第6章 力學(xué)計量

1、 精思國計，細(xì)量民生16.4 6.4 力學(xué)計量力學(xué)計量 一、力學(xué)計量概述一、力學(xué)計量概述 同幾何量計量一樣，力學(xué)計量也是發(fā)展最早同幾何量計量一樣，力學(xué)計量也是發(fā)展最早的計量領(lǐng)域之一。的計量領(lǐng)域之一。1 1、力學(xué)計量的內(nèi)容：、力學(xué)計量的內(nèi)容： 它包括質(zhì)量、力值、扭矩、硬度、壓力、振它包括質(zhì)量、力值、扭矩、硬度、壓力、振動、沖擊、流量、流速、轉(zhuǎn)速、容量、加速度等動、沖擊、流量、流速、轉(zhuǎn)速、容量、加速度等的計量測試。其理論基礎(chǔ)是牛頓力學(xué)定律，即力的計量測試。其理論基礎(chǔ)是牛頓力學(xué)定律，即力= =質(zhì)量質(zhì)量加速度。在科研、生產(chǎn)、國防等各個領(lǐng)域加速度。在科研、生產(chǎn)、國防等各個領(lǐng)域都起著非常重要的作用。都起著

2、非常重要的作用。 精思國計，細(xì)量民生2第一節(jié)第一節(jié) 基本名稱和概念基本名稱和概念2 2、力學(xué)計量的原理和發(fā)展動向、力學(xué)計量的原理和發(fā)展動向 力學(xué)計量中所應(yīng)用的原理十分廣泛。例如：力學(xué)計量中所應(yīng)用的原理十分廣泛。例如：各種形式的杠桿原理，包括阿基米德定律在內(nèi)的各種形式的杠桿原理，包括阿基米德定律在內(nèi)的液體靜力學(xué)原理，包括胡克定律在內(nèi)的彈性原理液體靜力學(xué)原理，包括胡克定律在內(nèi)的彈性原理，包括帕斯卡原理在內(nèi)的液壓原理，邁克爾遜干，包括帕斯卡原理在內(nèi)的液壓原理，邁克爾遜干涉原理，互易原理，多普勒效應(yīng)頻閃效應(yīng)，壓涉原理，互易原理，多普勒效應(yīng)頻閃效應(yīng)，壓電、壓磁、壓阻效應(yīng)等等。電、壓磁、壓阻效應(yīng)等等。 發(fā)

3、展動向：發(fā)展動向：(1)(1)量限向兩端延伸量限向兩端延伸 (2)(2)由靜態(tài)向動態(tài)發(fā)展由靜態(tài)向動態(tài)發(fā)展 (3) (3)廣泛采用傳感技術(shù)和激光技術(shù)廣泛采用傳感技術(shù)和激光技術(shù) 精思國計，細(xì)量民生3 (4) (4)適應(yīng)多種對象和多種環(huán)境的要求適應(yīng)多種對象和多種環(huán)境的要求 (5) (5)適應(yīng)法制計量要求適應(yīng)法制計量要求 (6) (6)加強基礎(chǔ)研究加強基礎(chǔ)研究二、質(zhì)量計量二、質(zhì)量計量1 1、質(zhì)量計量的概念、單位及其復(fù)現(xiàn)、質(zhì)量計量的概念、單位及其復(fù)現(xiàn) 質(zhì)量是描述物體的慣性及該物體吸引其他物體質(zhì)量是描述物體的慣性及該物體吸引其他物體的引力性質(zhì)的物理量，是慣性質(zhì)量與引力質(zhì)量的統(tǒng)的引力性質(zhì)的物理量，是慣性質(zhì)量

4、與引力質(zhì)量的統(tǒng)稱。所有物質(zhì)都具有兩種性質(zhì)：慣性和引力。慣性稱。所有物質(zhì)都具有兩種性質(zhì)：慣性和引力。慣性是每個物體所具有的保持其原有運動狀態(tài)的性質(zhì)，是每個物體所具有的保持其原有運動狀態(tài)的性質(zhì)，它表現(xiàn)為每個物體對任何改變其運動的外界作用的它表現(xiàn)為每個物體對任何改變其運動的外界作用的抵抗。抵抗。 精思國計，細(xì)量民生4 在在SISI中質(zhì)量的單位是千克中質(zhì)量的單位是千克(kg)(kg)，它等于國際，它等于國際千克原器的質(zhì)量。這個原器是千克原器的質(zhì)量。這個原器是9090鉑和鉑和1010銥合銥合金制成的圓柱體，其高度和直徑均為金制成的圓柱體，其高度和直徑均為39cm39cm，密度，密度為為21.5g/cm2

