一，力學(xué)計量的幾個基本概念1.1什么是力學(xué)計量力學(xué)計量是發(fā)展最早的計量領(lǐng)域之一，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、加速度等的計量測試。其理論基礎(chǔ)是牛頓力學(xué)定律，即力=質(zhì)量X加速度［1］。1.2質(zhì)量計量質(zhì)量就是物質(zhì)多少的量度，它是個不變量，不會因為地理位置變化而改變。質(zhì)量計量是力學(xué)計量的重要內(nèi)容之一，它同人們的生產(chǎn)、生活息息相關(guān)，幾乎各種計量都離不開質(zhì)量。物體物質(zhì)大小相差很懸殊，因此質(zhì)量計量的范圍很寬，質(zhì)量計量的目的就是建立質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),測試物質(zhì)的質(zhì)量［2］。質(zhì)量計量是由度量衡中的衡發(fā)展而來的，其主要計量器具是砝碼，天平，秤和各種衡器，凡是用來測量質(zhì)量或用質(zhì)量原理來檢查和控制生產(chǎn)過程的測量儀器稱為秤，秤又統(tǒng)稱為衡器，一般人們把精度在萬分之一以上的秤稱為天平［1］。1.3密度計量密度是指分布在空間、面或線上的物質(zhì)、各微小部分包含的質(zhì)量對其體積、面積或長度之比。均勻物質(zhì)的密度p（或非均勻物質(zhì)的平均密度）為其質(zhì)量m與體積V之比，即p=m/VSI中密度的單位是千克每立方米［1］。平常所說的液體濃度也是指密度而言。物質(zhì)的濃度可以用物質(zhì)的質(zhì)量濃度和物質(zhì)的量濃度來表示，物質(zhì)A的質(zhì)量濃度定義為A的質(zhì)量除以混合物的體積，以千克每升為計量單位，A的物質(zhì)的量濃度定義為A的物質(zhì)的量除以混合物體積，單位是摩爾每立方米。密度計量主要靠各種類型的密度計來實現(xiàn)，如石油密度計、酒精密度計、海水密度計等，此外，密度計量還包括標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制等內(nèi)容［2］。1.4力值計量力就是物體之間的相互作用，這種作用使物體狀態(tài)發(fā)生改變。力是矢量，要確定一個力必須確定其大小、方向和作用點。由于地球表面物體都受到重力的作用，所以重力對人類密切相關(guān)，人們把特制物體（砝碼）的重力值作為基、標(biāo)準(zhǔn)機設(shè)計基礎(chǔ)。力值計量就是要保證這些基、標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備所顯現(xiàn)力值的準(zhǔn)確可靠，并進行力的量值傳遞和測量［2］。力值計量在工程和科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中有廣泛運用，工程單位制中力值單位是千克牛，符號為kgf,1kgf=9.80665N。測力設(shè)備可分為基標(biāo)準(zhǔn)測力機，標(biāo)準(zhǔn)測力儀，各種材料試驗機及工作測力儀等。從發(fā)展趨勢看，力的標(biāo)準(zhǔn)將由里傳感器來代替。1.5硬度力量

