CN106017793B - 一种用于力标准机的精度检测装置、力值比对机以及力标准机精度检测方法 - Google Patents

一种用于力标准机的精度检测装置、力值比对机以及力标准机精度检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于力标准机的精度检测装置、力值比对机以及力标准机精度检测方法，其特征在于，所述精度检测装置(1)包括第一液压缸(2)、管路(6)以及力加载装置，其中：所述第一液压缸(2)内设置有液体介质且其液面面积为已知值；所述管路(6)为管状结构，其一端与所述第一液压缸(2)内的液体介质连通；所述力加载装置能够作用在所述第一液压缸(2)内的液体介质中，使其产生压力的增量。本发明解决了现有技术中存在的问题，实现了对液压式力标准机的精度的检测和校验，结构简单，占用空间小，操作方便。

Description

一种用于力标准机的精度检测装置、力值比对机以及力标准 机精度检测方法
技术领域
本发明涉及一种用于力标准机的精度检测装置、力值比对机以及力标准机精度检测方法，属于机械测量领域。
背景技术
大力值(几百吨到几千吨，几万吨到几十万吨)的精准测量，一直是国际和国内急需解决的难点，目前为空白状态。理论上，如用几万吨砝码可用来检定被检传感器，那么其设备装置十分庞大，造价昂贵，因此无法实现。
发明内容
本发明的目的在于提出一种结构简单且能够用于检测大力值力标准机的精度的装置和方法。
作为发明的其中一个主题，一种用于力标准机的精度检测装置，其特征在于，所述精度检测装置包括第一液压缸、管路以及力加载装置，其中：
所述第一液压缸内设置有液体介质且其液面面积为已知值；
所述管路为管状结构，其一端与所述第一液压缸内的液体介质连通；
所述力加载装置能够作用在所述第一液压缸内的液体介质中，使其产生压力的增量。
作为本发明的进一步改进，还包括第一测量装置，所述第一测量装置用于所述第一液压缸液面上的压力值或者压强值的测量，且其测量精度值为已知值。
作为本发明的进一步改进，还包括其端面与所述第一液压缸内的液面接触，其侧面滑动密封连接在所述第一液压缸的内壁上的第一活塞，所述第一测量装置用于测量作用在所述第一活塞端面上的压力值或者压强值。
作为本发明的进一步改进，所述力加载装置作用在所述第一活塞上，且能够使所述第一活塞在压缩所述第一液压缸内液体介质的方向或者与该方向相反的方向上产生一个力的增量，所述第一测量装置用于测量所述力加载装置作用在所述第一活塞上的加载力的数值。
本发明的其中一个主题，一种力值比对机，其特征在于，包括权利要求-中所述的精度检测装置以及待测的力标准机，所述待测的力标准机包括：
内设置有液体介质的第二液压缸，所述管路的另一端与所述第二液压缸内的液体介质连通；
其端面与所述第二液压缸内的液面接触，其侧面滑动密封连接在所述第二液压缸的内壁上的第二活塞，所述第二活塞的端面面积已知或者可通过测量得知；
用于测量加载在所述第二活塞上的作用力数值的第二测量装置，所述第二测量装置的测量精度值为未知值。
作为本发明的进一步改进，所述第三测量装置用于测量加载在所述第二活塞上的作用力数值，且其测量精度值为已知值。
本发明的其中一个主题，一种力标准机精度检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、通过管路将测量精度已知的测量装置与力标准机连通，其中：
该测量装置包括：设有液体介质且液面面积S1为已知值的第一液压缸；用于向所述第一液压缸内的液体介质上施加作用力的力加载装置；
该力标准机包括：设有液体介质的第二液压缸；端面与第二液压缸内的液面接触且侧面滑动密封连接在第二液压缸内壁上的第二活塞；能够测量作用在第二活塞上的作用力且其测量精度未知的第二测量装置，所述第二活塞的面积S2已知或者可通过测量得知；
所述管路为空心管状结构，其两端分别与第一液压缸以及第二液压缸内的液体介质连通；
S2、通过所述力加载装置向所述第一液压缸内加载第一作用力F1，在所述第二测量装置中获得第二作用力值F2；
S3、通过所述力加载装置继续向所述第一液压缸内增加第三作用力F3，该第三作用力F3使得所述第二测量装置中不产生数值波动，所述第三作用力F3与所述第一作用力F1间的比值为a％，该比值a％为已知值；
