力學(xué)計(jì)量儀器檢定過程中需要注意的問題及改善措施分析

張曉東，徐俊豪

（張家港市檢驗(yàn)檢測中心，江蘇 張家港 215600）

力學(xué)是計(jì)量技術(shù)發(fā)展最早的學(xué)科之一，其主要檢測內(nèi)容是測量力值、質(zhì)量、振動、壓力和流量，對國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了很大的促進(jìn)作用。其原理是以牛頓力學(xué)為基礎(chǔ)的。在世界范圍內(nèi)，質(zhì)量是一個最基本的物理量，同時(shí)也是一個基本單位，其他力學(xué)單位為導(dǎo)出單位。在過去的數(shù)十年里，力學(xué)計(jì)量已逐步發(fā)展成為一種較為完整的計(jì)量系統(tǒng)。特別是近年來，由于科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，力學(xué)計(jì)量發(fā)生了根本變化。在力學(xué)計(jì)量工作中應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)，可以有效提高計(jì)量精度，減少人工操作，降低計(jì)量誤差。但應(yīng)注意的是，力學(xué)計(jì)量儀器檢定時(shí)必須遵循一致性的原則。

1 力學(xué)計(jì)量

計(jì)量是一種單位的整合和量值準(zhǔn)確可靠的工作。計(jì)量對產(chǎn)品質(zhì)量起著關(guān)鍵作用，是對產(chǎn)品制造工藝參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)控，以保證加工質(zhì)量的有效措施；計(jì)量也是一種有效節(jié)約能源的方法；同時(shí)，計(jì)量也能防止雙方之間出現(xiàn)交易爭端。

2 力學(xué)計(jì)量儀器檢定應(yīng)注意問題

2.1 檢驗(yàn)儀器未規(guī)范化應(yīng)用

力學(xué)計(jì)量儀器檢定工作必須保證力學(xué)計(jì)量儀器的結(jié)構(gòu)與運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)化。力學(xué)計(jì)量儀器的檢定，應(yīng)采用相應(yīng)的檢定儀器，并針對計(jì)量單位進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)物檢驗(yàn)，并與有關(guān)的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行比較，直到檢驗(yàn)的結(jié)論達(dá)到了規(guī)定的要求，力學(xué)計(jì)量儀器方可正式投入使用。在實(shí)際使用中，由于個體和設(shè)備的原因造成的偏差會對檢定的精度產(chǎn)生很大影響，因此要特別注意不同偏差引起的檢定精度問題。

2.2 力學(xué)計(jì)量儀器計(jì)量方法

缺少一致性在所有的運(yùn)算過程中，為了保證精確地運(yùn)算，對數(shù)據(jù)進(jìn)行的統(tǒng)計(jì)，應(yīng)重復(fù)、多次計(jì)算，求平均值。這一反復(fù)核算的方式，可以避免出現(xiàn)任意誤差的情況。力學(xué)計(jì)量儀器校準(zhǔn)中的分項(xiàng)檢定是一種需要進(jìn)行嚴(yán)密檢測的方法，不斷地進(jìn)行檢定，以達(dá)到最終的結(jié)果。然而，在力學(xué)計(jì)量儀器的檢定實(shí)踐中，還沒有使用多次核算的方式，僅根據(jù)單一的檢定結(jié)果進(jìn)行最后的判斷，因而不能保證其精確度和可靠性。

2.3 注意檢定工作的細(xì)節(jié)化處理

力學(xué)計(jì)量儀器檢定工作人員需要具有高度的責(zé)任心，其工作規(guī)范和工作要求十分嚴(yán)格。所以，在實(shí)施檢定時(shí)，要按照檢定程序，加強(qiáng)對檢定過程中的細(xì)節(jié)工作，保證校驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。對檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行及時(shí)分析和解決，以保證檢定程序和檢定結(jié)果的正確性。例如，想要檢定天平計(jì)量的準(zhǔn)確度，不僅要檢驗(yàn)天平的計(jì)價(jià)信號、外觀，還要檢驗(yàn)天平的預(yù)熱、校準(zhǔn)、清零等各項(xiàng)操作，以免因操作不當(dāng)或不恰當(dāng)造成計(jì)量結(jié)果出現(xiàn)誤差，影響結(jié)果的準(zhǔn)確性。如果在檢定過程中發(fā)現(xiàn)存在舞弊現(xiàn)象，應(yīng)立即上報(bào)給上級管理人員，并對錯誤的操作進(jìn)行修正，確保檢定結(jié)果的正確、有效。