硬度是表示材料軟硬程度的量，它體現(xiàn)了一個物體抵抗另一個物體壓入的能力，這個能力與壓入物體幾何尺寸、尺寸及壓入條件有關(guān)，它不是一個物理量，因為沒有一種硬度的測量方法是和某一物理性質(zhì)有關(guān)。硬度值的表示方法與其試驗方法有關(guān)，即試驗方法不同，硬度單位也不同。硬度按其測試材料對象不同可分為金屬硬度和非金屬硬度。金屬硬度常用的有:布氏硬度、洛氏、維氏、肖氏等；非金屬硬度有：橡膠硬度、塑料硬度、水果硬度等。硬度計量在熱處理工藝中應(yīng)用廣泛［2］。1.6壓力計量壓力又稱壓強，它是單位面積上所受到的垂直均布的力。根據(jù)工程應(yīng)用的不同可以分為大氣壓力、絕對壓力、表壓力、真空度等。國際計量委員會為了比對方便，將壓力與真空的范圍劃分為超低壓(0.0001~1Pa)、低壓(1~1000Pa)、中壓(1000~1000000Pa)和高壓(>1000000Pa)四類。壓力計量在現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)研究中得到廣泛應(yīng)用，凡是利用液體、氣體和蒸汽等作為動力傳遞介質(zhì)，都要反映出壓力作用。凡是工業(yè)上的動力系統(tǒng)、液壓管道、壓力加工及某些科學(xué)試驗都廣泛應(yīng)用壓力表。測量壓力的儀表種類繁多，按作用原理可以分為：液柱式、彈簧式、活塞式、電測式、綜合式等五種。壓力計量還對工業(yè)生產(chǎn)自動化及能源測試具有重要意義。壓力計量的目的在于保證這些儀器能正確指示和傳遞壓力量值2］。關(guān)鍵詞：衡器力學(xué)計量1.7容量計量容量計量就是用量器對各種流體(液體和氣體統(tǒng)稱為流體)進行體積數(shù)量的測量。國際單位制中容量的單位是立方米(m3)，常用的單位有升(L)。常見的容量量器有量筒、量杯等。容量計量有著悠久的歷史，我國古代的斗、升、合等都是容量計量器?，F(xiàn)代容量計量在化學(xué)工業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生、科學(xué)試驗中應(yīng)用廣泛。容量計量器具可分為一、二等標(biāo)準(zhǔn)量器和工作量器,容量計量的目的之一就是要保證這些量器的容量準(zhǔn)確可靠［2］。1.8流量計量流量就是在單位時間內(nèi)，流體通過封閉管道或明渠或設(shè)備的某截面處的量。這個通過量可以是體積流量也可以是質(zhì)量流量。流量計量就是要測定流體通過截面的數(shù)量。它在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防等領(lǐng)域有重要意義，如工業(yè)生產(chǎn)自動化需要控制流量，石油工業(yè)對流量的準(zhǔn)確測量要求也很高。測定截面流量的儀器叫流量計，由于流體包括的范圍很廣，所測量流體介質(zhì)不同，所以流量計種類和規(guī)格繁多。當(dāng)前流量儀表向著大型化和高精度發(fā)展。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，流量計量的對象已經(jīng)不僅限于流體，還有固體或粘稠狀的固液混合體。流量計量的基準(zhǔn)器和標(biāo)準(zhǔn)器是質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)或容量標(biāo)準(zhǔn)［2］。1.9轉(zhuǎn)速計量物體的運動可分為平動和轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速就是衡量物體旋轉(zhuǎn)快慢的物理量。轉(zhuǎn)速計量就是要

測試這些轉(zhuǎn)動物體旋轉(zhuǎn)速度和建立這些轉(zhuǎn)速測量的表轉(zhuǎn)裝置。轉(zhuǎn)速計量在航空、交通運輸?shù)阮I(lǐng)域有重要應(yīng)用。轉(zhuǎn)速設(shè)備課分為標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速裝置和各級轉(zhuǎn)速表。標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速裝置可以附加頻閃盤這個部件，就可以提高精度，轉(zhuǎn)速表按結(jié)構(gòu)可分機械式、電磁式、電頻閃式、機械閃式及電脈沖式等。