5、1.5g/cm3 3，作為質(zhì)量的國際基準(zhǔn)保存于國際計，作為質(zhì)量的國際基準(zhǔn)保存于國際計量局內(nèi)。量局內(nèi)。2 2、衡量原理和衡量方法、衡量原理和衡量方法1 1）衡量原理）衡量原理 衡器是一種利用作用于物體上的重力等各種衡器是一種利用作用于物體上的重力等各種衡量原理，確定物體的質(zhì)量或作為質(zhì)量函數(shù)的其衡量原理，確定物體的質(zhì)量或作為質(zhì)量函數(shù)的其他量值、數(shù)值、參數(shù)或特性的計量儀器，也稱為他量值、數(shù)值、參數(shù)或特性的計量儀器，也稱為衡量儀器、稱量儀器或稱重儀器。衡量儀器、稱量儀器或稱重儀器。 精思國計，細(xì)量民生5 被稱物體的重力與已知質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)砝碼的重力被稱物體的重力與已知質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)砝碼的重力，在衡器上進(jìn)行比較

6、的過程稱為衡量。衡量原理一，在衡器上進(jìn)行比較的過程稱為衡量。衡量原理一般可分為般可分為3 3種，即杠桿原理、傳感原理及液壓原理。種，即杠桿原理、傳感原理及液壓原理。 (1)(1)杠桿原理杠桿原理 杠桿是一種在外力作用下繞固定軸轉(zhuǎn)動的機械杠桿是一種在外力作用下繞固定軸轉(zhuǎn)動的機械裝置，平衡時，作用在杠桿上的所有外力矩之和為裝置，平衡時，作用在杠桿上的所有外力矩之和為零。天平就是根據(jù)這一原理而制成的計量器具。零。天平就是根據(jù)這一原理而制成的計量器具。 精思國計，細(xì)量民生6 精思國計，細(xì)量民生7 (2) (2)傳感原理傳感原理 以電阻應(yīng)變式稱重傳感器為例它由電阻應(yīng)變以電阻應(yīng)變式稱重傳感器為例它由電阻應(yīng)

7、變計、彈性體和某些附件組成，當(dāng)被稱物或標(biāo)準(zhǔn)砝碼計、彈性體和某些附件組成，當(dāng)被稱物或標(biāo)準(zhǔn)砝碼的質(zhì)量作用在傳感器上時，彈性體產(chǎn)生變形，應(yīng)變的質(zhì)量作用在傳感器上時，彈性體產(chǎn)生變形，應(yīng)變計的電阻就發(fā)生變化并通過電橋產(chǎn)生一定的輸出信計的電阻就發(fā)生變化并通過電橋產(chǎn)生一定的輸出信號，從而可以進(jìn)行質(zhì)量的比較或衡量。號，從而可以進(jìn)行質(zhì)量的比較或衡量。 (3)(3)液壓原理液壓原理 根據(jù)帕斯卡原理，加在密閉液體上的壓強能根據(jù)帕斯卡原理，加在密閉液體上的壓強能夠按照原來的大小由液體向各個方向傳遞。液壓秤夠按照原來的大小由液體向各個方向傳遞。液壓秤就是根據(jù)這一原理制成的。就是根據(jù)這一原理制成的。 精思國計，細(xì)量民生8

8、 精思國計，細(xì)量民生92 2）衡量方法）衡量方法 (1)(1)直接稱量法直接稱量法又稱比例衡量法，它是對準(zhǔn)確度無又稱比例衡量法，它是對準(zhǔn)確度無特殊要求的一種普通衡量法，衡量時只考慮衡器的特殊要求的一種普通衡量法，衡量時只考慮衡器的零位，然后由衡器的示值直接得到被稱物體的質(zhì)量零位，然后由衡器的示值直接得到被稱物體的質(zhì)量。用這種方法衡量時，衡器的固有誤差。用這種方法衡量時，衡器的固有誤差( (如天平的不如天平的不等宵性等等宵性等) )、空氣浮力修正零位漂移的不確定度等都、空氣浮力修正零位漂移的不確定度等都會帶入測量結(jié)果小。會帶入測量結(jié)果小。(2)(2)在高準(zhǔn)確度的質(zhì)量計量中，大多采用在高準(zhǔn)確度的質(zhì)

9、量計量中，大多采用3 3種精密衡種精密衡量法，即量法，即交換衡量法，替代衡量法和組合比較法交換衡量法，替代衡量法和組合比較法，以消除或減小各種誤差，其中用得最多的是交換衡以消除或減小各種誤差，其中用得最多的是交換衡量法和替代衡量法。量法和替代衡量法。 精思國計，細(xì)量民生10三、力值計量三、力值計量1 1、力的概念、分類和單位、力的概念、分類和單位 概念：概念：力是使物體動量發(fā)生改變而獲得加速度力是使物體動量發(fā)生改變而獲得加速度或者使物體發(fā)生變形的作用。這種作用可以產(chǎn)生兩或者使物體發(fā)生變形的作用。這種作用可以產(chǎn)生兩種效應(yīng)：一是使物體的運動狀態(tài)發(fā)生改變，叫做動種效應(yīng)：一是使物體的運動狀態(tài)發(fā)生改變，

