力學(xué)計(jì)量?jī)x器檢定問題分析

徐俊豪，張曉東

（張家港市檢驗(yàn)檢測(cè)中心，江蘇 張家港 215600）

計(jì)量學(xué)作為力學(xué)中的一個(gè)重要學(xué)科，力學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用深度的加深，力學(xué)計(jì)量?jī)x器也日益廣泛。力學(xué)計(jì)量?jī)x器在現(xiàn)代信息化和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展下，在實(shí)踐中不斷地改進(jìn)。然而，現(xiàn)有的力學(xué)計(jì)量?jī)x器檢定工作中，由于存在著諸多問題，力學(xué)計(jì)量?jī)x器的檢定不能得到改善，從而限制了其發(fā)展和應(yīng)用。在檢定工作中，要強(qiáng)化檢定工作的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化，同時(shí)，應(yīng)結(jié)合計(jì)量工作的實(shí)際需求及力學(xué)計(jì)量?jī)x器的特點(diǎn)，選擇合適的、合理的檢定手段。

1 力學(xué)計(jì)量的概念和內(nèi)涵

力學(xué)的發(fā)展與運(yùn)用，建立在力學(xué)的基本理論和力學(xué)儀器的支持下。在實(shí)際使用中，需要借助力學(xué)儀器來獲得相關(guān)的力學(xué)參數(shù)。與其他的專業(yè)相比較，力學(xué)具有較大的綜合性和系統(tǒng)性，并且涉及的范圍十分廣泛，因而在實(shí)踐中需要大量的有關(guān)數(shù)據(jù)。

2 力學(xué)計(jì)量的相關(guān)內(nèi)容及計(jì)量?jī)x器

力學(xué)是一門基礎(chǔ)和技術(shù)相結(jié)合的學(xué)科，是有關(guān)能量和力量的關(guān)系，它們與固體，液體，氣體之間的平衡，變形和運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系。力學(xué)是以數(shù)字形式對(duì)自然的各種現(xiàn)象進(jìn)行反映，所以要把力學(xué)計(jì)量設(shè)備將力學(xué)反映的數(shù)值以一定的形式呈現(xiàn)給人們，以便進(jìn)行科學(xué)的研究和運(yùn)用。

2.1 質(zhì)量方面的計(jì)量

在力學(xué)計(jì)量中，最基礎(chǔ)的計(jì)量是質(zhì)量計(jì)量，它的表示符號(hào)是 kg。天平是一種常用的質(zhì)量計(jì)量?jī)x器。在實(shí)際的質(zhì)量計(jì)量中，質(zhì)量的計(jì)量是利用天平對(duì)砝碼的質(zhì)量來衡量被測(cè)物體的質(zhì)量。質(zhì)量計(jì)量所能達(dá)到的程度，是根據(jù)對(duì)天平和砝碼的研究來決定的。

環(huán)境因素、磁化干擾是影響計(jì)量質(zhì)量的重要因素。而在質(zhì)量計(jì)量過程中，由于空氣流動(dòng)的強(qiáng)弱會(huì)嚴(yán)重影響到質(zhì)量計(jì)量的精度，因此環(huán)境因素是影響最大的因素。

2.2 流量方面的計(jì)量

流量計(jì)量通常有氣體流量計(jì)量、固體流量計(jì)量和液體流量計(jì)量三大類。盡管流量計(jì)量?jī)x器針對(duì)不同介質(zhì)有所差異，比如：水流量計(jì)量可以使用水流量計(jì)，氣體流量計(jì)量可以使用氣體流量計(jì)，油氣回收流量計(jì)量可以使用油氣回收流量計(jì)，但計(jì)量方法基本相同。目前，對(duì)流量計(jì)量的研究有兩個(gè)方向：①動(dòng)態(tài)的流量校準(zhǔn)以及介質(zhì)的流量計(jì)量：②研究極端量值標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 振動(dòng)方面的計(jì)量

在進(jìn)行振動(dòng)方面的計(jì)量時(shí)，應(yīng)采用相應(yīng)的指標(biāo)進(jìn)行計(jì)量，包括速度、位移、頻率、加速度等。振動(dòng)計(jì)量中的計(jì)量數(shù)據(jù)大多來自計(jì)量?jī)x器，因此，在實(shí)際計(jì)量中，振動(dòng)計(jì)量結(jié)果的精度取決于計(jì)量?jī)x器的準(zhǔn)確性。