二，衡器2.1基本概念2.1.1衡器衡器是利用稱量原理，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)或特性的一種計量儀器。衡器包括了各種形式的天平和秤。以前人們一般把相對精度為萬分之一或萬分之一以上的單杠桿秤稱為天平，而低于這一精度的其他衡器稱為秤。隨著科技的發(fā)展，這種區(qū)分天平和秤的方法已不全面,因為當(dāng)今有不少精度優(yōu)于萬分之一的衡器并不是單杠桿結(jié)構(gòu),有的與杠桿毫無關(guān)系。所以，吧衡器中較為精密的秤叫成天平只是人們的一種習(xí)慣稱呼，并不存在萬分之一的嚴(yán)格界限。但是，天平通常是進行質(zhì)量早期傳遞和精密稱量用的高準(zhǔn)確度或特種準(zhǔn)確的衡器;而秤則是生產(chǎn)過程或商業(yè)流通領(lǐng)域中直接稱量用的普通準(zhǔn)確度或中等準(zhǔn)確度的衡器。衡器在質(zhì)量測試中占用極其重要的地位13］。2.1.2衡器的發(fā)展簡史衡器的名稱來源于“度量衡”一詞。所謂“度量衡”,通常是指:用各種尺子測量物體的長短，稱為“度”；用各種容器（斗、升和量杯等）測量物體的容積稱之為“量”；用各種秤測量物體的質(zhì)量稱之為“衡”。原始社會末期，商品交換出現(xiàn)以后就產(chǎn)生了度量衡。公元221年，秦始皇在中國歷史上第一次在全國統(tǒng)一了度量衡制度。為了使度量衡得以實施，還頒布詔書制定了度量衡法規(guī)，并把詔書的全文刻在“秦權(quán)”（砝碼）上，以利遵照執(zhí)行。漢代度量衡的發(fā)展進入興盛時期，西漢王莽稱帝時制作了歷史上有名的新莽銅嘉量標(biāo)準(zhǔn)器。唐宋時期，隨著生產(chǎn)力的發(fā)展，衡器日益顯示出它的重要性。唐初發(fā)行的開元通寶銅錢，在“兩”以下實行了“錢”這個分?jǐn)?shù)單位。宋代景德年間主管皇室?guī)觳氐墓賳T劉承珪，研制了一種小型的戥（d?ng）秤，主要用于衡量貢銀，它使度量衡的精度大大提高了。明、清時代對度量衡器具管理比較嚴(yán)格，規(guī)定秤每三日要校正一次。清朝末年，政府決定統(tǒng)一度量衡制度，并商請國際權(quán)度局（今譯國際計量局）制造鉑銥合金原器和鎳鉻合金副原器及精密校驗儀器。到宣統(tǒng)年間，由國際權(quán)度局制成原器和副原器，并經(jīng)過校準(zhǔn)合格后發(fā)給證書。自此我國有了庫平兩（砝碼）作為量值傳遞的最高校準(zhǔn)儀器，也是我國質(zhì)量計量的第一個國家基準(zhǔn)器。1927年南京國民政府成立后，決定廢除庫平兩制，改用米制。1928年7月18日，國民政府公布了權(quán)度標(biāo)準(zhǔn)法案，規(guī)定采用米為標(biāo)準(zhǔn)制，以市用制為過渡的制度，其中重量以1公斤為標(biāo)準(zhǔn)單位。中華人民共和國成立后，衡器及衡器計量得到了快速發(fā)展。上世紀(jì)50年代機械秤得以開發(fā)推廣，60年代各種機械秤得到大批量生產(chǎn)。同時開發(fā)研制出機電結(jié)合秤。70年代初到80年代中葉開發(fā)研制出了多種電子衡器。80年代中葉至今，隨著微電子技術(shù)和計算機的飛速發(fā)展，智能化衡器得以開發(fā)研制［4］。

