装置运行中保持等臂杠杆系统平稳，此时杠杆两端力矩相等，根据一端已知砝码的质量实现对被检测力仪力值的计量。复现力值F的表达公式为：
其中， 为复现力值，单位N; 为标准砝码质量，单位kg; 为工作地点对应的重力场加速度，单位 ; 为外界环境实施空气密度，单位 ; 为标准砝码的密度，单位 ;k为杠杆的放大比。
从复现力值的计算公式来看，这种标准装置的不确定度引入来源与静重式力基准机、标准机不确定来源相似，此外还包括了杠杆比检测的不确定度。
3、液压式力基准、标准机
一种典型的液压式力基准、标准机如图3所示，其工作原理是基于帕斯卡原理，在密闭液体装置中通过两个面积不同的无机械摩擦缸塞进行压强比的计量，再以砝码作为基准准实现对被检测力仪力值的计量（如图4所示）。复现力值F的表达公式为：
其中， 为复现力值，单位N;W为砝码的重力，单位N; 为测力活塞及其挂吊的重力，单位N; 为测力仪平衡重块的重力，单位N; 为工作缸塞的有效面积，单位 ; 为测力缸塞的有效面积，单位 ;H为测力活塞与工作活塞底面的高度差值，单位 ; 为工作介质的密度，单位 ; 为工作活塞及其方向器的重力，单位N; 为测量仪的重力，单位N;
这种类型测力仪的放大系数要远远高于杠杆式测力仪，经常被计量机构应用在大量程力的检测。
4、叠加式力标准机
一种典型的液压式力基准、标准机如图5所示，其工作原理去上述三种测力仪不同，使用相对比较的测力方法代替绝对测力方法，它是由一组或者一个标准测力仪和标准力传感器组成。通过适当的设备，标准测力仪与被检测仪串联，使用液压或者机械方式施加负荷力，根据标准力传感器的标准值和被检测力仪读数来计量被检测力仪的力值计量。工作原理如图6所示。
叠加式力标准机计量结果的不确定度引入主要来源于标准测力仪的性能参数、被检测力仪与标准测力仪的连接方式、加荷机构性能等。
3力学计量技术标准装置发展趋势
1、自动化方向
数据采集技术、光电技术、图像显示技术、高速通信技术的开发应用，为力学计量标准装置的开发注入了全新的活力，已经成为了其今后发展的重要方向。引入自动化系统的力学计量标准装置测量结果更加准确、工作效率更高、耗时更短，也可以消除人为因素所导致的计量误差。
2、计量限值向两端延伸
受到测量原理、仪器构件的闲置，力学计量标准装置的计量范围限定在一定范围内。目前随着力学计量范围要求的增加，我国相关技术人员必须对计量范围增加做技术攻关，做到计量装置发展与时俱进。目前，先进的力学计量技术标准装置计量范围两端极值在1N微小力值和10MN超大力值研究上。
3、结合激光与传感器技术
基于多普勒效应、光电效应以及压阻效应等技术原理，充分融合先进的传感器技术，开发精密度更高的力学计量标准装置，减少测量结果的误差。同时，借助正弦逼近等数据处理方式，降低仪器测量的不确定度。
4 结论
综上所述，传统的力学计量技术标准装置为我国工业发展、科学技术研究提供了必要的支撑条件。随着信息化、智能化、自动化、高速通信化等现代化技术发展，计量机构科研人员必须更好的将这些高新科技与力学计量技术标准装置结合起来，进一步提升我国力学计量标准体系水平。
参考文献：
[1] 张平，陈俊.浅析力学计量技术标准装置的发展现状[J].科技资讯，2014（2）：217-217..
[2] 郑爱平.浅析力学计量技术标准装置的发展现状[J].黑龙江科技信息，2014（36）：70-70.
[3] 赵彦.力学计量技术标准装置的现状及发展趋势[J].智库时代，2017（6）：220-221.
[4] 刘彬.探讨力学计量技术标准装置的现状及发展前景[J].中国科技投资，2017（1）.
[5] 郭小凤.计量标准装置的技术改造[J].计量与测试技术，1996（2）：30-32.
[6] 李正禄.關于建立压力计量标准检定装置的探讨[J].铁马科技，1998（1）：38-40.
[7] 陈茂杨.浅析力学计量技术标准装置的发展现状[J].南方农机，2019（11）：266-266.
[8] 宁华丽.力学计量技术标准装置的现状分析与发展趋势[J].化工管理，2017（32）：214.
[9] 徐国峰.力学计量技术标准装置的现状及发展趋势分析[J].科技经济导刊，2018，v.26;No.636（10）：74+131.
（作者单位：贵州航天计量测试技术研究所）