大力值国际关键比对的评述

　　0引言

　　为保证世界各国间力值的准确一致,为世界各国国家计量院签署有关国家计量标准互认协议提供可靠的技术基础,国际计量局(BIPM)质量及相关量咨询委员会(CCM)1998年决定:从1999年开始进行0 - 5kN- 10kN(CCM·F- K1)、0 - 50kN-100kN ( CCM·F - K2 )、0 - 500kN - 1000kN(CCM·F-K3)、0-2MN-4MN(CCM·F-K4)等4个量程的力值国际关键比对。中国计量科学研究院(NIM)作为中国国家实验室参加了全部4项力值国际关键比对。2002~2005年,美国NIST作为主导实验室组织进行了0-2MN-4MN(CCM·F-K4)力值国际关键比对。比对分为0-2MN-4MN(CCM·F-K4·a)和0-2MN(CCM·F-K4·b)两个力值范围。7个实验室(包括主导实验室)参加了0-2MN-4MN(CCM·F-K4·a)力值比对,3个实验室(包括主导实验室)参加了0-2MN(CCM·F-K4·b)力值比对。本文主要介绍0-2MN-4MN(CCM·F-K4·a)力值比对情况。

　　1参加比对的国家实验室和力标准机

　　参加0-2MN-4MN(CCM·F-K4·a)力值国际关键比对的国家、国家计量院、力标准机的情况见表1。

　　1·1主导实验室NIST的力标准机

　　主导实验室NIST用于比对试验的力标准机为1965年建成的静重式力标准机。该机使用的单位为英制工程单位磅力(lbf),产生力值的砝码为50klbf×20,产生的力值范围为50~1000klbf,相当于222·4kN~4·448MN。对于要进行比对的两个力值点2MN、4MN,NIST静重机实际产生的力值为2·0017MN和4·0034MN,超过比对规定力值(2MN和4MN)的0·085%。因此,NIST根据每只传感器的拟合方程计算得出传感器在2MN和4MN力值点的输出值。

　　1·2参加比对实验室的力标准机

　　NIM进行比对试验的力标准机为20MN液压式力基准机。该机主体部分采用油缸上置的四柱结构,工作缸塞系统采用单缸的静压润滑技术,测力缸塞系统采用无密封活塞式压力计的动压润滑技术,液压系统采用电液伺服控制,其中静压润滑技术首次应用在液压式力标准机中。砝码的吊挂采用三叉吊耳结构,产生力值的砝码共有18块,其中1kN砝码4块,2kN砝码9块,4kN砝码5块,100 N专用砝码10块。液压传递比为500：1,产生的力值范围为500kN~20MN,最大力值可达22MN。德国PTB的比对试验是在16·5MN液压式力标准机上完成的。该机工作缸塞采用四缸并联结构,并采用了使工作油缸在负荷作用下具有五个自由度的液体静压支承。测力部分采用了交换式加荷机构,总共只有8块砝码,分别为100N、200N、400N、800N、1kN、2kN、4kN、8kN砝码各1块,液压传递比为1000：1,产生的力值范围为100kN~16·5MN。

　　日本NMIJ/AIST进行比对试验的力标准机为20MN液压式力标准机。该机采用了传统的单缸结构和动压润滑原理,仅能做压向力试验。产生力值的砝码共18块,其中100N砝码1块,200N砝码2块,500N砝码1块,1kN砝码8块,2kN砝码6块,液压传递比为1000：1,产生的力值范围为100kN-21MN。