S4、通过所述力加载装置继续向所述第一液压缸内增加作用力值，直至所述第二测量装置中产生数值波动，并记录使所述第二测量装置中产生数值波动时，所述力加载装置所施加的波动作用力值Fn；
S5、计算第二测量装置的测量精度，该测量精度等于或者
作为本发明的进一步改进，所述步骤S1与步骤S2之间还包括以下步骤:
S1.1、在所述第二活塞上连接能够测量作用在所述第二活塞上的作用力值且其测量精度已知的第三测量装置；
S1.2、通过所述力加载装置向所述第一液压缸内加载第一测量作用力F10，在所述第三测量装置中获得第二测量作用力值F20，所述第二活塞的面积S2等于
作为本发明的进一步改进，所述步骤S1中的测量装置还包括第一活塞和第一测量装置，其中：
所述第一活塞，其端面与所述第一液压缸内的液面接触，其侧面滑动密封连接在所述第一液压缸的内壁上；
所述力加载装置作用在所述第一活塞上，且能够使所述第一活塞在压缩所述第一液压缸内液体介质的方向或者与该方向相反的方向上产生一个力的增量，
所述第一测量装置为用于测量所述力加载装置作用在所述第一活塞上的加载力的数值。
本发明的有益效果在于，设置精度检测装置，使用时将精度检测装置上的第一油缸和待测量的力标准机上的第二油缸通过管路连通，根据帕斯卡原理，在第一油缸的液体介质上加载一个已知数值的作用力，同时知道第一油缸内的作用力面积以及第二油缸内的作用力面积，可以求得该作用力对应在第二活塞内的值，即力标准机上的作用力读数值，继续在第一油缸上加载作用力，至该力标准机上的读数产生最小值波动，那么能够在力标准机上产生数值波动的该作用力与第一次加载的已知数值的作用力之间的比值即为力标准机的测量精度值。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图中：1-精度检测装置；2-第一液压缸；6-管路；8-第一测量装置；10-第一活塞；12-力标准机；14-第二液压缸；16-第二活塞；18-第二测量装置。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如图1，本发明所述精度检测装置1包括第一液压缸2、管路6以及力加载装置，其中：
所述第一液压缸2内设置有液体介质且其液面面积为已知值；
所述管路6为管状结构，其一端与所述第一液压缸2内的液体介质连通；
所述力加载装置能够作用在所述第一液压缸2内的液体介质中，使其产生压力的增量。
作为本发明的进一步改进，还包括第一测量装置8，所述第一测量装置8用于所述第一液压缸2液面上的压力值或者压强值的测量，且其测量精度值为已知值。
作为本发明的进一步改进，还包括其端面与所述第一液压缸2内的液面接触，其侧面滑动密封连接在所述第一液压缸2的内壁上的第一活塞10，所述第一测量装置8用于测量作用在所述第一活塞10端面上的压力值或者压强值。
作为本发明的进一步改进，所述力加载装置作用在所述第一活塞10上，且能够使所述第一活塞10在压缩所述第一液压缸2内液体介质的方向或者与该方向相反的方向上产生一个力的增量，所述第一测量装置8用于测量所述力加载装置作用在所述第一活塞10上的加载力的数值。
本发明的其中一个主题，一种力值比对机，其特征在于，包括权利要求-中所述的精度检测装置1以及待测的力标准机12，所述待测的力标准机12包括：
内设置有液体介质的第二液压缸14，所述管路6的另一端与所述第二液压缸14内的液体介质连通；
其端面与所述第二液压缸14内的液面接触，其侧面滑动密封连接在所述第二液压缸14的内壁上的第二活塞16，所述第二活塞16的端面面积已知或者可通过测量得知；
用于测量加载在所述第二活塞16上的作用力数值的第二测量装置18，所述第二测量装置18的测量精度值为未知值。
作为本发明的进一步改进，所述第三测量装置用于测量加载在所述第二活塞16上的作用力数值，且其测量精度值为已知值。
本发明的其中一个主题，一种力标准机12精度检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、通过管路6将测量精度已知的测量装置与力标准机12连通，其中：
