本文在对参加比对的大力值基、标准机特性充分调研和试验的基础上,对高准确度大力值比对的方法进行了分析和研究,并参照力值国际关键比对的方法,提出了大力值国内比对的试验程序。
1比对方法的研究和试验
大力值标准机有两种结构型式:一种是液压式力标准机,即把标准砝码的重力经液压放大来复现力值的力标准机;另一种是叠加式力标准机,即采用一个(组)高准确度的标准测力仪,与被检测力仪串联,以液压或机械方式施加负荷,通过比较测量,来确定被检测力仪计量特性的力标准机。我国的大力值国家基准为中国计量科学研究院5MN、20MN液压式力基准机。中国测试技术研究院以及山西、江苏、上海、湖北、陕西、浙江等省级计量部门建立了液压式或叠加式大力值标准机。
目前我国大多数大力值标准机的量程上限为2MN,因此本次比对的最大负荷确定为2MN,另一比对点为50%最大负荷,即1MN。由主导实验室提供两台2MN高准确度力传感器(准确度等级为0.03级)作为传递标准。
为了制定科学、合理的比对方法,试验和研究既要充分考虑各台力基、标准机结构、性能的不同,也要考虑温度等环境因素对传递标准的影响。
1.1加、卸荷和力值稳定时间的确定
在力基、标准机上施加或卸除比对负荷后,需保持一段时间,才能得到传递标准的稳定输出信号。由于在同一负荷点各台力基、标准机的加、卸荷时间和加、卸荷速率可能各不相同,会对比对数据产生一定影响。为了尽量减小这种影响,需根据各台力基、标准机加、卸荷速率,以最长的加、卸荷时间作为比对的加、卸荷时间。根据各台参加比对的力基、标准机的调研情况,在每一级负荷(即从零负荷到1MN,1MN到2MN的加荷过程以及从2MN到零负荷的卸荷过程)的加、卸荷时间为60~150s之间,再经过30~60s的时间,传递标准的输出信号才能趋于稳定。按照最长时间考虑,确定每级负荷的加、卸荷和力值稳定时间共计210s。其后开始采集传递标准的输出信号,可以减小因各台力基、标准机加、卸荷时间及速率的不同对比对结果的影响.
优众力生产的高精度标准测力仪全部采用ISO376标准转角工艺设计，旋转方位误差小，精度度、长期稳定性优异。主要用于材料试验机、压力机等测力仪器、设备的检定和校验。也可用于其它有关仪器、设备、零部件、构件“力值”的测量、检定和校验。是一种经济适用、操作简单、使用方便、准确安全的测量设备。标准测力仪是各质量技术监督、计量检测、科研院所、大专院校、质检机构、相关部门和企业的重点选择设备。
高精度标准测力仪量程选择：
拉压双向测量：20N，50N，100N，200N，500N，1kN，1.5kN，2kN，3kN，5kN， 10kN，20kN，30kN，50kN，100kN，
压向测量：100kN，200kN，300kN，500kN，600kN，1000kN，2000kN，3000kN，5000kN，6000kN，8000kN，10000kN，
15000kN，20000kN，30000kN，
1.2数据采集时间的确定
目前,无论液压式还是叠加式大力值标准机都是通过液压驱动的方式产生或放大力值的。加到一级负荷后,由于液压油缸旋转或系统液压元件的周期振动等原因都会引起整个系统周期性的液压波动。因此,加、卸荷和力值稳定时间(210s)以后,需要连续采集一段时间内传递标准的输出信号后,取其算术平均值作为比对数据。
为了确定合适的数据采集时间,分别在中国计量科学研究院5MN力基准机和山西省计量监督检定测试所2MN液压式力标准机上进行了试验。试验采用相同的程序和传递标准,以1个数据/秒的采样频率,对传递标准的输出信号连续采集30s、60s、120s,试验结果如表1、表2所示。表中分别给出了在一定采样时间段内采样数据的算术平均值(示值),以及采样数据的相对标准偏差。
本文讨论了力基、标准机特性,温度等环境因素对高准确度大力值比对的影响,并通过试验对其进行了分析和研究。在此基础上,提出了大力值国内比对的试验方法。这个比对方法,既参考了国际力值关键比对的方法,又充分考虑了参加比对的力标准机的特性和各实验室的实际情况,确保了本次大力值比对能够客观、准确地反映目前我国大力值基、标准机的计量技术水平,促进了我国大力值计量水平不断发展。目前,比对试验正按照预定计划顺利进行。