10、叫做動力效應(yīng)或外效應(yīng)；二是使物體發(fā)生變形或在物體內(nèi)力效應(yīng)或外效應(yīng)；二是使物體發(fā)生變形或在物體內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力叫做靜力效應(yīng)或內(nèi)效應(yīng)。產(chǎn)生應(yīng)力叫做靜力效應(yīng)或內(nèi)效應(yīng)。 按照物體相互作用的發(fā)生方式分類：按照物體相互作用的發(fā)生方式分類：萬有引力萬有引力、電磁相互作用力、弱相互作用力、強相互作用力、電磁相互作用力、弱相互作用力、強相互作用力以及超電荷力。以及超電荷力。 精思國計，細(xì)量民生11 力是矢量，力是矢量，力有三要素：力有三要素：大小大小( (力值力值) )、方向及、方向及作用點。在作用點。在SISI中，力的計量單位是牛頓中，力的計量單位是牛頓(N)(N)，1N1N就是就是使使1kg1kg質(zhì)量的物體產(chǎn)生質(zhì)

11、量的物體產(chǎn)生lmlms s2 2加速度的力。加速度的力。2 2、力值計量的原理和方法、力值計量的原理和方法1 1）利用力的動力效應(yīng)計量力值。）利用力的動力效應(yīng)計量力值。 力的動力效應(yīng)是使物體產(chǎn)生加速度力的動力效應(yīng)是使物體產(chǎn)生加速度, ,根據(jù)牛頓第根據(jù)牛頓第二定律二定律, ,當(dāng)物體的質(zhì)量及其加速度被測定之后當(dāng)物體的質(zhì)量及其加速度被測定之后, ,力值力值也就被測定出來了。靜重式標(biāo)準(zhǔn)測力機就是利用已也就被測定出來了。靜重式標(biāo)準(zhǔn)測力機就是利用已知質(zhì)量的砝碼在已知重力場中所產(chǎn)生的重力來復(fù)現(xiàn)知質(zhì)量的砝碼在已知重力場中所產(chǎn)生的重力來復(fù)現(xiàn)力值的力值的; ; 杠桿式和液壓式標(biāo)準(zhǔn)測力機則是利用杠桿杠桿式和液壓式標(biāo)

12、準(zhǔn)測力機則是利用杠桿和液壓系統(tǒng)和液壓系統(tǒng), ,對此重力進(jìn)行放大來復(fù)現(xiàn)較大的力值的對此重力進(jìn)行放大來復(fù)現(xiàn)較大的力值的 精思國計，細(xì)量民生122 2）力的靜力效應(yīng)）力的靜力效應(yīng) 力的靜力效應(yīng)力的靜力效應(yīng)是使物體產(chǎn)生變形或內(nèi)應(yīng)力是使物體產(chǎn)生變形或內(nèi)應(yīng)力, ,測測定了物體變形或內(nèi)部應(yīng)力相對應(yīng)的參量也就測定了定了物體變形或內(nèi)部應(yīng)力相對應(yīng)的參量也就測定了力值力值, ,大部分測力計正是利用這一原理來工作的。如大部分測力計正是利用這一原理來工作的。如果物體是一個好的彈性體果物體是一個好的彈性體, ,則根據(jù)材料力學(xué)的虎克定則根據(jù)材料力學(xué)的虎克定律律, ,在彈性范圍內(nèi)物體的變形量與作用力成正比在彈性范圍內(nèi)物體的變

13、形量與作用力成正比, ,在在確定了變形量與力值的對應(yīng)關(guān)系后確定了變形量與力值的對應(yīng)關(guān)系后, ,再通過測定物體再通過測定物體的彈性變形量即可得到力值。計量變形量的方法很的彈性變形量即可得到力值。計量變形量的方法很多多, ,例如用百分表、讀數(shù)顯微鏡、測微顯微盤等計量例如用百分表、讀數(shù)顯微鏡、測微顯微盤等計量環(huán)體的變形環(huán)體的變形, ,用電阻應(yīng)變計、差動變壓器、電容器等用電阻應(yīng)變計、差動變壓器、電容器等計量彈性體的變形。計量彈性體的變形。 精思國計，細(xì)量民生133 3、力值傳遞系統(tǒng)、力值傳遞系統(tǒng) 力值計量在我國分為五大類：力值計量在我國分為五大類： 第一類是國家第一類是國家力基準(zhǔn)機力基準(zhǔn)機, ,這是我

14、國力值計量的最高基準(zhǔn)這是我國力值計量的最高基準(zhǔn), ,是統(tǒng)一我是統(tǒng)一我國力值計量的唯一依據(jù)；國力值計量的唯一依據(jù)； 第二類是精度為第二類是精度為1 11010- -5 52 21010-5-5的高精度力傳感器的高精度力傳感器, ,一般作為標(biāo)準(zhǔn)用一般作為標(biāo)準(zhǔn)用于檢定二等標(biāo)準(zhǔn)測力機；第三類是各省市作為標(biāo)準(zhǔn)于檢定二等標(biāo)準(zhǔn)測力機；第三類是各省市作為標(biāo)準(zhǔn)使用的二等標(biāo)準(zhǔn)測力機使用的二等標(biāo)準(zhǔn)測力機; ; 第四類是各種型號規(guī)格的第四類是各種型號規(guī)格的三等標(biāo)準(zhǔn)測力機和標(biāo)準(zhǔn)力的傳感器；三等標(biāo)準(zhǔn)測力機和標(biāo)準(zhǔn)力的傳感器； 第五類是各種第五類是各種型號規(guī)格的材料試驗機、工作測力計和普通精度的型號規(guī)格的材料試驗機、工作測力