该测量装置包括：设有液体介质且液面面积S1为已知值的第一液压缸2；用于向所述第一液压缸2内的液体介质上施加作用力的力加载装置；
该力标准机12包括：设有液体介质的第二液压缸14；端面与第二液压缸14内的液面接触且侧面滑动密封连接在第二液压缸14内壁上的第二活塞16；能够测量作用在第二活塞16上的作用力且其测量精度未知的第二测量装置18，所述第二活塞16的面积S2已知或者可通过测量得知；
所述管路6为空心管状结构，其两端分别与第一液压缸2以及第二液压缸14内的液体介质连通；
S2、通过所述力加载装置向所述第一液压缸2内加载第一作用力F1，在所述第二测量装置18中获得第二作用力值F2；
S3、通过所述力加载装置继续向所述第一液压缸2内增加第三作用力F3，该第三作用力F3使得所述第二测量装置18中不产生数值波动，所述第三作用力F3与所述第一作用力F1间的比值为a％，该比值a％为已知值；
S4、通过所述力加载装置继续向所述第一液压缸2内增加作用力值，直至所述第二测量装置18中产生数值波动，并记录使所述第二测量装置18中产生数值波动时，所述力加载装置所施加的波动作用力值Fn；
S5、计算第二测量装置18的测量精度，该测量精度等于或者
作为本发明的进一步改进，所述步骤S1与步骤S2之间还包括以下步骤:
S1.1、在所述第二活塞16上连接能够测量作用在所述第二活塞16上的作用力值且其测量精度已知的第三测量装置；
S1.2、通过所述力加载装置向所述第一液压缸2内加载第一测量作用力F10，在所述第三测量装置中获得第二测量作用力值F20，所述第二活塞16的面积S2等于
作为本发明的进一步改进，所述步骤S1中的测量装置还包括第一活塞10和第一测量装置8，其中：
所述第一活塞10，其端面与所述第一液压缸2内的液面接触，其侧面滑动密封连接在所述第一液压缸2的内壁上；
所述力加载装置作用在所述第一活塞10上，且能够使所述第一活塞10在压缩所述第一液压缸2内液体介质的方向或者与该方向相反的方向上产生一个力的增量，
所述第一测量装置8为用于测量所述力加载装置作用在所述第一活塞10上的加载力的数值。
实施例一：
(1)已知第一活塞10与第二活塞16的面积比为1比1000，第一测量装置8的测量精度为0.1％；
(2)在第一活塞10上加载一个1t的作用力，那么在第二测量装置18上获取的度数就是1000t；
(3)在上述基础上再在第一活塞10上加载一个1kg的作用力，此时第二测量装置18上不产生数值波动；
(4)在步骤3的基础上继续向第一活塞10上加载作用力，每次增加的量均为1kg，知道在增加到5kg的时候，第二测量装置18产生了数据的波动；
(5)5kg乘以面积比，其反映在第二液压缸14内的压力值应该是5t，那么力标准机12的测量精度值为5t/1000t，即为0.5％。
实施例二：
(1)已知第一测量装置8的测量精度为0.1％，第一活塞10与第二活塞16之间的面积比未知，此时在第二活塞16上增加一个精度已知的第三测量装置；
(2)通过在第一活塞10上加载一个200kg的力，在第三测量装置中获取的读数为200t，那么第一活塞10与第二活塞16之间的面积比等于200kg/200t，为1比1000；
(3)在第一活塞10上加载一个1t的作用力，那么在第二测量装置18上获取的度数就是1000t；
(4)在上述基础上再在第一活塞10上加载一个1kg的作用力，此时第二测量装置18上不产生数值波动；
(5)在步骤4的基础上继续向第一活塞10上加载作用力，每次增加的量均为1kg，知道在增加到5kg的时候，第二测量装置18产生了数据的波动；
(6)5kg乘以面积比，其反映在第二液压缸14内的压力值应该是5t，那么力标准机12的测量精度值为5t/1000t，即为0.5％。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种力值比对机，其特征在于，包括一种用于力标准机的精度检测装置(1)，所述精度检测装置(1)包括第一液压缸(2)、管路(6)以及力加载装置，所述精度检测装置(1)还包括第一测量装置(8)，所述第一测量装置(8)用于所述第一液压缸(2)液面上的压力值或者压强值的测量，且其测量精度值为已知值，其中：