2.1.3衡器在國民經(jīng)濟中的作用衡器是所有計量器具中應(yīng)用最廣泛、品種數(shù)量最多的計量器具，它不僅僅與人們的生活密切相關(guān)，它已廣泛滲透到國民經(jīng)濟的各個部門、各個行業(yè)之中，對維護市場經(jīng)濟秩序和國民經(jīng)濟穩(wěn)定發(fā)展起到十分重要的作用［4］。2.1.3.1衡器廣泛應(yīng)用于商貿(mào)活動在商業(yè)活動中，大量的結(jié)算依據(jù)是質(zhì)量參數(shù),因此各種類型的衡器成為必不可少的計量器具。要建立文明經(jīng)商公平買賣的社會主義文明市場，保證消費者的利益，防止短秤少量，就需要準(zhǔn)確、可靠的計量器具來實現(xiàn)［4］。2.132衡器計量是企業(yè)降耗增效，保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段現(xiàn)代制造業(yè)對生產(chǎn)原料的量值準(zhǔn)確要求比較高，因此衡器計量對現(xiàn)代制造業(yè)具有很大的意義,強化計量管理可以為企業(yè)節(jié)約材料、成品結(jié)算、成本核算、節(jié)約能源、降耗增效、保證產(chǎn)品質(zhì)量提供保障。2.133衡器與體育事業(yè)衡器與體育事業(yè)亦有密切的聯(lián)系。運動項目中有多個涉及運動員或運動器材的質(zhì)量。如舉重項目在同等成績下，體重輕的運動員取勝。2.1.3.4衡器計量在進出口貿(mào)易中的作用顯著根據(jù)有關(guān)資料介紹，某港口出口鋼材因發(fā)貨用的軌道衡失準(zhǔn)，一年多付5000噸鋼材，損失達300多萬元。隨著我國加入TWO,對外貿(mào)易量勢必急劇增加，如果衡器計量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)，不僅給國家經(jīng)濟利益造成巨大損失，同時對維護我國對外貿(mào)易的信譽度和國家形象將產(chǎn)生巨大的影響。2.1.3.5衡器計量與人民生活息息相關(guān)米、面、油等人民生活必需品，其買賣交易都是通過計量數(shù)據(jù)為結(jié)算依據(jù)。衡器計量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確與否直接設(shè)計千家萬戶的利益。此外，衡器計量在農(nóng)業(yè)、軍事國防、科學(xué)技術(shù)研究方面也具有廣泛的應(yīng)用，又因為質(zhì)量是7個基本量之一，幾乎所有的導(dǎo)出量直接或間接與它有關(guān)，因此衡器計量在整個計量領(lǐng)域有重要意義［4］。2.1.4衡器計量研究內(nèi)容簡介由于衡器計量范圍非常寬泛，從幾克幾毫克到幾噸幾十噸；衡量準(zhǔn)確定不一，相對誤差從千分級到萬分級；衡量目的也不同，有的要求單一稱量，有的要求稱量、顯示、打印、存

儲、控制調(diào)節(jié)、通訊等綜合功能，測量條件大多數(shù)為室外復(fù)雜多變的自然環(huán)境條件，有的為靜態(tài)衡量，有的要求動態(tài)衡量。因此，為準(zhǔn)確的進行計量活動，就必須研究對于不同測量條件小的稱量方法，并研制、開發(fā)、提供相應(yīng)的衡器，這是衡器計量主要的研究任務(wù)之一。由于衡器計量的復(fù)雜性，產(chǎn)生了各種不同的稱量方法和衡器。因此，如果沒有一個統(tǒng)一的衡器計量檢定系統(tǒng)和將定方法，那么要保證衡器計量的量值可靠是很困難的。所以，衡器計量的另一個內(nèi)容就是研究質(zhì)量單位的復(fù)現(xiàn)方法和檢定系統(tǒng)，建立質(zhì)量計量其準(zhǔn)器和標(biāo)準(zhǔn)器，以保證質(zhì)量量值傳遞和衡器計量的準(zhǔn)確度。僅有符合國家標(biāo)準(zhǔn)和經(jīng)過計量檢定合格的衡器，還不能充分保證衡器計量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，正確操作、使用和維護將是保證衡器寄來那個準(zhǔn)確度不可或缺的一環(huán)，所以，衡器的正確操作、使用是衡器研究的另一重要內(nèi)容［4］。