数显式轻便型标准测力仪

　　新国标GB/T 13634—2000《试验机检验用测力仪的校准》已于1999年11月27日在泉州会议上通过。我们曾对国产及国外进口的几种型号的0·3级标准测力仪进行校准,根据校准的结果,无论是国产的还是国外进口的测力仪,在进回程差相对误差(V)这项特性指标(测力仪特性指标请见表1),大部分达不到1级规定的0·3%的要求,尤其是较大力值轻便型测力仪,有的型号就连2级规定0·5%的要求也达不到,成为贯彻新标准的最大障碍。数显式轻便型标准测力仪(以下简称YD型测力仪),按新标准进行校准,各项技术特性均达到或优于1级规定的指标,而进回程相对误差(V)达到00级规定的0·07%的指标。

　　1　结构原理

　　YD型测力仪由弹性体和测量机构组成,它的特点在于弹性体设计是采用支承梁框架结构,取代传统的弯曲梁框架结构。弯曲梁框架结构的弹性体,力的作用点在弯梁的中心位置,受力后上下弯梁的中心产生弯曲应变,而支承梁框架结构的弹性体,力的作用点在支承梁的两端位置,受力后左右支承梁的中心产生弯曲应变。在相同面积的条件下,支承梁的承载能力远大于弯曲梁的承载能力,在同负荷作用下,采用支承梁结构的弹性体可以设计得很小,例如YD型测力仪的外形尺寸比EHB型测力仪小得多、重量也减少2/3,使用轻便。测量方式采用数字千分表,量程0~10mm,分辨力0·001mm,比传统的指针式百分表,减少了人为的读数误差,而且具有动态测量,峰值保持等功能。

　　YD型测力仪结构见图1,它由压盖(1),钢球(2)、弹性体(3)、数显表(7)和底坐(13)等组成。当负荷作用在压盖(1)时,通过钢球(2),把力传递给弹性体(3),此时右支承梁(5)和左支承梁(9)在力的作用下产生向中心弯曲,由此带动左右悬梁(4)和(8)作用位移,致使固定在右臂(10)上的测杆(12)和固定在左臂(6)上的数字表(7)产生相对运动,运动的位移量与力值的大小成正比,并由数字表(7)准确显示出来。本结构简单合理,具有优良的计量学特性。

　　2　检定

　　按新国际GB/T 13634—2000《试验机检验用测力仪的校准》对YD型测力仪进行校准,校准的结果见表2。测力仪的位置见图2,各特性的相对误差计算公式如下:

　　(1)重复性相对误差b′

　　(2)再现性相对误差b

　　(3)零点相对误差fo

　　(4)进回程相对误差V

　　从检定结果中可以看出4项指标:重复性相对误差b′,再现性相对误差b,零点相对误差fo(在表中未列出)及进回程相对误差V均达到1级或优于1级的殊性要求。

　　3　结束语

　　YD型测力仪是参考托卡尔型测力仪的结构设计的,托卡尔测力仪有很好的形状系数,除示值准确、长期稳定性好之外,其特点就是轻便,因此长期在计量部门尤其是国防计量战线上服役,但是它也有缺点就是进回程相对误差大,最大误差可达到1%,按新标准连2级也达不到(参看表2),而YD型测力仪除保存其轻便的优点之外,进回程相对误差却大幅度下降,其综合指标达到1级或0·5级,而进回程差相对误差甚至达到00级。