力学计量、热工计量

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1、1.力学计量2.热工计量1.力学计量1.1振动计量1.2力值计量1.3流量计量1.4质量计量1.5力学计量结语2.热工计量2.1温度计量2.2湿度计量2.3热工计量结语力学是计量学开展最早的领域之一。力学计量主要包括质量、力值、压力、振动、流量等计量测试。力学计量在国民经济中起着非常重要的作用。力学计量的理论基础是牛顿力学。质量是一个基本的物理量,质量单位是国际单位制(SI)现有七个基本单位之一,其它的力学量单位均属导出单位。力学量计量经过几十年的发展,建立了比较完善的力学计量体系。1.力学计量1.

2、1振动计量振动计量：就是测量物体沿着直线或弧线经过某一中心位置来回运动的频率。计量单位是Hz。频率的单位是赫兹，简称赫，以符号Hz表示。赫兹（H·Hertz）是德国著名的物理学家，1887年，是他通过实验证实了电磁波的存在。后人为了纪念他，把“赫兹”定为频率的单位。振动是用位移、速度、加速度和频率等物理量来描述。振动测试在诸如振动试验、结构分析、机器状态监测和故障诊断等现代工程中,测试数据的准确与否直接取决于计量结果。1.1.1振动计量发展历史（1）上世纪50年代初,世界各国得到的振动校准结果很不一

3、致,误差往往大于10%。经过几年的努力,校准误差降低了一个数量级,这主要是由于发明了绝对互易校准技术而实现的，其最低校准不确定度可达0.5%。（2）进入60年代以来,激光干涉技术逐渐成熟,振幅测量可从0.2μm至2m,几乎能把振动的幅值范围全部覆盖起来,而且准确度高。（3）在70年代，激光干涉仪的振动基准装置就已研制出来,并获得广泛地应用。与此同时,互易校准由于其方法繁琐,频率范围窄,几乎无人使用了。目前,世界各国振动基准都采用激光干涉法校准。（1）激光干涉法右图：一个典型的激光干涉法振动绝对校准装

4、置,其核心就是一个迈克尔逊干涉仪。其工作原理是：氦-氖激光器产生一个单色性能好、波长稳定的激光,用激光的波长λ作基本单位来测量振幅的大小。振动台每移动λ/2,光程差就变动一波长λ。按激光干涉原理,就可计算出振幅，知道了振幅,传感器的灵敏度就可以按照被测传感器的输出量与振幅之比来计算。1.1.2振动计量的现状准确度最高的振动计量是绝对法校准,即用测量物理量的基本单位和导出单位的方法来确定振动传感器的灵敏度。（2）正弦逼近法如右图：采用的是改进的迈克尔逊正交激光干涉仪。激光器发出的光束经偏振片后形成与分

5、光镜轴线成45°的线偏振光束,它等于两个互相垂直、光强相等的激光束的矢量和。正弦逼近法在迈克尔逊激光干涉仪上做了改进,使其干涉输出有两路正交信号,加之后续的波形记录与数据处理,所以一次绝对校准后不仅获得了加速度幅值,而且可以获得相位,这是近年来振动绝对校准的一个突破。1.1.3振动计量发展趋势（1）集成化和自动化利用软件实现零差或外差激光干涉仪的信号解调、正交信号的生成,反正切求解、相位展开、正弦拟合等数字解调和解算。利用虚拟仪器技术将图形化编程软件、数据采集通信及必要的仪器模块等硬件和计算机结合起

6、来,能够制造集成化和自动化程度较高的新一代激光干涉法振动校准系统。（2）10kHz～50kHz相位校准将外差激光干涉仪与虚拟仪器技术相结合,应用于振动计量测试领域,利用高速数据采集卡采集多普勒信号,通过软件编程各类数学运算,可以在10kHz～50kHz范围内,实现振动传感器相位的精确校准。目前,这一领域已取得进展。（3）采用新技术激光干涉正弦逼近法振动校准,完全是基于现代计算机技术和数字信号处理技术的发展而产生的,在此基础上,已发明了外差式正弦逼近法和外差式时间内隔法,并都取得了很好的效果。1.2力

7、值计量力计量单位牛顿（N）的定义是：使质量为1kg的物体产生1m/s2加速度所需要的力。在物理中，牛顿（Newton，符号为N）是力的公制单位。它是以创立经典力学的艾萨克·牛顿（SirIsaacNewton）命名。牛顿是一个国际单位制导出单位，它是由kg·m/s²的国际单位制基本单位导出。力值计量标准分为两大类，一类是产生标准力值的，用于检定、校准标准测力仪或力传感器的力标准装置，称之为力标准机。力标准机通常有四种类型：静重式、杠杆式、液压式和叠加式。另一类是用于检定、校准、比对传递力值的标准器，称

8、之为标准测力仪。1.2.1力值计量发展历史（1）作为力值的传递标准,在上世纪70年代以前,主要采用水银箱式和百分表式测力仪,准确度低。随着科学技术的快速发展,一大批力基标准装置相继建立。（2）我国在20世纪70年代末建立起了1MN以下的力基准装置,随后又建立起了5MN,20MN和30MN力基、标准装置,并制定了相应的检定规程,完善了力值的量传体系。目前,力标准装置的主要结构形式有静重式、杠杆式、液压式和叠加式。（1）中小力值计量标准的现状现有的静重式力标准机（包括杠杆