主要用于振動(dòng)的計(jì)量?jī)x器有：加速度計(jì)、速度拾振器、位移拾振器，頻率分析儀等。這些儀器既能對(duì)振動(dòng)指標(biāo)進(jìn)行單方面的計(jì)量，又能由對(duì)應(yīng)的振動(dòng)計(jì)量?jī)x器來完成全面的計(jì)量。

2.4 壓力方面的計(jì)量

力學(xué)系統(tǒng)中的壓力計(jì)量就是對(duì)高壓進(jìn)行計(jì)量。壓力計(jì)量的工作是對(duì)壓力模塊、壓力傳感器、精密壓力傳感器、數(shù)字壓力計(jì)等進(jìn)行校準(zhǔn)和評(píng)定。在計(jì)量中，可以將其劃分成動(dòng)態(tài)檢定和靜態(tài)檢定兩大類。在此基礎(chǔ)上，靜態(tài)檢定分為砝碼檢定和對(duì)比檢定，計(jì)量?jī)x器采用液體活塞壓力計(jì)和氣體活塞壓力計(jì)。目前常用的動(dòng)態(tài)檢定方法有正弦壓力法和激波管法。

3 計(jì)量檢定

3.1 計(jì)量檢定的概念

計(jì)量檢定是指計(jì)量?jī)x器的功能（精度、穩(wěn)定性、靈敏度等）進(jìn)行檢測(cè)，判斷儀器是否合格等進(jìn)行全面檢查，其中包括儀器的檢驗(yàn)和加封蓋印等。這是實(shí)現(xiàn)計(jì)量數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N主要方式，也是確保計(jì)量數(shù)據(jù)的精確性和一致性的主要措施。我國(guó)有關(guān)法律法規(guī)中，只有國(guó)家各級(jí)人民政府設(shè)定的計(jì)量檢定單位才具有檢定和驗(yàn)明計(jì)量器具的權(quán)利，任何單位或個(gè)人都無權(quán)干預(yù)。國(guó)家法定的計(jì)量檢定單位在進(jìn)行計(jì)量檢定的時(shí)候，應(yīng)先建立相應(yīng)的測(cè)量基準(zhǔn)或計(jì)量規(guī)范，這是計(jì)量檢定的必要條件以及需要注意的方面。同時(shí)，實(shí)施計(jì)量檢定的單位和檢定人員要嚴(yán)格遵守有關(guān)的法律法規(guī)，嚴(yán)厲打擊違法的現(xiàn)象。

3.2 計(jì)量檢定的操作

如何對(duì)力學(xué)計(jì)量?jī)x器進(jìn)行檢定，文章結(jié)合一個(gè)例子來說明。衡器是一種非常特殊的電子秤，在各類計(jì)量工具中，使用頻率最高，也被稱為天平，是非常重要的力學(xué)計(jì)量?jī)x器。其應(yīng)用的歷史較長(zhǎng)，不但與人們的日常生活緊密相連，而且在保持國(guó)家經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定方面起著重要作用。天平是由德國(guó)的科學(xué)家虎克發(fā)明的。在進(jìn)行天平檢定前，首先要檢驗(yàn)儀器的完好程度以及是否存在損壞的情況，并對(duì)其表面進(jìn)行清潔，檢定人員必須具備高中或以上學(xué)歷，經(jīng)過主管計(jì)量單位培訓(xùn)合格，并且已經(jīng)獲得計(jì)量檢定員證書的檢驗(yàn)工作人員方能進(jìn)行檢定。檢定工作要按照相關(guān)的國(guó)家法律法規(guī)進(jìn)行，檢定后，根據(jù)檢定結(jié)果進(jìn)行判定，簽發(fā)檢驗(yàn)證書或檢驗(yàn)結(jié)論，并在天平上加上相應(yīng)的標(biāo)記。