3 解決力學(xué)計(jì)量儀器檢定問題的措施

3.1 保證檢定儀器的標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用

為了保證計(jì)量儀器檢定結(jié)果的準(zhǔn)確性，必須加強(qiáng)對檢定設(shè)備的選擇，統(tǒng)一計(jì)量方法是非常關(guān)鍵的一種手段。到目前為止，現(xiàn)有的力學(xué)計(jì)量體系屬于中國獨(dú)有的計(jì)量體系，而物理與機(jī)械的計(jì)量則采用了世界范圍內(nèi)的統(tǒng)一的計(jì)量體系。因此，要與世界標(biāo)準(zhǔn)相適應(yīng)，應(yīng)大力推進(jìn)我國對于力學(xué)計(jì)量儀器的檢定標(biāo)準(zhǔn)改革，以達(dá)到與國際接軌的目的，為進(jìn)一步完善我國力學(xué)計(jì)量儀器的檢定工作提供科學(xué)依據(jù)。檢驗(yàn)人員在檢定工作中要加強(qiáng)各類儀器的運(yùn)用能力，認(rèn)真對檢定工作中使用的各種儀表進(jìn)行仔細(xì)檢查及處理，以保證檢定結(jié)果的正確性。

3.2 實(shí)施統(tǒng)一的計(jì)量方法

力學(xué)計(jì)量儀器的檢定工作比較復(fù)雜，并且具有重要性，承擔(dān)計(jì)量儀器檢驗(yàn)工作的主管單位應(yīng)具備相應(yīng)的國家認(rèn)可資格。要確保檢定結(jié)果的準(zhǔn)確性和規(guī)范性，對檢定的結(jié)果進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)問題后應(yīng)立即糾正，并及時(shí)進(jìn)行處置，以保證校準(zhǔn)的精度和校準(zhǔn)工作的規(guī)范化。

綜合國內(nèi)各類力學(xué)計(jì)量儀器的檢定方法和技術(shù)，建立統(tǒng)一的計(jì)量方法體系，減少人為誤差和方式誤差，從而實(shí)現(xiàn)力學(xué)計(jì)量儀檢定結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一化和整體化。在這種情況下，該方法在實(shí)踐中的應(yīng)用效果和反復(fù)應(yīng)用效果均有很大改善。

質(zhì)量計(jì)量法：質(zhì)量計(jì)量的目標(biāo)是為計(jì)量材料的質(zhì)量提供衡量的標(biāo)準(zhǔn)。質(zhì)量計(jì)量法是從度量衡的“衡”發(fā)展而來，它所采用的計(jì)量儀器有：砝碼、天平、秤、各類衡器等。只有能夠測定計(jì)量目標(biāo)的質(zhì)量或者能夠?qū)Ξa(chǎn)品的制造過程進(jìn)行監(jiān)控的儀器，才會被稱為衡器。在質(zhì)量計(jì)量方法中，通常將計(jì)量準(zhǔn)確率大于1/10 000的標(biāo)準(zhǔn)的秤稱為“天平”。

密度計(jì)量法：在一個空間體系中，密度是物體質(zhì)量與體積的比率，用P來表示。在明確密度計(jì)量方法之后，可用 kgL表示，即物質(zhì)的質(zhì)量或數(shù)量的濃度。而質(zhì)量密度則用每立方摩爾來表示，也就是，物質(zhì)和混合物的體積比率。

力值計(jì)量法：力是物體間交互作用的結(jié)果，力包括大小、方向和作用的位置三個基本要素。建立力值計(jì)量法可以保證砝碼等重力數(shù)值的可靠性和精確性。現(xiàn)行的工程單元法計(jì)算的內(nèi)力值單位是 kg/N，1 kg/N=9.806 65。

容量計(jì)量法：本質(zhì)上是測量不同的流體（液體或氣體）體積的一種測量方法。在國際上，容量的計(jì)量單位是m3，L等也是比較常見的。在確定了容積計(jì)量法之后，將容積計(jì)量儀劃分為一、二級不同的測量裝置和工作測量裝置，其中容量計(jì)量法的一個目標(biāo)是增加量筒、量杯等測量裝置的容量的準(zhǔn)確度。

流量計(jì)量法：根據(jù)流體范圍的大小，可將流量計(jì)量的范圍加以適當(dāng)分類，一般可分成三大類型：氣體流量計(jì)量、油流量計(jì)量、水流量計(jì)量。在計(jì)量過程中，不能交換流動介質(zhì)，但不同的流動介質(zhì)的計(jì)量方法卻是一致的。目前流量計(jì)量技術(shù)的發(fā)展主要有兩種：動態(tài)流量計(jì)量與介質(zhì)流量計(jì)量，極端流量值基準(zhǔn)的開發(fā)。

