徐俊豪，張曉東

（張家港市檢驗檢測中心，江蘇 張家港 215600）

計量學(xué)作為力學(xué)中的一個重要學(xué)科，力學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用深度的加深，力學(xué)計量儀器也日益廣泛。力學(xué)計量儀器在現(xiàn)代信息化和計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展下，在實踐中不斷地改進(jìn)。然而，現(xiàn)有的力學(xué)計量儀器檢定工作中，由于存在著諸多問題，力學(xué)計量儀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，應(yīng)結(jié)合計量工作的實際需求及力學(xué)計量儀器的特點，選擇合適的、合理的檢定手段。

1 力學(xué)計量的概念和內(nèi)涵

力學(xué)的發(fā)展與運用，建立在力學(xué)的基本理論和力學(xué)儀器的支持下。在實際使用中，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，因而在實踐中需要大量的有關(guān)數(shù)據(jù)。

2 力學(xué)計量的相關(guān)內(nèi)容及計量儀器

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，變形和運動之間的關(guān)系。力學(xué)是以數(shù)字形式對自然的各種現(xiàn)象進(jìn)行反映，所以要把力學(xué)計量設(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)的研究和運用。

2.1 質(zhì)量方面的計量

在力學(xué)計量中，最基礎(chǔ)的計量是質(zhì)量計量，它的表示符號是 kg。天平是一種常用的質(zhì)量計量儀器。在實際的質(zhì)量計量中，質(zhì)量的計量是利用天平對砝碼的質(zhì)量來衡量被測物體的質(zhì)量。質(zhì)量計量所能達(dá)到的程度，是根據(jù)對天平和砝碼的研究來決定的。

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

2.2 流量方面的計量

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

2.3 振動方面的計量

在進(jìn)行振動方面的計量時，應(yīng)采用相應(yīng)的指標(biāo)進(jìn)行計量，包括速度、位移、頻率、加速度等。振動計量中的計量數(shù)據(jù)大多來自計量儀器，因此，在實際計量中，振動計量結(jié)果的精度取決于計量儀器的準(zhǔn)確性。

主要用于振動的計量儀器有：加速度計、速度拾振器、位移拾振器，頻率分析儀等。這些儀器既能對振動指標(biāo)進(jìn)行單方面的計量，又能由對應(yīng)的振動計量儀器來完成全面的計量。

2.4 壓力方面的計量

力學(xué)系統(tǒng)中的壓力計量就是對高壓進(jìn)行計量。壓力計量的工作是對壓力模塊、壓力傳感器、精密壓力傳感器、數(shù)字壓力計等進(jìn)行校準(zhǔn)和評定。在計量中，可以將其劃分成動態(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比檢定，計量儀器采用液體活塞壓力計和氣體活塞壓力計。目前常用的動態(tài)檢定方法有正弦壓力法和激波管法。

3 計量檢定

3.1 計量檢定的概念

計量檢定是指計量儀器的功能（精度、穩(wěn)定性、靈敏度等）進(jìn)行檢測，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和加封蓋印等。這是實現(xiàn)計量數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N主要方式，也是確保計量數(shù)據(jù)的精確性和一致性的主要措施。我國有關(guān)法律法規(guī)中，只有國家各級人民政府設(shè)定的計量檢定單位才具有檢定和驗明計量器具的權(quán)利，任何單位或個人都無權(quán)干預(yù)。國家法定的計量檢定單位在進(jìn)行計量檢定的時候，應(yīng)先建立相應(yīng)的測量基準(zhǔn)或計量規(guī)范，這是計量檢定的必要條件以及需要注意的方面。同時，實施計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 計量檢定的操作

如何對力學(xué)計量儀器進(jìn)行檢定，文章結(jié)合一個例子來說明。衡器是一種非常特殊的電子秤，在各類計量工具中，使用頻率最高，也被稱為天平，是非常重要的力學(xué)計量儀器。其應(yīng)用的歷史較長，不但與人們的日常生活緊密相連，而且在保持國家經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定方面起著重要作用。天平是由德國的科學(xué)家虎克發(fā)明的。在進(jìn)行天平檢定前，首先要檢驗儀器的完好程度以及是否存在損壞的情況，并對其表面進(jìn)行清潔，檢定人員必須具備高中或以上學(xué)歷，經(jīng)過主管計量單位培訓(xùn)合格，并且已經(jīng)獲得計量檢定員證書的檢驗工作人員方能進(jìn)行檢定。檢定工作要按照相關(guān)的國家法律法規(guī)進(jìn)行，檢定后，根據(jù)檢定結(jié)果進(jìn)行判定，簽發(fā)檢驗證書或檢驗結(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)計量儀器的檢定工作中，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)點是簡單可靠，能得到檢定的修正值。整體檢定包括標(biāo)準(zhǔn)計量、基準(zhǔn)計量和儀器計量。檢定數(shù)據(jù)與實際數(shù)據(jù)的偏差進(jìn)行驗證，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、操作簡單等特點，并且對每次檢定的數(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量儀器有必要并且需要獲得修正值，那么就應(yīng)該盡量加大計量的次數(shù)，以免發(fā)生錯誤，通常三次測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，如果計量儀器不符合標(biāo)準(zhǔn)，就不能準(zhǔn)確地判斷出計量儀器故障的位置。為了避免這一問題，可以采用單元檢定方法。

