力值砝碼選擇方法詳解

選擇力值砝碼是一個(gè)需要綜合考慮多個(gè)因素的嚴(yán)謹(jǐn)過(guò)程。核心原則是：確保砝碼產(chǎn)生的力值準(zhǔn)確、可靠，并滿足您的測(cè)試需求。

以下是詳細(xì)的步驟和考量因素，您可以按此邏輯進(jìn)行選擇：

一步：明確核心參數(shù)

1.力值范圍

·大力值： 您需要校準(zhǔn)或測(cè)試的大力是多少？例如，10 kN, 50 kN, 200 kN 等。

·小力值： 您需要測(cè)試的小力（或感興趣的起始點(diǎn)）是多少？這決定了系統(tǒng)的分辨率。

·關(guān)鍵點(diǎn)： 通常還需要選擇如滿量程的20%，50%，80%，100%等關(guān)鍵校準(zhǔn)點(diǎn)。

2.準(zhǔn)確度等級(jí)

·這是最重要的指標(biāo)之一，直接決定了砝碼的精度和成本。

·國(guó)際建議（如·IML R60）： 砝碼分為多個(gè)等級(jí)，如 00級(jí)、0級(jí)、1級(jí)、2級(jí) 等。等級(jí)數(shù)字越小，允許的誤差越小，精度越高。

·您的需求： 您的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)或質(zhì)量體系要求允許多大的不確定度？通常，所選砝碼的準(zhǔn)確度應(yīng)優(yōu)于被測(cè)力傳感器或試驗(yàn)機(jī)允差的1/3到1/10。

3.力傳感器的類型

·拉向傳感器： 需要選擇提吊式砝碼或使用反向器將壓力轉(zhuǎn)換為拉力。

·壓向傳感器： 選擇疊放式砝碼，直接加載。

·復(fù)合傳感器（拉壓兩用）： 需要一套能同時(shí)滿足拉壓需求的砝碼系統(tǒng)，或配備反向器。

二步：考慮關(guān)鍵技術(shù)因素

4.砝碼組配方式

·直接加碼： 每塊砝碼代表一個(gè)固定的力值。組合起來(lái)覆蓋所需范圍。這是最直接的方式。

·杠桿放大式： 使用不等臂杠桿，用小質(zhì)量的砝碼產(chǎn)生大力值。常用于大力值（如1MN以上）實(shí)驗(yàn)室，節(jié)省空間和成本，但系統(tǒng)更復(fù)雜。

·組合方式： 通常采用 “1, 2, 5, 10" 序列組合。例如，要覆蓋0-10 kN，可能會(huì)選擇 1 kN × 2塊，2 kN × 1塊，5 kN × 1塊。這樣可以組合出1，2，3，4，5...10 kN的所有整數(shù)點(diǎn)。

5.連接接口

·砝碼的中心吊桿、連接器必須與您的力傳感器或加載框架的接口物理兼容。包括螺紋規(guī)格、直徑、對(duì)中性等。不匹配會(huì)導(dǎo)致無(wú)法安裝或引入側(cè)向力誤差。

6.環(huán)境與安全

·溫度穩(wěn)定性： 高等級(jí)砝碼需在恒溫實(shí)驗(yàn)室使用，溫度變化會(huì)影響砝碼質(zhì)量。

·濕度與腐蝕： 砝碼材料（如不銹鋼）應(yīng)能適應(yīng)環(huán)境，防止生銹影響質(zhì)量。

·重力加速度： 力值 = 質(zhì)量 × 重力加速度。高精度校準(zhǔn)時(shí)，必須使用當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣戎颠M(jìn)行計(jì)算和修正，不能直接用標(biāo)稱質(zhì)量乘以9.8。

·安全： 大力值砝碼非常重，需考慮實(shí)驗(yàn)室地面的承重、吊裝設(shè)備（如行車）以及操作人員的安全防護(hù)。

三步：計(jì)算與驗(yàn)證

7.進(jìn)行力值計(jì)算

·基本公式：F = m * (g_l·cal + a)

F: 產(chǎn)生的力值（N）

m: 砝碼質(zhì)量（kg）

g_l·cal: 當(dāng)?shù)刂亓铀俣龋?span>m/s2），可查詢或測(cè)量。

a: 如果砝碼在空中加速運(yùn)動(dòng)，需考慮加速度（靜態(tài)校準(zhǔn)時(shí)a=0）。

·簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，在靜態(tài)下：F (N) ≈ m (kg) * 9.8 (m/s2) * C，其中C是包含重力修正和空氣浮力修正的系數(shù)。

·空氣浮力修正： 對(duì)于00級(jí)和0級(jí)等高精度砝碼，還需考慮空氣浮力對(duì)質(zhì)量的影響。

選擇流程總結(jié)

1.確定需求： 大/小力值、精度要求（對(duì)應(yīng)砝碼等級(jí)）、拉/壓模式。

2.初步選型： 根據(jù)力值范圍和“1,2,5"序列，確定需要的砝碼標(biāo)稱值組合。計(jì)算單塊砝碼的質(zhì)量（質(zhì)量 = 標(biāo)稱力值 / 當(dāng)?shù)刂亓铀俣龋?/span>

3.核查精度： 確認(rèn)所選砝碼等級(jí)（如0級(jí)）的允許誤差是否滿足您測(cè)試系統(tǒng)的不確定度要求。

4.核查兼容性： 確認(rèn)機(jī)械接口、安裝空間、承重等。

5.咨詢供應(yīng)商： 將以上需求告知專業(yè)的計(jì)量設(shè)備或測(cè)力砝碼供應(yīng)商。他們能提供：

·完整的配置方案。

·每套砝碼的《檢定證書(shū)》，上面會(huì)給出在標(biāo)準(zhǔn)重力加速度下的實(shí)際力值或折算質(zhì)量值，以及不確定度。這是法律和計(jì)量溯源的依據(jù)。

6.考慮配套設(shè)備： 是否需要砝碼交換器（實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化加載）、反向器、專用支架、運(yùn)輸小車等。

實(shí)用建議

•對(duì)于常規(guī)材料試驗(yàn)機(jī)（如100kN以下）的校準(zhǔn)： 直接購(gòu)買一套對(duì)應(yīng)量程、0.1級(jí)或0.3級(jí)精度的疊加式或提吊式砝碼組是常見(jiàn)選擇。

•對(duì)于較高精度（如傳感器生產(chǎn)標(biāo)定）： 必須選擇00級(jí)或0級(jí)砝碼，并在嚴(yán)格控溫的實(shí)驗(yàn)室，使用經(jīng)上級(jí)計(jì)量部門傳遞的標(biāo)準(zhǔn)重力值進(jìn)行計(jì)算。

•當(dāng)力值非常大（>500kN）時(shí)： 杠桿式或液壓放大式標(biāo)準(zhǔn)機(jī)可能比純砝碼更經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

•切記： 購(gòu)買時(shí)，合同和證書(shū)至關(guān)重要。務(wù)必索取由法定計(jì)量機(jī)構(gòu)或CNAS認(rèn)可實(shí)驗(yàn)室出具的檢定/校準(zhǔn)證書(shū)。

如果您能提供具體的力值范圍、用途（如校準(zhǔn)什么設(shè)備）、以及大致的精度要求，我可以給您更具體的選型參考。