試析重力加速度對力學(xué)計(jì)量器具準(zhǔn)確度的影響

摘 要： 本文首先對重力加速度與力學(xué)計(jì)量器具準(zhǔn)確度之間的關(guān)系進(jìn)行分析，并對力學(xué)計(jì)量的原理進(jìn)行闡述，在此基礎(chǔ)上對重力加速度對力學(xué)計(jì)量器具準(zhǔn)確度的影響進(jìn)行分析和探討，并提出了相應(yīng)的處理手段。

關(guān)鍵詞：力學(xué)； 重力加速度；準(zhǔn)確度

1 重力的概念闡述

簡單的來講，重力就是地球上的物體受到地心的吸引力，不同的物體所受重力的大小與其本身的質(zhì)量成正比關(guān)系。因此，又將物體受到重力的大小稱為重量。 重力G的計(jì)算公式為G =mg，其中，g則代表重力加速度。在日常生活中，人們經(jīng)常將物體的重量與質(zhì)量混淆，實(shí)際上這是兩個(gè)截然不同的概念。物體的重量并不是一成不變的，它受到緯度、海拔以及地徑等多種因素的影響。同一個(gè)物體在不同的環(huán)境下，其重量可能存在較大的差異。通常來講，物體的重力加速度與其所處的緯度成正比關(guān)系，而與其所處的海拔高度成反比關(guān)系。

2 力的測量方法分析

2.1 動(dòng)力效應(yīng)在力的測量中的應(yīng)用

力具有動(dòng)力和靜力兩種效應(yīng)，其中，動(dòng)力效應(yīng)在力的測量中的應(yīng)用又通常被成為重力平衡法，主要是通過物體已知的重力加速度來對其力值進(jìn)行測定。在實(shí)際的測量過程中，通過物體已知的重力，將重力進(jìn)行一定程度的放大和平衡，從而獲取物體的力值。我們常見的測力機(jī)，例如天平、杠桿式力標(biāo)準(zhǔn)機(jī)以及機(jī)械杠桿秤等，都是通過對動(dòng)力效應(yīng)的應(yīng)用來進(jìn)行力值測量的。

以杠桿式力標(biāo)準(zhǔn)測力機(jī)為例，從本質(zhì)上來看，測力機(jī)就是一個(gè)放大型的不等臂天平。液壓式標(biāo)準(zhǔn)測力機(jī)同樣如此，它在對物體的力值進(jìn)行測定的過程中，也是通過對已知砝碼的放大來進(jìn)行對比測力。

2.2 靜力效應(yīng)在力的測量中的應(yīng)用

2.2.1通過彈性元件進(jìn)行力的測量

通過將被測力引導(dǎo)到測量彈性元件上，從而造成測量彈性元件的變形，然后依據(jù)元件的變形情況，來對力值進(jìn)行換算。在實(shí)際的力值測量工作中，壓力表、標(biāo)準(zhǔn)測力儀以及百分表示彈性環(huán)等儀器都是通過對這一原理的應(yīng)用來進(jìn)行力值測量的。

2.2.2 通過力傳感器進(jìn)行力的測量

力傳感器在力值測量中的應(yīng)用，主要是通過傳感器受到被測力作用之后，發(fā)生對應(yīng)的物理變化，例如電容、電阻發(fā)生改變等，從而通過測量電路將力值進(jìn)行表現(xiàn)出來。力值測量工作中常用的數(shù)字壓力表就是依據(jù)這一原理實(shí)現(xiàn)對物力力值進(jìn)行測量的。

在運(yùn)用數(shù)字壓力表對力值進(jìn)行測量的過程中，壓力表首先會(huì)收到介質(zhì)的壓力作用，進(jìn)而將所受到的壓力傳輸?shù)搅鞲衅鞯母袎耗て缓髮⒏袘?yīng)到的型號(hào)進(jìn)行放大、V/A 轉(zhuǎn)換，CPU處理、力值顯示等一系列的處理。數(shù)字壓力表作用公式為：