振動計(jì)量法：包含速度、位移、頻率、加速度等方面的概述，計(jì)量結(jié)果的精度與振動試驗(yàn)的好壞有很大的關(guān)系。在目前的階段中，由于研發(fā)和采用了先進(jìn)的、高精度的校準(zhǔn)技術(shù)，所以在實(shí)際工作中，標(biāo)定精度越來越高。機(jī)械測量儀表的校準(zhǔn)工作比較復(fù)雜，使得振動校驗(yàn)的結(jié)果朝著精確化的方向發(fā)展。因?yàn)榱W(xué)檢定儀器檢定工作的復(fù)雜性和重要性，相關(guān)主管單位必須具有相應(yīng)的資質(zhì)證書。在檢定過程中，必須對檢定過程進(jìn)行嚴(yán)密檢驗(yàn)，以確保檢定結(jié)果的正確性和規(guī)范性。一旦在檢定中查出問題，要求檢定單位立即進(jìn)行糾正，同時(shí)，對出現(xiàn)的嚴(yán)重問題進(jìn)行相應(yīng)處置，確保檢定工作的規(guī)范化和檢定結(jié)果的正確性。

3.3 采用適當(dāng)?shù)臋z定方法，注重對細(xì)節(jié)部分的檢驗(yàn)

3.3.1 精細(xì)化檢定方法

為了使計(jì)量儀器的準(zhǔn)確性得到切實(shí)提高，就需要根據(jù)實(shí)際的需要，采取恰當(dāng)?shù)臋z測方法，并強(qiáng)化對計(jì)量儀器的細(xì)節(jié)檢測。相關(guān)檢定工作人員需要對檢定工作有一定的工作經(jīng)歷，能夠根據(jù)具體檢定需要和需要檢定的儀器來制訂具體的檢定方案，并對實(shí)際操作進(jìn)行相應(yīng)的修改，使出現(xiàn)誤差的情況呈現(xiàn)最小化。因此，在進(jìn)行檢定前，操作人員要對每一臺測試儀器進(jìn)行檢驗(yàn)，觀察是否有損壞，是否能夠正常工作，再選擇適當(dāng)?shù)臋z定方式。

我國力學(xué)計(jì)量儀器檢定工作，一般采取兩種方法：整體檢定和單元檢定。

整體檢定是檢定中最基本的檢定方式，其內(nèi)容主要有檢定基準(zhǔn)計(jì)量、檢定器具計(jì)量等。檢定時(shí)應(yīng)明確檢定數(shù)據(jù)與實(shí)際數(shù)據(jù)的偏差，并做好偏差值的紀(jì)錄。經(jīng)過多次試驗(yàn)后，計(jì)量儀表必須校正。該方法具有簡便、易于實(shí)現(xiàn)，通過反復(fù)測量，可以獲得較為準(zhǔn)確的計(jì)量結(jié)果，這是目前我國確定計(jì)量精度的常用方法。然而，這種方式也有一些缺點(diǎn)，那就是當(dāng)檢定儀器不符合標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，其誤差值就會難以確定。例如，如果檢定的儀器沒有達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，檢定人員仍采用整體檢定方法進(jìn)行檢定，將對檢定的結(jié)果產(chǎn)生直接影響。而且，這些誤差都不是因?yàn)椴僮鲉栴}造成的，所以很難發(fā)現(xiàn)問題的根本原因。在實(shí)際工作中，的確有個別檢定人員不懂得靈活使用檢定方法，從而造成最后的檢定結(jié)果誤差較大。

單元檢定，主要是將整體校定單位分成若干個小單元，接著對各個小單元進(jìn)行校驗(yàn)，對比和分析校驗(yàn)的效果，發(fā)現(xiàn)影響校驗(yàn)的主要原因，最后按照校驗(yàn)小單元的誤差進(jìn)行計(jì)算，確定儀器的質(zhì)量是否符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。盡管該方法比較煩瑣，但其檢定的結(jié)果比整體檢定的結(jié)果更加規(guī)范。在實(shí)踐中，通過將兩種方法結(jié)合起來，可以有效提高計(jì)量儀器和測量結(jié)果的精確度，從而保證了力學(xué)計(jì)量儀器的提升，確保力學(xué)計(jì)量工作的有效性。比如，在對力學(xué)計(jì)量儀器進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)，采用靜、動兩種檢定方式。動態(tài)檢定就是通過對儀器自身各個部件的功能進(jìn)行調(diào)試和復(fù)原，以實(shí)現(xiàn)校驗(yàn)。靜態(tài)檢定是指將儀器作為一個完整的系統(tǒng)，對其工作性能進(jìn)行比較和分析，以確保檢驗(yàn)結(jié)果的精度。

3.3.2 加大細(xì)節(jié)檢定

必須重視對儀器中的零部件的檢定，在使用檢定儀器時(shí)，經(jīng)常會遇到一些問題，使檢測的結(jié)果發(fā)生偏離，給檢測工作帶來負(fù)面影響。所以，在進(jìn)行檢定工作時(shí)，相關(guān)工作人員必須定期對儀器進(jìn)行檢查、更換。