15、計和普通精度的負(fù)荷測力傳感器。負(fù)荷測力傳感器。 精思國計，細(xì)量民生14四、硬度計量四、硬度計量1 1、硬度的概念、硬度的概念 硬度是指物體的軟硬程度硬度是指物體的軟硬程度, ,是固體材料的一種是固體材料的一種機械特性。硬度是固體材料抵抗彈性形變、塑性形機械特性。硬度是固體材料抵抗彈性形變、塑性形變和破壞的能力。硬度值的獲得不僅與材料的彈性變和破壞的能力。硬度值的獲得不僅與材料的彈性極限、彈性模量、屈服極限、塑性、脆性以及材料極限、彈性模量、屈服極限、塑性、脆性以及材料的其他許多性質(zhì)都有關(guān)系的其他許多性質(zhì)都有關(guān)系, ,而且與人為規(guī)定的方法和而且與人為規(guī)定的方法和條件有關(guān)。條件有關(guān)。 精思國計，細(xì)

16、量民生152 2、硬度實驗、硬度實驗 為了確定材料的硬度所采用的試驗方法稱為硬度試驗為了確定材料的硬度所采用的試驗方法稱為硬度試驗法。硬度試驗方法按施加負(fù)荷的情況可以分為靜負(fù)荷試驗法。硬度試驗方法按施加負(fù)荷的情況可以分為靜負(fù)荷試驗法和動負(fù)荷試驗法兩大類。法和動負(fù)荷試驗法兩大類。 靜負(fù)荷試驗法的原理是：靜負(fù)荷試驗法的原理是： 在一定的靜負(fù)荷作用下在一定的靜負(fù)荷作用下, ,把規(guī)定材料與形狀的壓頭壓入把規(guī)定材料與形狀的壓頭壓入被試材料的表面被試材料的表面, , 計量壓痕的深度或大小來獲得硬度值。計量壓痕的深度或大小來獲得硬度值。 動負(fù)荷試驗法的原理是動負(fù)荷試驗法的原理是: : 在一定的動負(fù)荷作用下在

17、一定的動負(fù)荷作用下, ,用規(guī)定材料與形狀的沖頭沖用規(guī)定材料與形狀的沖頭沖擊被試材料擊被試材料, ,通過計量沖頭回跳高度等參數(shù)來獲得硬度值。通過計量沖頭回跳高度等參數(shù)來獲得硬度值。 不同的實驗方法，硬度表示方式不同。不同的實驗方法，硬度表示方式不同。 精思國計，細(xì)量民生16五、其他力學(xué)計量五、其他力學(xué)計量1 1、壓力計量、壓力計量 工程上的壓力是指垂直并且均勻地作用在單位面積上的工程上的壓力是指垂直并且均勻地作用在單位面積上的力。帕斯卡（力。帕斯卡（PaPa）是國際單位制中壓力的單位。計量壓力的）是國際單位制中壓力的單位。計量壓力的儀器儀表按儀器的作用原理可以分為液體式、彈簧式、活塞儀器儀表按儀

18、器的作用原理可以分為液體式、彈簧式、活塞式、電測式和數(shù)字式。式、電測式和數(shù)字式。1 1）液體式）液體式 液體式壓力儀器是基于液體式壓力儀器是基于流體靜力學(xué)原理流體靜力學(xué)原理, ,利用液柱的高利用液柱的高度差來測試壓力的儀器。被測的液柱高度差可以直接讀出、度差來測試壓力的儀器。被測的液柱高度差可以直接讀出、顯示或通過計算的方法來確定。常用的液體式壓力儀器有水顯示或通過計算的方法來確定。常用的液體式壓力儀器有水銀氣壓計、銀氣壓計、U U型（雙管）和杯型（單管）壓力計、補償式微型（雙管）和杯型（單管）壓力計、補償式微壓計和斜管微壓計等。壓計和斜管微壓計等。 精思國計，細(xì)量民生17 精思國計，細(xì)量民生

19、182 2）彈簧式）彈簧式 彈簧式壓力儀表的彈簧式壓力儀表的作用原理作用原理是：利用彈性敏感元件是：利用彈性敏感元件（如彈簧管）在壓力作用下產(chǎn)生彈性形變（如彈簧管）在壓力作用下產(chǎn)生彈性形變, ,其形變的大小與其形變的大小與作用的壓力成一定的線性關(guān)系作用的壓力成一定的線性關(guān)系, ,通過傳動放大機構(gòu)或其他顯通過傳動放大機構(gòu)或其他顯示裝置表示出被測的壓力。因使用的彈性敏感元件不同示裝置表示出被測的壓力。因使用的彈性敏感元件不同, ,彈彈簧式壓力儀表有彈簧管式、膜片式、膜盒式、波紋管式等多簧式壓力儀表有彈簧管式、膜片式、膜盒式、波紋管式等多種。種。彈性壓力計組成框圖彈性壓力計組成框圖 精思國計，細(xì)量民