2.1.5幾種常見衡器簡介2.1.5.1杠秤杠秤可分為鉤秤、盤秤、戥秤三種，是典型的不等臂單杠桿秤。鉤秤和盤秤多數(shù)采用硬的木質(zhì)制造。其結(jié)構(gòu)有內(nèi)刀式、外刀式和內(nèi)外刀結(jié)合式；戥秤的秤桿有采用骨質(zhì)、牙質(zhì)和金屬等材料制造的，其結(jié)構(gòu)有刀組式、繩紐式等［6］。2.1.5.2架盤天平架盤天平是一種具有兩個秤盤，最大稱量一般不會超過5kg,標(biāo)稱分度值與最大稱量之比不大于1/1000的等臂杠桿上皿式衡量器。一般采用羅伯威爾機構(gòu)制造［6］。案秤案秤因放置在案板上使用而得名，它的最大稱量通常不超過25kg。按其工作原理可分成杠桿式和彈簧式兩大類，其中杠桿式案秤中，又可分為單游標(biāo)尺游鉈增鉈并用式案秤，雙標(biāo)尺游鉈式案秤，指針度盤與砝碼并用式案秤等等［6］。臺秤臺秤是一種不等臂杠桿秤，用來衡量較重的物體?？梢愿鶕?jù)需要移動其使用地點，故在國標(biāo)規(guī)程中，把臺秤和案秤統(tǒng)稱為移動式杠桿秤。臺秤使用范圍非常廣泛，工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、交通以及國防等各個部門都要用到臺秤。臺秤分為增鉈游鉈式臺秤和字盤式臺秤兩大類6］。2.1.5.5度盤秤物體的質(zhì)量雖然可以在天平上及其準(zhǔn)確地測得，但在測定時必須使用小砝碼。這既容易使人疲倦，又十分浪費時間。在某些情況下，當(dāng)物體質(zhì)量的測定準(zhǔn)確度可以限定在一個已知范圍時，使用盤度秤或稱之為象限秤最方便。因為在度盤秤上測量物體的質(zhì)量，只需往秤盤上加放被衡量物體和從秤的數(shù)字盤或刻度標(biāo)牌上讀取秤的示值［6］。

2.1.5.6地秤地秤因大部分承重機構(gòu)位于地面以下，其承重板與地面平齊或略高于地面而得名。常因這種秤是用以檢測汽車及其中貨物的質(zhì)量值，故又被稱為汽車衡。它屬于一種固定式杠桿秤⑹。2.1.6衡器的分類方法及對應(yīng)分類2.161按操作方式分根據(jù)衡器的操作方式不同，把衡器分為非自動衡器和自動衡器兩類。非自動衡器又稱為非自動秤，它是指在稱量過程中需要人員操作的秤，對此類秤的指示或打印的稱量結(jié)果均用'示值”一詞來表述，是直接可以觀察的。自動衡器是指在稱量過程中無需操作者干預(yù)就可以獲得稱量結(jié)果的衡器［4］。表2-1衡器分類（按操作方法）杠秤鉤秤、盤秤、戥秤臺案秤移動式杠桿秤、度盤臺案秤、電子臺案秤、彈簧度盤秤、光柵臺秤、計價秤計數(shù)秤、機電結(jié)合臺案秤、臺秤檢定器地秤固定式杠桿秤、電子地秤、度盤地秤、機電結(jié)合秤、光柵秤非自動衡器吊秤機械吊秤、電子吊秤軌道衡專用秤體重秤、嬰兒秤、郵件秤、包裹秤、行李秤、打包秤、售糧秤、病床秤、飛機秤、定量秤軌道衡機械靜態(tài)軌道衡、靜態(tài)電子軌道秤、度盤軌道衡、光柵數(shù)顯軌道衡容重器容重器皮帶秤滾輪式機械皮帶秤、電子皮帶秤、核子皮帶秤定量打包秤定量包裝機、定量罐裝ji2、重力式自動裝料機、自動定量秤自動料斗秤自動料斗秤、自動配料秤自動衡器自動檢驗分選秤自動稱重檢驗秤、自動重量分選秤自動軌道衡動態(tài)稱量軌道衡其他專用自動秤2.1.6.2按準(zhǔn)確度等級分非自動衡器儀器的準(zhǔn)確度分為4個等級，即-特種準(zhǔn)確度級（1級）；高準(zhǔn)確度級*（2級）；中準(zhǔn)確度級**（3級）IIII—普通準(zhǔn)確度***（4級）其中，特種準(zhǔn)確度級特指天平，而非自動秤的準(zhǔn)確度等級通常為3級和4級。非連續(xù)累計自動衡器共分4個等級，即0.2級、0.5級、1.0級、2.0級。