3.3 整體檢定法和單元檢定法

在傳統(tǒng)的力學(xué)計(jì)量?jī)x器的檢定工作中，一般采用兩種方法：整體檢定和單元檢定。整體檢定又稱綜合檢定，是檢定工作的重要手段，是檢定工作的依據(jù)，是一種常見的檢定衡器的方法。整體檢定法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單可靠，能得到檢定的修正值。整體檢定包括標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量、基準(zhǔn)計(jì)量和儀器計(jì)量。檢定數(shù)據(jù)與實(shí)際數(shù)據(jù)的偏差進(jìn)行驗(yàn)證，并判定偏差有無變化，所以每一次檢定都要做好記錄。該方法具有可靠、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，并且對(duì)每次檢定的數(shù)據(jù)進(jìn)行了詳盡的記錄，可以很容易獲得需要的修正值。不過，在進(jìn)行檢定的過程中，也要考慮到如果被檢定的計(jì)量?jī)x器有必要并且需要獲得修正值，那么就應(yīng)該盡量加大計(jì)量的次數(shù)，以免發(fā)生錯(cuò)誤，通常三次測(cè)試就可以得到所需的數(shù)值，而這種情況則要進(jìn)行5~10次測(cè)試，盡量減少誤差。然而，整體檢定方法也有一定的缺陷，如果計(jì)量?jī)x器不符合標(biāo)準(zhǔn)，就不能準(zhǔn)確地判斷出計(jì)量?jī)x器故障的位置。為了避免這一問題，可以采用單元檢定方法。

4 力學(xué)計(jì)量?jī)x器檢定問題分析

4.1 急需統(tǒng)一計(jì)量法

就當(dāng)前的力學(xué)計(jì)量而言，已不再是人們所了解的計(jì)量，也不是單純的物理和力學(xué)的簡(jiǎn)單結(jié)合，而是與人們的日常生活息息相關(guān)。計(jì)量法的統(tǒng)一化指的是對(duì)不同的計(jì)量方法進(jìn)行協(xié)調(diào)，以消除因不同的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)而引起的一系列沖突。這種沖突主要表現(xiàn)在人與人之間、國(guó)家與國(guó)家之間以及人與國(guó)家之間。所以，應(yīng)該給予更多的關(guān)注。由于許多國(guó)家之間的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)不盡相同，比如，我國(guó)就有自己的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，只要能夠做到計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一，就能在某種意義上推動(dòng)我們的學(xué)科走向國(guó)際。只有如此，我國(guó)的計(jì)量精度才能得到全面的應(yīng)用，并且充分發(fā)揮力學(xué)計(jì)量的作用，從而使它的影響力得以擴(kuò)大。

4.2 注意計(jì)量檢定器具的性能

在實(shí)際的檢定工作中，基礎(chǔ)內(nèi)容就是對(duì)計(jì)量單位的實(shí)體進(jìn)行檢驗(yàn)與評(píng)估，并對(duì)相關(guān)儀器的工作性能進(jìn)行有效的分析與判斷。按理說，計(jì)量檢定工作應(yīng)該交給有關(guān)部門進(jìn)行全權(quán)負(fù)責(zé)，具體的步驟就是到有關(guān)部門進(jìn)行辦理，比如蓋驗(yàn)工章并且獲得相應(yīng)的證明手續(xù)。按照國(guó)家的相關(guān)法律法規(guī)，必須經(jīng)相關(guān)機(jī)構(gòu)審批和認(rèn)可后才可以獲得檢定計(jì)量?jī)x器的權(quán)利，而其他機(jī)構(gòu)和人員也不能干預(yù)。在對(duì)計(jì)量?jī)x器進(jìn)行檢定的同時(shí)，要按照有關(guān)的規(guī)范和職責(zé)，對(duì)出現(xiàn)的問題及時(shí)報(bào)告，并將其移交有關(guān)的單位進(jìn)行處理。