4 力學(xué)計量儀器檢定問題分析

4.1 急需統(tǒng)一計量法

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

4.2 注意計量檢定器具的性能

在實際的檢定工作中，基礎(chǔ)內(nèi)容就是對計量單位的實體進(jìn)行檢驗與評估，并對相關(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，比如蓋驗工章并且獲得相應(yīng)的證明手續(xù)。按照國家的相關(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量儀器的權(quán)利，而其他機(jī)構(gòu)和人員也不能干預(yù)。在對計量儀器進(jìn)行檢定的同時，要按照有關(guān)的規(guī)范和職責(zé)，對出現(xiàn)的問題及時報告，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)一步提升計量儀器的檢定精度，需要對具體的檢定方法進(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，減少錯誤的發(fā)生。衡器是電子秤的一種類型，天平是力學(xué)計量中的一個非常關(guān)鍵的儀器。在對儀器進(jìn)行檢定前，要對每一臺儀器的具體情況進(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)計量儀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，同時也是基礎(chǔ)的檢定方法，它的檢定內(nèi)容主要有：基準(zhǔn)計量、儀器計量、標(biāo)準(zhǔn)校驗。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，以便后期的計算。

需要注意，若所測數(shù)據(jù)可修改值為正值，則有關(guān)工作人員須加大計量次數(shù)，以減少錯誤發(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，對多個檢定結(jié)果進(jìn)行恰當(dāng)對比，對造成結(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，在力學(xué)計量儀器的日常檢定中，可以將兩者結(jié)合起來，互相補充，以達(dá)到更高的檢定精度。

5 力學(xué)計量儀器檢定中應(yīng)注意的相關(guān)事項及對策

5.1 力學(xué)計量儀器完整性與防作弊注意事項與對策

在研究力學(xué)的過程中，電子天平作為一種主要的計量工具，經(jīng)過了漫長的發(fā)展，并在此基礎(chǔ)上逐步發(fā)展成為其他力學(xué)計量儀器。但是，任何一種力學(xué)計量儀器，都要確保其整體的質(zhì)量。力學(xué)計量儀器的檢定，應(yīng)重視力學(xué)計量儀器的完好和存在的質(zhì)量問題。在檢定時，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)計量儀器檢定中，應(yīng)重視并認(rèn)真對待防作弊現(xiàn)象。為了解決這個問題，可以檢查力學(xué)計量儀器是否處于平衡狀態(tài)，是否傾斜或墊腳。在稱量時，若一開始沒有把秤盤放在電子天平上，而是在稱重時才將秤盤放置，則秤盤的重量就會變得非常明顯；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，都會造成計量數(shù)據(jù)的不精確。檢定時，既要確認(rèn)稱重計量的準(zhǔn)確性，又要嚴(yán)格地檢驗并核對稱重計量的數(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)計量儀器檢定過程中，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)計量儀器時要注意的問題，并將其與檢定規(guī)范和檢驗方法相結(jié)合，可以很好地防止此類情況發(fā)生。

5.2 計量儀器檢定器具性能相關(guān)注意事項與對策

力學(xué)計量儀器檢定必須對計量單位進(jìn)行實物檢驗，分析和判斷儀器的有效性，是檢驗力學(xué)計量儀器是否合格的先決條件。力學(xué)計量儀器的檢定工作，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。在國家的法律法規(guī)中，力學(xué)計量儀器檢定的權(quán)利必須經(jīng)過相關(guān)機(jī)構(gòu)的同意和核準(zhǔn)，不會受到其他機(jī)構(gòu)和人員的干預(yù)。所以力學(xué)計量儀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)單位報告并按規(guī)定處理。

5.3 計量檢定兩種方法注意事項及正確處理

進(jìn)一步了解力學(xué)計量儀器的具體檢定方式，對于提高力學(xué)計量儀器的檢定精度具有重要意義。要掌握力學(xué)計量儀器的具體檢定方式，才能更好地提高和改善計量檢定方法，從而降低計量誤差。力學(xué)計量儀器在檢定前應(yīng)認(rèn)真了解各種力學(xué)計量儀器的詳細(xì)情況，并對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量基準(zhǔn)和計量標(biāo)準(zhǔn)來檢定儀器的各項數(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)計量儀器本身不合格的時候，我們很難確定這個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。部分檢定可以對各種影響被檢定計量儀器的精度的各種因素引起的偏差進(jìn)行統(tǒng)計和校驗，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整體檢定的不足，不過檢定的時間比較長，計算比較煩瑣，有的時候還會因為遺漏而無法保證檢定的準(zhǔn)確度。因此，在實際檢定過程中，要對實際情況進(jìn)行分析，對采用何種方法進(jìn)行思考，選擇合適的檢定方法，也可以對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，規(guī)避兩種方法的缺點，從而保障檢定結(jié)果的準(zhǔn)確性。

6 結(jié)語

從總體上看，隨著我國計量儀器的類型不斷增多，力學(xué)計量儀器的檢定工作也越來越復(fù)雜。對檢定工作質(zhì)量提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)要求。但是，當(dāng)前我國的計量儀器檢定工作存在著缺乏一致性、標(biāo)準(zhǔn)化等問題，這嚴(yán)重影響了我國的計量檢定技術(shù)的發(fā)展，從而影響到國家今后的發(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)，為我國力學(xué)計量的發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)。