其中0.2級和0.5級相當(dāng)于III級秤，而1.0級和2.0級又相當(dāng)于IIII級秤［4］.2.1.6.3按衡量原理分按衡量原理的不同，衡器可分為杠桿原理式、彈性元件變形式、力-電轉(zhuǎn)換式和液壓秤四類［4］。按用途分按使用目的的不同，衡器可分為商用秤、工業(yè)秤和專用秤3類［4］。商用秤類一般用于商業(yè)流通領(lǐng)域，屬商業(yè)貿(mào)易計量器具，如杠秤、案秤、臺秤、度盤秤、電子計價秤和軌道衡等［4］。工業(yè)秤類一般用于礦山、冶金、機械、煉鋼、輕工、化工、紡織、交通運輸?shù)炔块T，如地秤、定量秤、配料秤、電子吊秤、電子皮帶秤和稱量車等。專用秤類一般用于國防、礦山、冶金、輕工、化工、紡織、交通運輸?shù)炔块T，稱量（或配置）某種特定物質(zhì)，如比例秤、飛機秤、包裹秤及包裝秤等［4］。按管理性質(zhì)分衡器按其管理性質(zhì)可分為強制管理衡器和非強制管理衡器兩類。2.1.6.5.1強制管理衡器按我國計量法規(guī)定，凡用于貿(mào)易結(jié)算、安全防護、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境監(jiān)測等方面的衡器一律實行強制管理，即實行強制檢定。屬于強制檢定的衡器包括各種各樣的商業(yè)秤以及用于上述目的的各種衡器。2.1.6.5.2非強制管理衡器除了強制管理衡器之外，用于其他目的或企業(yè)用于工藝過程的各種不同種類的衡器屬非強制管理衡器，不進行檢定［4］。2.1.6.6按其他方法分

按結(jié)構(gòu)形式分為機械式秤、機電結(jié)合秤和電子秤三大類；按計量方式又可分為靜態(tài)計量衡器和動態(tài)計量衡器等等［4］。按輸送與稱量過程分類可分為連續(xù)式累計衡器、非連續(xù)式累計衡器。按測量系統(tǒng)分可分為電動力補償衡器、電阻應(yīng)變衡器、陀螺儀式衡器、電容式衡器、輻射接受衡器［5］。2.1.7衡器的計量性能簡介衡器的計量性能是指它的準(zhǔn)確度、靈敏度、鑒別力、穩(wěn)定度、重復(fù)性、超然性、耐久性、動態(tài)性等性能［5］。衡器的準(zhǔn)確度是指它給出接近于被測量真值的示值的能力［5］。廣義上我們可以把秤的靈敏度k理解為：秤的響應(yīng)變化與引起該變化的激勵值（被測質(zhì)量值）變化量之比。秤的靈敏度根據(jù)秤的不同結(jié)構(gòu)原理和不同的指示方式分別用角靈敏度、線靈敏度和分度靈敏度來表示［4］。鑒別力是計量儀器對激勵值作微小的響應(yīng)能力，鑒別力閾就是使儀器的響應(yīng)產(chǎn)生一個可覺察變化的最小激勵變化值［5］。穩(wěn)定度是計量器具保持其計量特性恒定的能力，通常穩(wěn)定度對時間而言［5］。秤的重復(fù)性是指在實際相同的測試下，用同一方式將同一載荷多次加放到承載器上，秤提供相互一致的結(jié)果的能力［4］。秤的耐久性是指秤在經(jīng)過規(guī)定的使用周期，保持其計量特性的能力［4］。2.2衡器計量基礎(chǔ)知識2.2.1質(zhì)量與重量221.1質(zhì)量是表示物體慣性大小的量度所謂慣性就是指物體保持原來運動狀態(tài)的能力。物體在力的作用下，如果這個物體原來的運動狀態(tài)改變大，說明這個物體慣性小，反之，說明這個物體慣性大。物體的慣性可以用牛頓第二定律來描述。牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達式是：F=ma。物體所受到的力的方向與這個物體所產(chǎn)生加速度方向一致。物體運動狀態(tài)可以用加速度a的大小來表示，由上式可以說明：對于不同質(zhì)量的物體，在同一個力作用下；質(zhì)量大的物體產(chǎn)生的加速度小，即保持原來運動狀態(tài)的能力大，也就是說慣性大;質(zhì)量小的物體所產(chǎn)生的加速度大，同理說明物體的慣性小。