4.3 兩種檢定方法并施

為了進(jìn)一步提升計(jì)量?jī)x器的檢定精度，需要對(duì)具體的檢定方法進(jìn)行詳細(xì)了解。只有了解檢定的具體方式，就可以改進(jìn)檢定方法，減少錯(cuò)誤的發(fā)生。衡器是電子秤的一種類型，天平是力學(xué)計(jì)量中的一個(gè)非常關(guān)鍵的儀器。在對(duì)儀器進(jìn)行檢定前，要對(duì)每一臺(tái)儀器的具體情況進(jìn)行詳細(xì)檢查，觀察有沒有損壞或者是否可以正常工作。目前力學(xué)計(jì)量?jī)x器的檢定工作分為兩種：整體檢定和單位檢定。整體檢定是一種非常常見的檢定方法，同時(shí)也是基礎(chǔ)的檢定方法，它的檢定內(nèi)容主要有：基準(zhǔn)計(jì)量、儀器計(jì)量、標(biāo)準(zhǔn)校驗(yàn)。必須清楚地說明檢定數(shù)值和是數(shù)值的偏差，并做詳細(xì)的登記，以便后期的計(jì)算。

需要注意，若所測(cè)數(shù)據(jù)可修改值為正值，則有關(guān)工作人員須加大計(jì)量次數(shù)，以減少錯(cuò)誤發(fā)生率。為了防止這種情況的出現(xiàn)，還可以采用單元檢定方法，也就是部件檢定方法。其工作原理是通過加大檢定的頻率，對(duì)多個(gè)檢定結(jié)果進(jìn)行恰當(dāng)對(duì)比，對(duì)造成結(jié)果生成誤差的具體因素進(jìn)行合理的剖析，從而得出相應(yīng)的不確定度，便于檢驗(yàn)有關(guān)儀器的質(zhì)量是否符合要求。兩種不同的檢定方式，都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，在力學(xué)計(jì)量?jī)x器的日常檢定中，可以將兩者結(jié)合起來，互相補(bǔ)充，以達(dá)到更高的檢定精度。

5 力學(xué)計(jì)量?jī)x器檢定中應(yīng)注意的相關(guān)事項(xiàng)及對(duì)策

5.1 力學(xué)計(jì)量?jī)x器完整性與防作弊注意事項(xiàng)與對(duì)策

在研究力學(xué)的過程中，電子天平作為一種主要的計(jì)量工具，經(jīng)過了漫長(zhǎng)的發(fā)展，并在此基礎(chǔ)上逐步發(fā)展成為其他力學(xué)計(jì)量?jī)x器。但是，任何一種力學(xué)計(jì)量?jī)x器，都要確保其整體的質(zhì)量。力學(xué)計(jì)量?jī)x器的檢定，應(yīng)重視力學(xué)計(jì)量?jī)x器的完好和存在的質(zhì)量問題。在檢定時(shí)，可以采用整體檢定和單元檢定的方式進(jìn)行。

此外，在力學(xué)計(jì)量?jī)x器檢定中，應(yīng)重視并認(rèn)真對(duì)待防作弊現(xiàn)象。為了解決這個(gè)問題，可以檢查力學(xué)計(jì)量?jī)x器是否處于平衡狀態(tài)，是否傾斜或墊腳。在稱量時(shí)，若一開始沒有把秤盤放在電子天平上，而是在稱重時(shí)才將秤盤放置，則秤盤的重量就會(huì)變得非常明顯；或是在稱重過程中，把物體大力放置在電子天平上，或是把磁鐵放到電子天平的底部，都會(huì)造成計(jì)量數(shù)據(jù)的不精確。檢定時(shí)，既要確認(rèn)稱重計(jì)量的準(zhǔn)確性，又要嚴(yán)格地檢驗(yàn)并核對(duì)稱重計(jì)量的數(shù)據(jù)，并將其與標(biāo)準(zhǔn)值相比較，從而判斷出有沒有存在作弊情況。力學(xué)計(jì)量?jī)x器檢定過程中，若有作弊行為，應(yīng)當(dāng)立即將有關(guān)作弊的計(jì)量信息進(jìn)行反饋，并向有關(guān)部門進(jìn)行登記備案。上述均為在應(yīng)用力學(xué)計(jì)量?jī)x器時(shí)要注意的問題，并將其與檢定規(guī)范和檢驗(yàn)方法相結(jié)合，可以很好地防止此類情況發(fā)生。