20、生19類別名稱示 意 圖壓力測量范圍 kPa輸出特性動態(tài)性質(zhì)最小最大時間常數(shù)/s自振頻率/Hz薄膜式平薄膜010010510-510-210104波紋210-110102撓性211102彈性元件的結(jié)構(gòu)和特性彈性元件的結(jié)構(gòu)和特性 精思國計，細(xì)量民生20波紋管式波紋210-110102彈簧管式單圈彈簧管010-10106102103多圈彈簧管010-2010510102 精思國計，細(xì)量民生21 精思國計，細(xì)量民生223 3）活塞式）活塞式 活塞式壓力計的作用原理是：利用流體靜壓原活塞式壓力計的作用原理是：利用流體靜壓原理

21、和帕斯卡原理理和帕斯卡原理, ,由作用于已知活塞有效面積上的專由作用于已知活塞有效面積上的專用砝碼來進(jìn)行壓力測量。這種壓力計有時又稱為砝用砝碼來進(jìn)行壓力測量。這種壓力計有時又稱為砝碼式壓力計和靜重活塞式壓力計碼式壓力計和靜重活塞式壓力計, ,主要用于標(biāo)準(zhǔn)壓力主要用于標(biāo)準(zhǔn)壓力量值的傳遞?；钊綁毫τ嬘兄苯蛹迂?fù)荷壓力計、量值的傳遞。活塞式壓力計有直接加負(fù)荷壓力計、雙活塞壓力真空計、通過傳動裝置向活塞加負(fù)荷的雙活塞壓力真空計、通過傳動裝置向活塞加負(fù)荷的壓力計等幾種。壓力計等幾種。 精思國計，細(xì)量民生234 4）電測式）電測式 電測式壓力計是利用某些材料的電氣特性在電測式壓力計是利用某些材料的電氣特性

22、在壓力的作用下發(fā)生一定的變化壓力的作用下發(fā)生一定的變化, ,將被測的壓力轉(zhuǎn)換成將被測的壓力轉(zhuǎn)換成與壓力成一定關(guān)系的電信號來求得壓力值的。常用與壓力成一定關(guān)系的電信號來求得壓力值的。常用的有應(yīng)變式、固態(tài)壓阻式、壓電式、電感式、電容的有應(yīng)變式、固態(tài)壓阻式、壓電式、電感式、電容式、振頻式等多種壓力計。電測式壓力計特別適合式、振頻式等多種壓力計。電測式壓力計特別適合于自動控制和記錄。于自動控制和記錄。 精思國計，細(xì)量民生24 應(yīng)變式壓力傳感器所用彈性元件可根據(jù)被測介質(zhì)應(yīng)變式壓力傳感器所用彈性元件可根據(jù)被測介質(zhì)和測量范圍的不同而采用各種型式，常見有圓膜片、和測量范圍的不同而采用各種型式，常見有圓膜片、彈

23、性梁、應(yīng)變筒等。彈性梁、應(yīng)變筒等。應(yīng)變式壓力傳感器應(yīng)變式壓力傳感器 精思國計，細(xì)量民生25壓阻式壓力傳感器壓阻式壓力傳感器 固體受力后電阻率固體受力后電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為壓發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為壓阻效應(yīng)。阻效應(yīng)。 精思國計，細(xì)量民生26壓電式壓力傳感器壓電式壓力傳感器 某些電介質(zhì)沿著某一某些電介質(zhì)沿著某一個方向受力而發(fā)生機械變個方向受力而發(fā)生機械變形形( (壓縮或伸長壓縮或伸長) )時，其內(nèi)時，其內(nèi)部將發(fā)生極化現(xiàn)象，而在部將發(fā)生極化現(xiàn)象，而在其某些表面上會產(chǎn)生電荷其某些表面上會產(chǎn)生電荷。當(dāng)外力去掉后，它又會。當(dāng)外力去掉后，它又會重新回到不帶電的狀態(tài)，重新回到不帶電的狀態(tài)，此現(xiàn)象稱為此現(xiàn)象稱為“

24、壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)”。壓電式壓力傳感器壓電式壓力傳感器 精思國計，細(xì)量民生275 5）數(shù)字式）數(shù)字式 數(shù)字式壓力計數(shù)字式壓力計是可以直接以壓力單位用數(shù)字是可以直接以壓力單位用數(shù)字顯示壓力量值的儀器。這類壓力計大部分是以壓力顯示壓力量值的儀器。這類壓力計大部分是以壓力傳感器為感壓元件傳感器為感壓元件, ,然后將信號放大然后將信號放大, ,經(jīng)模經(jīng)模/ /數(shù)和數(shù)數(shù)和數(shù)/ /模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后顯示壓力數(shù)值的壓力計。數(shù)字式壓模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后顯示壓力數(shù)值的壓力計。數(shù)字式壓力計既可以顯示生產(chǎn)工藝流程中的壓力參數(shù)力計既可以顯示生產(chǎn)工藝流程中的壓力參數(shù), ,又可將又可將壓力信號輸出供數(shù)據(jù)分析和處理壓力信號輸出供數(shù)據(jù)分析