由此可見，質(zhì)量是表示一個物體慣性大小的量度。質(zhì)量表示了物體的慣性，這種由牛頓第二定律出來的質(zhì)量概念稱為慣性質(zhì)量［2］。221.2質(zhì)量是表示一個物體引力大小的量度根據(jù)牛頓萬有引力定律可知：自然界中，任何兩個物體之間都會產(chǎn)生引力場，并為引力場所作用。牛頓萬有引力的數(shù)學(xué)表達式是：F=Gm1m2/r2，式中：F—萬有引力；m1、m2—分別為任意兩個物體的質(zhì)量；r—兩個物體質(zhì)量中心的距離；G—引力場系數(shù)，是個常數(shù)。由上式可知：兩個物體之間的引力大小與它們的質(zhì)量乘積成正比，而與它們質(zhì)心之間的距離成反比。由此可見，物體的質(zhì)量是物體之間萬有引力大小的量度。通常稱物體的這一質(zhì)量為引力質(zhì)量［2］。

221.3重量與重力對于重量的概念各種專業(yè)書籍的界定不一，李大平和伏永盛主編的《衡器》一書認(rèn)為：在日常生活和貿(mào)易中，習(xí)慣上把質(zhì)量稱為重量。我國的法定計量單位肯定了這一點，因而重量就是質(zhì)量習(xí)慣上的代名詞。而現(xiàn)在大部分書籍都認(rèn)為重量是之物體所受重力的量度，它等于丨W丨。而重力則是一個矢量，根據(jù)牛頓萬有引力定律，位于地球表面及其附近的任何物體，都要受到來自地球中心的引力作用。此外，由于地球在不停地自轉(zhuǎn)，除兩級外，這些物體還要受到慣性離心力的作用，兩者的矢量和就是物體所受的重力。因此，同樣質(zhì)量的物體在不同緯度有不同的重量。我們可以通過牛頓第二定律的重力。其數(shù)學(xué)表達式為W=mg。所以，重量實際上是一個力值的概念。221.4質(zhì)量與重量的區(qū)別質(zhì)量與重量的區(qū)別有以下三方面：首先，它們的定義不同：質(zhì)量是物體所固有的一種物理屬性，是物體慣性大小的量度；重量則表示物體所受到重力的大小，它的值等于物體質(zhì)量與重力加速度模的乘積；其次，它們的計量單位不同：質(zhì)量的計量單位是千克是SI基本單位，是物體慣性大小和引力大小的量度；重量的計量單位是牛，是SI的導(dǎo)出單位；最后，它們的特點不同：在物體運動速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于光速時，質(zhì)量是一個恒定不變的量；重量則是一個力的概念，其量值大小隨地理、海拔高度等因素而發(fā)生變化［4］。2.2.2力學(xué)基礎(chǔ)222.1力的基本概念力的定義：力定義為物體間的相互作用，這種作用使物體產(chǎn)生運動狀態(tài)或變形。力對物體的作用效果取決于力的三要素，即力的大小，力的方向和力的作用點。力的基本性質(zhì)：1）作用與反作用定律：一個物體對另一個物體有作用力時，另一個物體對此物體必有一個反作用力，這兩個力大小相等方向相反，且作用在同一直線上；2）二力平衡，所謂平衡是指物體相對于地面處于靜止或勻速直線運動狀態(tài)。作用于剛體上的二力平衡的充要條件是：兩個力大小相等，方向相反，且作用在同一直線上。3）力的平行四邊形法則（合力法則）：同一物體通常要受到若干個力的作用，這若干個力的總體就稱為力系。如果作用在物體上的力系使物體處于平衡狀態(tài)，則這個力系稱為平衡力系。若一力系對物體的作用能用另一個力系代替而不改變原力系對該物體的作用效果，則稱這兩個力系互為等效力系。如果一個力和一個力系等效，則這個力稱為這個力系的合力。作用在物體同一點上的兩個力可以合成為一個合力，合力的大小和方向是由這兩個力為邊所構(gòu)成的平行四邊形的對角線確定,合力的作用點仍在兩個力的交點，這種求合力的方法稱為平行四邊形法則，由平行四邊形對邊平行且相等的性質(zhì)求合力：先畫出第一個力，以第一個力的終點為起點畫出第二個力，再連接第一個力的起點和第二個力的終點，所得矢量即為其合力。這種求合力的方法稱為力的三角形法則。