5.2 計(jì)量?jī)x器檢定器具性能相關(guān)注意事項(xiàng)與對(duì)策

力學(xué)計(jì)量?jī)x器檢定必須對(duì)計(jì)量單位進(jìn)行實(shí)物檢驗(yàn)，分析和判斷儀器的有效性，是檢驗(yàn)力學(xué)計(jì)量?jī)x器是否合格的先決條件。力學(xué)計(jì)量?jī)x器的檢定工作，從理論上講，應(yīng)完全交給有關(guān)單位進(jìn)行處理，可以到相關(guān)的部門辦理核發(fā)的文件，然后再辦理相應(yīng)的證書。在國(guó)家的法律法規(guī)中，力學(xué)計(jì)量?jī)x器檢定的權(quán)利必須經(jīng)過相關(guān)機(jī)構(gòu)的同意和核準(zhǔn)，不會(huì)受到其他機(jī)構(gòu)和人員的干預(yù)。所以力學(xué)計(jì)量?jī)x器檢定必須做到既要嚴(yán)格遵守相應(yīng)的校準(zhǔn)規(guī)范，又要嚴(yán)格履行檢定職責(zé)，一旦出現(xiàn)性能問題，必須向有關(guān)單位報(bào)告并按規(guī)定處理。

5.3 計(jì)量檢定兩種方法注意事項(xiàng)及正確處理

進(jìn)一步了解力學(xué)計(jì)量?jī)x器的具體檢定方式，對(duì)于提高力學(xué)計(jì)量?jī)x器的檢定精度具有重要意義。要掌握力學(xué)計(jì)量?jī)x器的具體檢定方式，才能更好地提高和改善計(jì)量檢定方法，從而降低計(jì)量誤差。力學(xué)計(jì)量?jī)x器在檢定前應(yīng)認(rèn)真了解各種力學(xué)計(jì)量?jī)x器的詳細(xì)情況，并對(duì)其故障及操作是否處于正常情況進(jìn)行全面的分析。

目前使用的檢定方法分為單元檢定和整體檢定，整體檢定是通過直接采用計(jì)量基準(zhǔn)和計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)來檢定儀器的各項(xiàng)數(shù)值。在使用上，整體檢定法比較方便，并且檢定結(jié)果比較可靠，能夠求得修正值。但是，如果受檢定的力學(xué)計(jì)量?jī)x器本身不合格的時(shí)候，我們很難確定這個(gè)修正值是由于儀器本身問題所導(dǎo)致的，還是由檢定所導(dǎo)致的，更無法確定是由儀器的哪一部分問題所產(chǎn)生的。部分檢定可以對(duì)各種影響被檢定計(jì)量?jī)x器的精度的各種因素引起的偏差進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和校驗(yàn)，最后得出整體誤差，以此來判定儀器的質(zhì)量。單分檢定法能夠彌補(bǔ)整體檢定的不足，不過檢定的時(shí)間比較長(zhǎng)，計(jì)算比較煩瑣，有的時(shí)候還會(huì)因?yàn)檫z漏而無法保證檢定的準(zhǔn)確度。因此，在實(shí)際檢定過程中，要對(duì)實(shí)際情況進(jìn)行分析，對(duì)采用何種方法進(jìn)行思考，選擇合適的檢定方法，也可以對(duì)整體檢定和部分檢定方法依次進(jìn)行使用，發(fā)揮兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，規(guī)避兩種方法的缺點(diǎn)，從而保障檢定結(jié)果的準(zhǔn)確性。

6 結(jié)語

從總體上看，隨著我國(guó)計(jì)量?jī)x器的類型不斷增多，力學(xué)計(jì)量?jī)x器的檢定工作也越來越復(fù)雜。對(duì)檢定工作質(zhì)量提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)要求。但是，當(dāng)前我國(guó)的計(jì)量?jī)x器檢定工作存在著缺乏一致性、標(biāo)準(zhǔn)化等問題，這嚴(yán)重影響了我國(guó)的計(jì)量檢定技術(shù)的發(fā)展，從而影響到國(guó)家今后的發(fā)展。為此，應(yīng)根據(jù)目前檢定工作中存在的相關(guān)問題，進(jìn)一步完善現(xiàn)行的檢定工作，統(tǒng)一檢定標(biāo)準(zhǔn)，完善檢定手段，將檢定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行統(tǒng)一，提高檢定工作的綜合素質(zhì)，為我國(guó)力學(xué)計(jì)量的發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)。