比如，在檢定內(nèi)燃機(jī)抽氣泵的密封性時(shí)，要將大量的水注入到標(biāo)定裝置中，需要注意注入的水需要高于標(biāo)定裝置的三分之二，并將抽氣橡膠管夾緊，保持封閉狀態(tài)，然后將橡膠管和醫(yī)療注射器連接到防水閥的入口，并且將蓄水器的進(jìn)口進(jìn)行封閉。將儀器顛倒，隨后使用注射器吸出空氣，如果氣體泄漏，標(biāo)定裝置的上部（因?yàn)轭嵉?，上部有水分）會有氣泡進(jìn)入。然后將裝置豎直放置，把水考克關(guān)緊，用注射器從抽氣孔吸出空氣。若有氣體泄露，則校準(zhǔn)裝置下側(cè)及防水考克均會出現(xiàn)氣泡，若無氣體泄露，則表示設(shè)備密封性能優(yōu)良。在檢測發(fā)動機(jī)的感測器時(shí)，采用2 856 K色溫?zé)襞莸陌l(fā)光源與硒化或硅光電元件構(gòu)成。另外，2 856 K色溫?zé)襞莺凸怆娖骷奈恢玫南嚓P(guān)性對其檢測精度有較大的影響，但是在檢定過程中經(jīng)常被忽略。

例如，壓力表在工作一段時(shí)間以后，一旦更換新的工作環(huán)境，機(jī)芯就會變形磨損，從而導(dǎo)致壓力表的精度下降。所以，在這個時(shí)候，應(yīng)該加強(qiáng)對壓力計(jì)進(jìn)行綜合檢定，以保證儀表的準(zhǔn)確性，防止測量結(jié)果出現(xiàn)失真的情況。第一，將壓力表的各個部件進(jìn)行及時(shí)清洗，清理里面的雜質(zhì)和污垢，并將壓力表中的各個磨損部件進(jìn)行替換，保證壓力表的正常工作狀態(tài)；第二，按安裝位置的差異來決定壓力表的實(shí)際檢定期限，比如壓力表安裝在壓力檢測點(diǎn)處，壓力表的檢定期限應(yīng)設(shè)定為六個月以內(nèi)。若對監(jiān)測儀器的需求較大，比如環(huán)境監(jiān)測、安全生產(chǎn)等，那么，就必須減少對儀器的檢定周期；第三，當(dāng)測量點(diǎn)的介質(zhì)變化較大，儀器頻繁應(yīng)用，需要改善有關(guān)精度的要求，并應(yīng)視實(shí)際情況，減少檢定時(shí)間，并定期更換內(nèi)部零件。

通過對螺釘進(jìn)行控制的方式，可以使實(shí)際檢定工作減少出現(xiàn)偏差。力學(xué)計(jì)量儀器的壓力儀表，一般情況下都是表面上看起來處于正常狀態(tài)，但因?yàn)轱@示數(shù)值的原因，往往會出現(xiàn)“超差”的情況。因此，在儀器檢定過程中，有關(guān)部門要加強(qiáng)對壓力表的檢定工作，一旦發(fā)現(xiàn)問題，就可以通過調(diào)整螺釘?shù)姆绞竭M(jìn)行解決。比如，在壓力表的指示針為0的情況下，要進(jìn)行快速地處理。若壓力表的偏差超出標(biāo)準(zhǔn)值，則工作人員應(yīng)采用反時(shí)針方式加大拉桿與齒輪之間的角度，使誤差可以進(jìn)行調(diào)節(jié)。不過，若上述各項(xiàng)措施都已經(jīng)使用，仍出現(xiàn)偏差超過標(biāo)準(zhǔn)值，則需重新安裝指針，避免出現(xiàn)誤差。

4 結(jié)語

力學(xué)計(jì)量儀器的精確度是力學(xué)計(jì)量領(lǐng)域的一個重要課題，其復(fù)雜多變的特點(diǎn)，使力學(xué)計(jì)量儀器的檢定工作更加復(fù)雜、嚴(yán)謹(jǐn)。在實(shí)際操作中，對操作人員的業(yè)務(wù)能力、操作水平、操作規(guī)范等提出了一些具體的標(biāo)準(zhǔn)，要能嚴(yán)格遵守國家規(guī)定的檢驗(yàn)程序。力學(xué)計(jì)量儀器檢定的技術(shù)規(guī)程，必須由國家有關(guān)單位審批，對各種操作程序的規(guī)定也十分苛刻，所以在實(shí)踐中，要保證檢定結(jié)果的準(zhǔn)確性，應(yīng)依據(jù)有關(guān)的檢定儀器選用適當(dāng)?shù)臋z定手段。