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第八章 力学计量 一、力学计量概述 同几何量计量一样，力学计量也是发展最早的计量领域之一。 1、力学计量的内容： 包括质量、力值、扭矩、硬度、压力、振动、冲击、流量、流速、转速、容量、加速度等的计量测试。其理论基础是牛顿力学定律，即力=质量×加速度。在科研、生产、国防等各个领域都起着非常重要的作用。 2、力学计量的原理和发展动向 力学计量中所应用的原理十分广泛。例如：各种形式的杠杆原理，包括阿基米德定律在内的液体静力学原理，包括胡克定律在内的弹性原理，包括帕斯卡原理在内的液压原理，迈克尔逊干涉原理，互易原理，多普勒效应．频闪效应，压电、压磁、压阻效应等等。 发展动向：(1)量限向两端延伸 (2)由静态向动态发展 (3)广泛采用传感技术和激光技术 (4)适应多种对象和多种环境的要求 (5)适应法制计量要求 (6)加强基础研究 第八章 力学计量 平衡时，作用在杠杆上的所有外力矩之和为零。天平就是根据这一原理而制成的计量器具。 第八章 力学计量 (2)传感原理 以电阻应变式称重传感器为例．它由电阻应变计、弹性体和某些附件组成，当被称物或标准砝码的质量作用在传感器上时，弹性体产生变形，应变计的电阻就发生变化并通过电桥产生一定的输出信号，从而可以进行质量的比较或衡量。 (3)液压原理 根据帕斯卡原理，加在密闭液体上的压强．能够按照原来的大小由液体向各个方向传递。液压秤就是根据这一原理制成的。 第八章 力学计量 2）衡量方法 (1)直接称量法又称比例衡量法，它是对准确度无特殊要求的一种普通衡量法，衡量时只考虑衡器的零位，然后由衡器的示值直接得到被称物体的质量。用这种方法衡量时，衡器的固有误差(如天平的不等宵性等)、空气浮力修正零位漂移的不确定度等都会带入测量结果小。 (2)在高准确度的质量计量中，大多采用3种精密衡量法，即交换衡量法，替代衡量法和组合比较法，以消除或减小各种误差，其中用得最多的是交换衡量法和替代衡量法。 第八章 力学计量 2）力的静力效应 力的静力效应是使物体产生变形或内应力,测定了物体变形或内部应力相对应的参量也就测定了力值,大部分测力计正是利用这一原理来工作的。如果物体是一个好的弹性体,则根据材料力学的虎克定律,在弹性范围内物体的变形量与作用力成正比,在确定了变形量与力值的对应关系后,再通过测定物体的弹性变形量即可得到力值。计量变形量的方法很多,例如用百分表、读数显微镜、测微显微盘等计量环体的变形,用电阻应变计、差动变压器、电容器等计量弹性体的变形。 第八章 力学计量 3、力值传递系统 力值计量在我国分为五大类： 第一类是国家力基准机,这是我国力值计量的最高基准,是统一我国力值计量的唯一依据； 第二类是精度为±1×10-5～±2×10-5的高精度力传感器,一般作为标准用于检定二等标准测力机；第三类是各省市作为标准使用的二等标准测力机; 第四类是各种型号规格的三等标准测力机和标准力的传感器； 第五类是各种型号规格的材料试验机、工作测力计和普通精度的负荷测力传感器。 第八章 力学计量 ①静负荷试验法的原理是： 在一定的静负荷作用下,把规定材料与形状的压头压入被试材料的表面, 计量压痕的深度或大小来获得硬度值。 ②动负荷试验法的原理是: 在一定的动负荷作用下,用规定材料与形状的冲头冲击被试材料,通过计量冲头回跳高度等参数来获得硬度值。 不同的实验方法，硬度表示方式不同。 第八章 力学计量 五、其他力学计量 1、压力计量 工程上的压力是指垂直并且均匀地作用在单位面积上的力。帕斯卡（Pa）是国际单位制中压力的单位。计量压力的仪器仪表按仪器的作用原理可以分为液体式、弹簧式、活塞式、电测式和数字式。 1）液体式 液体式压力仪器是基于流体静力学原理,利用液柱的高度差来测试压力的仪器。被测的液柱高度差可以直接读出、显示或通过计算的方法来确定。常用的液体式压力仪器有水银气压计、U型（双管）和杯型（单管）压力计、补偿式微压计和斜管微压计等。 第八章 力学计量 第八章 力学计量 2）弹簧式 弹簧式压力仪表的作用原理是：利用弹性敏感元件（如弹簧管）在压力作用下产生弹性形变,其形变的大小与作用的压力成一定的线性关系,通过传动放大机构或其他显示装置表示出被测的压力。因使用的弹性敏感元件不同,弹簧式压力仪表有弹簧管式、膜片式、膜