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上海島韓實業有限公司
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淺談測力技術的新發展
2013-6-20 閱讀(1553)
目前，現在的測力技術已深入到了我們生活的各個層面 ,上至國防高精尖技術 ,下至百姓日常生活 ,都離不開測力技術 ,測力其發展備受關注。島韓實業就從測力技術的應用、測力技術中傳感器的應用、測力中的儀表三個方面來談談測力技術的發展。
1 測力技術的應用
測力技術的應用范圍之廣,可以從它的測量范圍之寬來推斷,在大力值方面,測量軋鋼機軋制力的測力儀上限已達60MN,測量材料性能的巨型試驗機已達100MN;而在微小力值方面,生物力學中動物肌肉纖維的拉力儀僅為10nN。由此可見測力范圍的兩端之比可達到1016量級。
隨著大工業技術的發展和計算機技術的廣泛應用,測力技術的應用面正在不斷拓展。現舉例予以說明,中國計量院研制的20MN基準測力機,是我國目前zui大的超重型精密力值計量裝置,它利用帕斯卡原理,把靜壓潤滑技術應用于單缸結構的非旋轉工作缸塞系統中,力值不確定度優于1×10-4,靈敏限優于2×10-5。在世界大力值測力領域居水平,20NM基準測力機及相應計量檢定系統的建立,滿足了軋鋼自動化和技術改造、火箭推力及大型材料試驗機等對力值準確測量的要求,并為數十萬噸級以上船舶的錨鏈試驗、核動力裝置的力學性能試驗、地質結構與地震研究等提供了精密檢測手段。
在建筑工程中需測量樁基的承載能力,錘擊作用下的樁子受到沖擊力而貫入地基,通過測力值和貫入度就可以根據波動方程計算單樁的承載力,并以此來評定樁基質量。建筑工業的飛速發展促使用樁量迅速上升,準確測量樁子的縱向承載力是保證建筑工程質量的重要因素之一。
在地質勘測和土建施工及公路施工方面,測量土壤承載力的便攜式觸探頭貫入儀,以及所用測力儀,為土質的現場快速評定提供了檢測手段。公路建設的飛速發展,對測力技術提出了更高的要求,也使測力技術得到了更新和發展。
2 測力技術中傳感器的應用
現代測力技術的發展,離不開獲取和轉換力值的測力傳感器。測力中zui常用的是電阻應變式傳感器,是利用金屬的應變效應或半導體的壓阻效應進行變換。應變效應以電阻絲、泊或薄膜的形狀變化為主體,常用的金屬材料有康銅和卡瑪金屬,他們的應變靈敏系數為1.7～2.2和2.4～2.6;壓阻效應以電阻率變化為主體,由于半導體材料的應變靈敏系數高于金屬50～80倍其蠕變和滯后小,體積也小,適用于動態測量。
石英壓電式測力傳感器的體積小,重量輕,可用于測量上升時間為1s的動態力過程,而且動態范圍寬。在動態力測量中,為了獲取較高的準確度,測力系統的固有頻率通常應高于被測力上限頻率5倍以上。由于力傳感器動態特性的限制,這個要求往往很難滿足,所以必須采取補償措施來消除部分動態誤差。
除此之外,還有電容、電感、光纖和激光式傳感器來滿足不同狀態下的測力要求,本文就不一一加以敘述。
3 測力中的儀表
測力傳感器的發展與相應的測量儀表的發展是密不可分的,只有當儀表的分辨率和準確度提高后,才有可能提供觀測手段以及數據的處理和控制方法,使傳感器的性能得到進一步的改善。當前,測量線路中高集成化及微機的普遍應用,由傳感器測力通過計算機控制來達到自動化檢測,有力的改變了測量儀表的性能和功能。而且,隨著科學技術的發展,計算機平臺技術正成為自動化測量和控制的新型技術,模塊化和高集成化使測力計算測試技術得到進一步發展,自動化測量和控制技術也會得到更廣泛的應用。