所述第一液压缸(2)内设置有液体介质且其液面面积为已知值；
所述管路(6)为管状结构，其一端与所述第一液压缸(2)内的液体介质连通；
所述力加载装置能够作用在所述第一液压缸(2)内的液体介质中，使其产生压力的增量；
所述力值比对机还包括待测的力标准机(12)，所述待测的力标准机(12)包括：
内设置有液体介质的第二液压缸(14)，所述管路(6)的另一端与所述第二液压缸(14)内的液体介质连通；
其端面与所述第二液压缸(14)内的液面接触，其侧面滑动密封连接在所述第二液压缸(14)的内壁上的第二活塞(16)，所述第二活塞(16)的端面面积已知或者可通过测量得知；
用于测量加载在所述第二活塞(16)上的作用力数值的第二测量装置(18)，所述第二测量装置(18)的测量精度值为未知值。
2.根据权利要求1所述的一种力值比对机，其特征在于，所述精度检测装置(1)还包括其端面与所述第一液压缸(2)内的液面接触，其侧面滑动密封连接在所述第一液压缸(2)的内壁上的第一活塞(10)，所述第一测量装置(8)用于测量作用在所述第一活塞(10)端面上的压力值或者压强值。
3.根据权利要求2所述的一种力值比对机，其特征在于，所述力加载装置作用在所述第一活塞(10)上，且能够使所述第一活塞(10)在压缩所述第一液压缸(2)内液体介质的方向或者与该方向相反的方向上产生一个力的增量，所述第一测量装置(8)用于测量所述力加载装置作用在所述第一活塞(10)上的加载力的数值。
4.根据权利要求3所述的一种力值比对机，其特征在于，还包括第三测量装置，所述第三测量装置用于测量加载在所述第二活塞(16)上的作用力数值，且其测量精度值为已知值。
5.一种权利要求1-4任一项所述的力值对比机的力标准机精度检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、通过管路将测量精度已知的测量装置与力标准机连通，其中：
该测量装置包括：设有液体介质且液面面积S1为已知值的第一液压缸；用于向所述第一液压缸内的液体介质上施加作用力的力加载装置；
该力标准机包括：设有液体介质的第二液压缸；端面与第二液压缸内的液面接触且侧面滑动密封连接在第二液压缸内壁上的第二活塞；能够测量作用在第二活塞上的作用力且其测量精度未知的第二测量装置，所述第二活塞的面积S2已知或者可通过测量得知；
所述管路为空心管状结构，其两端分别与第一液压缸以及第二液压缸内的液体介质连通；
S2、通过所述力加载装置向所述第一液压缸内加载第一作用力F1，在所述第二测量装置中获得第二作用力值F2；
S3、通过所述力加载装置继续向所述第一液压缸内增加第三作用力F3，该第三作用力F3使得所述第二测量装置中不产生数值波动，所述第三作用力F3与所述第一作用力F1间的比值为a％，该比值a％为已知值；
S4、通过所述力加载装置继续向所述第一液压缸内增加作用力值，直至所述第二测量装置中产生数值波动，并记录使所述第二测量装置中产生数值波动时，所述力加载装置所施加的波动作用力值Fn；
S5、计算第二测量装置的测量精度，该测量精度等于或者
6.根据权利要求5所述的一种力标准机精度检测方法，其特征在于，所述步骤S1与步骤S2之间还包括以下步骤:
S1.1、在所述第二活塞上连接能够测量作用在所述第二活塞上的作用力值且其测量精度已知的第三测量装置；
S1.2、通过所述力加载装置向所述第一液压缸内加载第一测量作用力F10，在所述第三测量装置中获得第二测量作用力值F20，所述第二活塞的面积S2等于
7.根据权利要求6所述的一种力标准机精度检测方法，其特征在于，所述步骤S1中的测量装置还包括第一活塞和第一测量装置，其中：
所述第一活塞，其端面与所述第一液压缸内的液面接触，其侧面滑动密封连接在所述第一液压缸的内壁上；
所述力加载装置作用在所述第一活塞上，且能够使所述第一活塞在压缩所述第一液压缸内液体介质的方向或者与该方向相反的方向上产生一个力的增量，
所述第一测量装置为用于测量所述力加载装置作用在所述第一活塞上的加载力的数值。
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