25、和處理, ,因此在自動控制系因此在自動控制系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用。統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用。 精思國計，細(xì)量民生282 2、振動與沖擊計量、振動與沖擊計量 振動振動是一個與平均值相比其運動參量隨時間時大時是一個與平均值相比其運動參量隨時間時大時小交替變化的現(xiàn)象，小交替變化的現(xiàn)象，振動計量的主要參數(shù)振動計量的主要參數(shù)有振幅、頻率、相有振幅、頻率、相位、速度和加速度。為要獲得頻率分量豐富的波形，振動計位、速度和加速度。為要獲得頻率分量豐富的波形，振動計量儀器除了要有準(zhǔn)確的校準(zhǔn)靈敏度外，還須有足夠?qū)挼念l率量儀器除了要有準(zhǔn)確的校準(zhǔn)靈敏度外，還須有足夠?qū)挼念l率響應(yīng)和良好的幅值線性。響應(yīng)和良好的幅值線性。 沖擊沖擊是物體

26、之間短時內(nèi)的碰撞，是物體之間短時內(nèi)的碰撞，( (例如在數(shù)微秒的作例如在數(shù)微秒的作用時間內(nèi)，可產(chǎn)生高達(dá)數(shù)百用時間內(nèi)，可產(chǎn)生高達(dá)數(shù)百m ms s2 2的沖擊加速度的沖擊加速度) )沖擊計量沖擊計量的主要參數(shù)的主要參數(shù)有持續(xù)時間、波形、速度和加速度。有持續(xù)時間、波形、速度和加速度。 精思國計，細(xì)量民生29加速度測試系統(tǒng)框圖加速度測試系統(tǒng)框圖 精思國計，細(xì)量民生30 振動與沖擊計量的主要目的振動與沖擊計量的主要目的: :檢定或校準(zhǔn)包括振動檢定或校準(zhǔn)包括振動與沖擊傳感器在內(nèi)的測振儀器，它包括三項內(nèi)容：與沖擊傳感器在內(nèi)的測振儀器，它包括三項內(nèi)容： (1) (1)確定被校傳感器輸出電量確定被校傳感器輸出電量

27、E E與它所承受的振動或沖擊與它所承受的振動或沖擊輸入量輸入量( (比如加速度比如加速度a)a)之間的比例，此比例稱為之間的比例，此比例稱為傳感器的靈傳感器的靈敏度敏度( (比如加速度靈敏度比如加速度靈敏度S Sa a) )，即，即S Sa a =E=Ea a； (2) (2)確定該靈敏度在所需的頻率和幅度范圍內(nèi)的變化確定該靈敏度在所需的頻率和幅度范圍內(nèi)的變化( (比比如是否成線性如是否成線性) )，即，即確定傳感器的頻率響應(yīng)和幅值響應(yīng)確定傳感器的頻率響應(yīng)和幅值響應(yīng)等；等； (3) (3)確定該靈敏度在傳感器實際使用條件下的變化，即確定該靈敏度在傳感器實際使用條件下的變化，即確定傳感器的溫度、

28、靈敏度、磁靈敏度、應(yīng)變靈敏度、聲靈確定傳感器的溫度、靈敏度、磁靈敏度、應(yīng)變靈敏度、聲靈敏度、橫向靈敏度比及電纜影響敏度、橫向靈敏度比及電纜影響等，以便進(jìn)行修正。等，以便進(jìn)行修正。 精思國計，細(xì)量民生313 3、轉(zhuǎn)速計量、轉(zhuǎn)速計量 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速即旋轉(zhuǎn)角速度或旋轉(zhuǎn)頻率，它是衡量物體旋即旋轉(zhuǎn)角速度或旋轉(zhuǎn)頻率，它是衡量物體旋轉(zhuǎn)快慢的一個物理量。在描述旋轉(zhuǎn)機械的運轉(zhuǎn)性能時轉(zhuǎn)快慢的一個物理量。在描述旋轉(zhuǎn)機械的運轉(zhuǎn)性能時，轉(zhuǎn)速是一項重要的參量。旋轉(zhuǎn)角速度的，轉(zhuǎn)速是一項重要的參量。旋轉(zhuǎn)角速度的SISI單位是弧單位是弧度秒度秒(rad(rads)s)，人們常用的轉(zhuǎn)速單位是轉(zhuǎn)分，人們常用的轉(zhuǎn)速單位是轉(zhuǎn)分(r(rmin

