超大量程(大于20MN)力标准装置是实现超大力值精准测量的基础,是目前国际力值计量领域研究的热点之一,其发展水平反映了一个国家科技发展的整体实力。

　　

　　近期，江苏省计量院超大力值的30MN叠加式力标准机已开展标准测力仪、工作测力仪和力传感器等(1～30)MN的超大力值计量器具的校准(非CNAS)工作。

　　

　　该标准机测量范围为1MN～30MN，其准确度在1MN至20MN段为0.05级、在20MN以上为Urel=0.1%(k=2)。经过中国计量科学研究院20MN测力仪标准装置的校准，以及与福建省计量科学研究院60MN叠加式力标准机标准装置(国内最大力值标准装置)比对验证后，标准机已开始投入试运行，目前已为南京市计量监督检测院、博世汽车技术服务(中国)有限公司、泰州市计量测试院和淮安市计量测试中心等单位进行了大力值计量服务，并计划在明年上半年迎接30MN叠加式力标准机标准装置的建标考核。届时，江苏省计量科学研究院的大力值标准装置将进入国内先进行列。

　　

　　测力仪用于测量各种力值或载荷的便携式计量仪器。又称测力计。有各种不同的分类，根据使用对象分为工作测力仪和标准测力仪。评价测力仪准确度等级的主要指标是重复性R，稳定度Sb。R反映一次完整检定过程中，多次加(卸)载所得数据的变化;Sb反映相隔一段时间后检定所得数据与上次数据的差异。

　　

　　用于静重式、杠杆式、液压式及叠加式测力机检定或比对的标准测力仪，多为测力传感器式，其准确度分为0.01、0.03和0.05三级。各种形式的测力传感器配以适当的电测仪表后，即构成传感器式测力仪或电子式测力仪。标准测力仪目前仍以量程宽、准确度高、适应性强的电阻应变式传感器为主。用于各类材料试验机检定或校准的标准测力仪，多为百分表式，其准确度分为0.03，0.05和0.1三级。

　　

　　分为数式测力仪和机械式测力仪(指针式)两种。

　　

　　1、数字式测力仪，采用超大显示屏可精确的现实测量所得到的最大信息量;当前值，最大值，最小值等，同时还可以用进度条的形式标示测试力是否接近了最大量程。如需有，可利用背光使读数变得可加方便、舒适。

　　

　　2、指针式测力仪，设有一个大型的2.25英寸的表盘，为提高分辨率和可读性，峰值保持按钮，符合人体工程学的形状和。5%满量程精度改善。

　　

　　力传感器将力的量值转换为相关电信号的器件。力是引起物质运动变化的直接原因。力传感器能检测张力、拉力、压力、重量、扭矩、内应力和应变等力学量。具体的器件有金属应变片、压力传感器等，在动力设备、工程机械、各类工作母机和工业自动化系统中，成为不可缺少的核心部件。 力能够产生多种物理效应，可采用多种不同的原理和工艺，针对不同的需要设计制造力传感器。

　　

　　力传感器主要有：

　　

　　(1)被测力使弹性体(如弹簧、梁、波纹管、膜片等)产生相应的位移，通过位移的测量获得力的信号。

　　

　　(2)弹性构件和应变片共同构成传感器，应变片牢固粘贴在构件表面上。弹性构件受力时产生形变，使应变片电阻值变化(发生应变时，应变片几何形状和电阻率发生改变，导致电阻值变化)，通过电阻测量获得力的信号。应变片可由金属箔制成，也可由半导体材料制成。

　　

　　(3)利用压电效应测力。通过压电晶体把力直接转换为置于晶体两面电极上的电位差。(4)力引起机械谐振系统固有频率变化，通过频率测量获取力的相关信息。(5)通过电磁力与待测力的平衡，由平衡时相关电磁参数获得力的信息。

　　

　　力传感器主要由三个部分组成：

　　

　　1---力敏元件(即弹性体，常见的材料有铝合金，合金钢和不锈钢)

　　

　　2---转换元件(最为常见的是电阻应变片)

　　

　　3---电路部分(一般有漆包线，pcb板等)

　　

　　新闻来源：江苏省计量科学研究院