在上述公式中，： P表示壓力表顯示值；F表示介質(zhì)的壓力；C表示比例常數(shù)。

通過力的靜力效應(yīng)對力值進(jìn)行測量的過程中，非常容易受到重力加速度的影響。特別是對于我國，由于我國幅員遼闊、不同地區(qū)之間緯度跨度較大而且地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。從緯度上看，我國的南北緯度之間的跨度達(dá)到了三十多度，南北緯度的重力加速度變化量達(dá)到了0. 27%，從海拔上來看，我國最高海拔與最低海拔之間相差了四千多米，產(chǎn)生的重力加速度變化量達(dá)到了0. 34%。這些差異的存在對于我國力學(xué)計(jì)量器具的準(zhǔn)確度造成了重大影響，很多計(jì)量儀器在檢定的地區(qū)符合使用的精度要求，但是換一個(gè)地區(qū)就無法進(jìn)行測量。因此，針對重力加速度對力學(xué)計(jì)量器具準(zhǔn)確度的影響進(jìn)行深入的分析，并采取有效對策進(jìn)行處理對于提升力學(xué)計(jì)量器具的準(zhǔn)確度有著非常重要的意義。

2.3 針對重力加速度對于力學(xué)計(jì)量器具準(zhǔn)確度的影響以及處理方法分析

2.3.1 重力加速度對力學(xué)計(jì)量器具準(zhǔn)確度的影響分析

（1）重力加速度對于力學(xué)計(jì)量器具準(zhǔn)確度的影響主要體現(xiàn)在重力加速的變化量，如果在進(jìn)行力學(xué)計(jì)量器具生產(chǎn)和檢定的過程中，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣茸兓坎蛔?×10-4，那么重力加速度對于力學(xué)計(jì)量器具的影響就可以忽略不計(jì)。

（2）如果在對力學(xué)計(jì)量器具生產(chǎn)和檢定的過程中，重力加速度變化量超過5×10-4，此時(shí)重力加速度造成的計(jì)量誤差已經(jīng)大于計(jì)量器具的允許誤差。在這種情況下，其他地區(qū)在受到計(jì)量器具之后，必須要對器具的準(zhǔn)確度進(jìn)行重新校準(zhǔn)。

2.3.2 處理方法分析

（1）通過對器具本身所具有的重力補(bǔ)償軟件的應(yīng)用，來消除重力加速度對計(jì)量器具的影響?，F(xiàn)階段，很多生產(chǎn)廠家在對力學(xué)計(jì)量器具進(jìn)行生產(chǎn)的過程中，都考慮到了重力加速度對力學(xué)計(jì)量器具準(zhǔn)確度的影響，因此一些計(jì)量器具本身就具備了重力補(bǔ)償軟件。生產(chǎn)廠家結(jié)合器具使用的地區(qū)進(jìn)行針對性的調(diào)整，從而更加方便器具的使用。

（2）通過設(shè)置二進(jìn)數(shù)開關(guān)的方式來進(jìn)行調(diào)整。對計(jì)量器具設(shè)置一組二進(jìn)數(shù)開關(guān)，并針對器具和器具使用地區(qū)的實(shí)際情況對開關(guān)的狀態(tài)進(jìn)行改變，從而對重力加速度產(chǎn)生的誤差進(jìn)行修正。

（3）通過自動(dòng)標(biāo)定的方式對誤差進(jìn)行消除。在器具正式使用之前，首先在器具上防止標(biāo)準(zhǔn)器，然后通過相應(yīng)的操作系統(tǒng)，來對標(biāo)準(zhǔn)器的標(biāo)稱值進(jìn)行獲取。

3 結(jié)語

總的來講，在力學(xué)計(jì)量器具的實(shí)際生產(chǎn)、檢定以及使用的過程中，都非常容易受到重力加速的影響。因此，在今后的發(fā)展過程中，必須要對重力加速對力學(xué)計(jì)量器具的影響引起高度重視，通過采取合理的措施來對重力加速度產(chǎn)生的誤差進(jìn)行消除，從而保障力學(xué)計(jì)量器具的準(zhǔn)確度。

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作者簡介： 陳潤鴻（1988），男，漢族，安徽淮南人，本科，助理工程師，計(jì)量檢定，淮南市計(jì)量測試檢定所。