29、)min)。 轉(zhuǎn)速表轉(zhuǎn)速表是測量旋轉(zhuǎn)物體轉(zhuǎn)速的計量儀器的統(tǒng)稱。是測量旋轉(zhuǎn)物體轉(zhuǎn)速的計量儀器的統(tǒng)稱。 精思國計，細(xì)量民生32 轉(zhuǎn)速計量方法：電子計數(shù)法、激光測速法。轉(zhuǎn)速計量方法：電子計數(shù)法、激光測速法。 電子計數(shù)法基本原理：電子計數(shù)法基本原理：利用轉(zhuǎn)速傳感器先將機利用轉(zhuǎn)速傳感器先將機械旋轉(zhuǎn)頻率變換為電脈沖信號送入通用電子計數(shù)械旋轉(zhuǎn)頻率變換為電脈沖信號送入通用電子計數(shù)器計數(shù)后，由晶振時基來控制電子計數(shù)門，通過測器計數(shù)后，由晶振時基來控制電子計數(shù)門，通過測量單位時間內(nèi)的脈沖數(shù)便可獲得轉(zhuǎn)速。量單位時間內(nèi)的脈沖數(shù)便可獲得轉(zhuǎn)速。 激光測速法原理：激光測速法原理：氦氖激光器具有亮度強、發(fā)氦氖激光器具有亮度強

30、、發(fā)放角小、單色性好等特點，利用定向反射膜可使激放角小、單色性好等特點，利用定向反射膜可使激光傳感器具有遠(yuǎn)距離儉取轉(zhuǎn)速信號的功能。旋轉(zhuǎn)物光傳感器具有遠(yuǎn)距離儉取轉(zhuǎn)速信號的功能。旋轉(zhuǎn)物體每轉(zhuǎn)動一周，傳感器便感受一個激光脈沖，送到體每轉(zhuǎn)動一周，傳感器便感受一個激光脈沖，送到門控計數(shù)電路處理后，即能以數(shù)字直接顯示被測轉(zhuǎn)門控計數(shù)電路處理后，即能以數(shù)字直接顯示被測轉(zhuǎn)速。下頁是這種裝置的基本原理。速。下頁是這種裝置的基本原理。 精思國計，細(xì)量民生33用激光測量轉(zhuǎn)速的原理圖用激光測量轉(zhuǎn)速的原理圖 精思國計，細(xì)量民生344 4、流量計量、流量計量 流量通常是指單位時間內(nèi)通過輸送管道有效截面的體流量通常是指單位時

31、間內(nèi)通過輸送管道有效截面的體積或質(zhì)量。如果是對流體的體積進(jìn)行計量積或質(zhì)量。如果是對流體的體積進(jìn)行計量, ,則為體積流量則為體積流量, ,如如果是對質(zhì)量進(jìn)行計量果是對質(zhì)量進(jìn)行計量, ,則為質(zhì)量流量。流體一般包括氣體和則為質(zhì)量流量。流體一般包括氣體和液體。流量計量就是對流體的體積流量、質(zhì)量流量和總量的液體。流量計量就是對流體的體積流量、質(zhì)量流量和總量的計量。體積流量的計量單位是米計量。體積流量的計量單位是米3 3/ /時或升時或升/ /時時, ,質(zhì)量流量的計質(zhì)量流量的計量單位是千克量單位是千克/ /時或克時或克/ /時。時。1 1）流量計量方法）流量計量方法液體流量計量方法液體流量計量方法 液體流

32、量計量方法主要有液體流量計量方法主要有容積法、稱量法、標(biāo)準(zhǔn)體積容積法、稱量法、標(biāo)準(zhǔn)體積管法管法等等。 精思國計，細(xì)量民生35 容積法容積法是使液體流入工作量器是使液體流入工作量器, ,根據(jù)從量器液根據(jù)從量器液位標(biāo)尺上讀出的數(shù)值和計時器上得到的時間位標(biāo)尺上讀出的數(shù)值和計時器上得到的時間, ,來確定來確定流量流量稱量法是使液體流入稱量容器中稱量法是使液體流入稱量容器中, ,通過計量容通過計量容器中的液體的質(zhì)量器中的液體的質(zhì)量, ,來獲得流量值。來獲得流量值。 標(biāo)準(zhǔn)體積管法標(biāo)準(zhǔn)體積管法即在標(biāo)準(zhǔn)體積管內(nèi)放置一個可移即在標(biāo)準(zhǔn)體積管內(nèi)放置一個可移動的活塞和兩個檢測開關(guān)動的活塞和兩個檢測開關(guān), ,當(dāng)液體流入

33、體積管時當(dāng)液體流入體積管時, ,推推動活塞在管內(nèi)移動動活塞在管內(nèi)移動, ,只要確定了活塞通過兩個檢測開只要確定了活塞通過兩個檢測開關(guān)的時間關(guān)的時間, ,就可以求得流量值。就可以求得流量值。 精思國計，細(xì)量民生36 氣體流量計量方法氣體流量計量方法 氣體流量計量方法主要有氣體流量計量方法主要有鐘罩法、活塞法和音鐘罩法、活塞法和音速噴嘴法速噴嘴法等。等。 鐘罩法鐘罩法適用于常壓下氣體流量的計量。該方法適用于常壓下氣體流量的計量。該方法是將一鐘罩型容器扣置于水或油槽中是將一鐘罩型容器扣置于水或油槽中, ,并被槽中的水并被槽中的水或油密封或油密封, ,與外部的大氣隔絕。當(dāng)被測氣體充入鐘罩與外部的大氣隔

