浅谈测力技术的新发展

目前，现在的测力技术已深入到了我们生活的各个层面 ,上至国防高精尖技术 ,下至百姓日常生活 ,都离不开测力技术 ,测力其发展备受关注。岛韩实业就从测力技术的应用、测力技术中传感器的应用、测力中的仪表三个方面来谈谈测力技术的发展。

1　测力技术的应用

测力技术的应用范围之广,可以从它的测量范围之宽来推断,在大力值方面,测量轧钢机轧制力的测力仪上限已达60MN,测量材料性能的巨型试验机已达100MN;而在微小力值方面,生物力学中动物肌肉纤维的拉力仪仅为10nN。由此可见测力范围的两端之比可达到1016量级。

随着大工业技术的发展和计算机技术的广泛应用,测力技术的应用面正在不断拓展。现举例予以说明,中国计量院研制的20MN基准测力机,是我国目前zui大的超重型精密力值计量装置,它利用帕斯卡原理,把静压润滑技术应用于单缸结构的非旋转工作缸塞系统中,力值不确定度优于1×10-4,灵敏限优于2×10-5。在世界大力值测力领域居水平,20NM基准测力机及相应计量检定系统的建立,满足了轧钢自动化和技术改造、火箭推力及大型材料试验机等对力值准确测量的要求,并为数十万吨级以上船舶的锚链试验、核动力装置的力学性能试验、地质结构与地震研究等提供了精密检测手段。

在建筑工程中需测量桩基的承载能力,锤击作用下的桩子受到冲击力而贯入地基,通过测力值和贯入度就可以根据波动方程计算单桩的承载力,并以此来评定桩基质量。建筑工业的飞速发展促使用桩量迅速上升,准确测量桩子的纵向承载力是保证建筑工程质量的重要因素之一。

在地质勘测和土建施工及公路施工方面,测量土壤承载力的便携式触探头贯入仪,以及所用测力仪,为土质的现场快速评定提供了检测手段。公路建设的飞速发展,对测力技术提出了更高的要求,也使测力技术得到了更新和发展。

2　测力技术中传感器的应用

现代测力技术的发展,离不开获取和转换力值的测力传感器。测力中zui常用的是电阻应变式传感器,是利用金属的应变效应或半导体的压阻效应进行变换。应变效应以电阻丝、泊或薄膜的形状变化为主体,常用的金属材料有康铜和卡玛金属,他们的应变灵敏系数为1.7～2.2和2.4～2.6;压阻效应以电阻率变化为主体,由于半导体材料的应变灵敏系数高于金属50～80倍其蠕变和滞后小,体积也小,适用于动态测量。

石英压电式测力传感器的体积小,重量轻,可用于测量上升时间为1s的动态力过程,而且动态范围宽。在动态力测量中,为了获取较高的准确度,测力系统的固有频率通常应高于被测力上限频率5倍以上。由于力传感器动态特性的限制,这个要求往往很难满足,所以必须采取补偿措施来消除部分动态误差。

除此之外,还有电容、电感、光纤和激光式传感器来满足不同状态下的测力要求,本文就不一一加以叙述。

3　测力中的仪表

测力传感器的发展与相应的测量仪表的发展是密不可分的,只有当仪表的分辨率和准确度提高后,才有可能提供观测手段以及数据的处理和控制方法,使传感器的性能得到进一步的改善。当前,测量线路中高集成化及微机的普遍应用,由传感器测力通过计算机控制来达到自动化检测,有力的改变了测量仪表的性能和功能。而且,随着科学技术的发展,计算机平台技术正成为自动化测量和控制的新型技术,模块化和高集成化使测力计算测试技术得到进一步发展,自动化测量和控制技术也会得到更广泛的应用。