34、絕。當(dāng)被測氣體充入鐘罩或?qū)怏w從鐘罩內(nèi)排除時或?qū)怏w從鐘罩內(nèi)排除時, ,根據(jù)鐘罩上升或下降的高根據(jù)鐘罩上升或下降的高度（對應(yīng)被測氣體的體積）和所需的時間度（對應(yīng)被測氣體的體積）和所需的時間, ,就可以求就可以求得流量值。該法只能在常壓下使用。得流量值。該法只能在常壓下使用。 精思國計，細(xì)量民生37 活塞法活塞法是使被測氣體沖入密閉的氣缸是使被測氣體沖入密閉的氣缸, ,推動其中的活塞推動其中的活塞, ,由于氣缸的內(nèi)徑是固定的由于氣缸的內(nèi)徑是固定的, ,因而只要確定了活塞移動的距離因而只要確定了活塞移動的距離和時間和時間, ,即可求出流量值。即可求出流量值。 音速噴嘴法音速噴嘴法適用于高壓氣體大流

35、量的計量。當(dāng)氣體流過適用于高壓氣體大流量的計量。當(dāng)氣體流過音速噴嘴音速噴嘴, ,且其上游和下游的壓力比達(dá)到臨界狀態(tài)時且其上游和下游的壓力比達(dá)到臨界狀態(tài)時, ,通過噴通過噴嘴喉部的氣體流速就達(dá)到了音速嘴喉部的氣體流速就達(dá)到了音速, ,并且不再受下游壓力變化并且不再受下游壓力變化的影響。于是便可以根據(jù)經(jīng)音速噴嘴流入定容槽的氣體的壓的影響。于是便可以根據(jù)經(jīng)音速噴嘴流入定容槽的氣體的壓力和溫度來求出進(jìn)入槽內(nèi)的氣體流量。力和溫度來求出進(jìn)入槽內(nèi)的氣體流量。 2 2）流量計量儀器）流量計量儀器 計量流量的儀器統(tǒng)稱為流量計。不同種類的流量計是根計量流量的儀器統(tǒng)稱為流量計。不同種類的流量計是根據(jù)不同的計量原理工

36、作的據(jù)不同的計量原理工作的, ,通?？煞譃槿莘e式和推理式兩種通常可分為容積式和推理式兩種 精思國計，細(xì)量民生38 容積式流量計容積式流量計以流體本身的動力推動其運動部件移動或以流體本身的動力推動其運動部件移動或轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動, ,使流體不斷地充滿或離開殼體與運動部件構(gòu)成的空間使流體不斷地充滿或離開殼體與運動部件構(gòu)成的空間, ,達(dá)達(dá)到連續(xù)計量的目的。腰輪流量計、橢圓齒輪流量計及各種活塞到連續(xù)計量的目的。腰輪流量計、橢圓齒輪流量計及各種活塞式流量計都屬于容積式。容積式流量計適用于計量高粘度流體式流量計都屬于容積式。容積式流量計適用于計量高粘度流體的流量。的流量。 推理式流量計推理式流量計是除容積式流量計

37、之外的各種流量計的總是除容積式流量計之外的各種流量計的總稱稱, ,是利用流體在流動過程中的物理現(xiàn)象或物理特性（如壓力、是利用流體在流動過程中的物理現(xiàn)象或物理特性（如壓力、沖量、電磁感應(yīng)、光和聲的多普勒效應(yīng)等）與流速和流量之間沖量、電磁感應(yīng)、光和聲的多普勒效應(yīng)等）與流速和流量之間的關(guān)系來工作的。推理式流量計有節(jié)流式或差壓式流量計、葉的關(guān)系來工作的。推理式流量計有節(jié)流式或差壓式流量計、葉輪式或速度式流量計、面積式流量計、超聲流量計、電磁流量輪式或速度式流量計、面積式流量計、超聲流量計、電磁流量計、激光流量計等。計、激光流量計等。 精思國計，細(xì)量民生395 5、密度計量、密度計量 密度密度是一個用于定量地描述物質(zhì)特性的物理量。每種物是一個用于定量地描述物質(zhì)特性的物理量。每種物質(zhì)都有一定的密度質(zhì)都有一定的密度, ,物質(zhì)不同物質(zhì)不同, ,密度便不同密度便不同, ,而且在一定的狀而且在一定的狀態(tài)條件下態(tài)條件下, ,一種物質(zhì)的密度是個常數(shù)一種物質(zhì)的密度是個常數(shù), ,與該物質(zhì)組成的物體的與該物質(zhì)組成的物體的形狀、質(zhì)量和體積無關(guān)。形狀、質(zhì)量和體積無關(guān)。 單位體積的某種物質(zhì)的質(zhì)量單位體積的某種物質(zhì)的質(zhì)量, ,稱為這種物質(zhì)的密度。也稱為這