222.2約束和約束反力在空間可以沿任意方向運動的物體稱為自由體。限制非自由體運動的物體稱謂約束。約束作用在被約束物體上的力成為約束反力。常見的約束類型有：1）柔性約束：繩子、鏈條、皮帶、鋼絲等柔性物體對物體所構(gòu)成的約束稱為柔性約束，這種約束只能受拉而不能受壓，只能限制物體沿柔性體方向運動。2）光滑接觸面約束：當(dāng)兩剛性物體接觸面間的摩擦力很小可以忽略不計時，這樣的接觸面稱為光滑接觸面約束，其特點是：只能限制物體在接觸區(qū)沿接觸面被壓陷方向運動，而不能約束物體沿接觸面運動或離開接觸面。3）鉸鏈約束，鉸鏈約束是由兩個帶圓孔的構(gòu)件與圓柱銷釘連接構(gòu)成，若不計接觸面摩擦，這樣的鉸鏈稱為光滑鉸鏈。2.2.2.3物體受力分析與受力圖在衡器設(shè)計或衡器計量誤差分析時，必須對衡器構(gòu)件或被稱量物體受到那些力的作用全面分析，這就是物體受力分析。在進行受力分析時，首先要把研究對象從周圍物體中分離出來，這種從周圍物體中單獨分離出來的研究對象稱為分離體。畫出分離體后，將作用在分離體上全部主動力和約束反力表示在分離體上，這樣就得到的圖形稱為受力圖⑷。222.4力矩力矩是一個代數(shù)量，其絕對值等于力的大小與力臂的乘積，其正負(fù)號規(guī)定：力使物體繞矩心逆時針轉(zhuǎn)動為正，反之為負(fù)。合力矩定理：平面匯交力系的合力對平面內(nèi)任意點之矩，等于所有各分力對于同一點之矩的代數(shù)和。杠桿平衡條件：如果作用在杠桿上的各力對其支點之矩的代數(shù)和等于0。兩個大小相等、方向相反的平行力所組成的力系稱為力偶，它所在的平面稱為力偶的作用面，兩作用力之間的距離稱為力偶臂，力偶對物體的作用效果是使物體產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，但不會產(chǎn)生移動。我們把兩個大小相等，方向相反，且不在同一條直線上的力，其力矩之和稱為力偶矩，它可以用來度量力偶對物體的轉(zhuǎn)動效果，通常規(guī)定力偶使物體逆時針方向轉(zhuǎn)動取正號，反之為負(fù)。力偶不能合成為一個合力，因此它就不能與一個力平衡，力偶的力偶矩恒等于力的大小與力偶臂的乘積，只要保持力偶矩的大小和轉(zhuǎn)動方向不變，力偶可以在其作用面內(nèi)任意搬移或同時改變力偶中力的大小和力偶臂的長短，不改變原力偶對剛體的作用效果。由于平面內(nèi)的力偶對物體的作用效果只決定于力偶的大小和轉(zhuǎn)向，平面力偶系對物體作用的總效等于各力偶矩的代數(shù)和，平面力偶系合成的結(jié)果仍為力偶，合力偶矩等于分力偶矩的代數(shù)和。如果作用在物體平面內(nèi)的各力偶，使物體產(chǎn)生順時針轉(zhuǎn)動的力偶矩和使物體產(chǎn)生逆時針轉(zhuǎn)動的力偶矩相等，則作用效果相互抵消，因而物體處于平衡狀態(tài)。所以平面力偶系的平衡條件是各力偶矩代數(shù)和等于0[4]。222.5杠桿凡是受到外力作用后，能圍繞著一個固定點轉(zhuǎn)動的物體稱作杠桿。支點位于重點與力點

之間的杠桿稱為第一類杠桿，重點位于支點和力點之間的杠桿稱為第二類杠桿，力點位于支點和重點之間的杠桿稱為第三類杠桿。2.2.3衡量原理223.1杠桿原理杠桿平衡的條件是作用在杠桿上的所有外力矩之和為零，若使杠桿兩力臂相等，則杠桿平衡時，杠桿兩端物體的質(zhì)量相等。223.2傳感原理以電阻應(yīng)變式稱重傳感器為例，由電阻應(yīng)變計、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，從而可以進行比較或衡量。2.2.3.3彈性元件變形原理在重力作用下，有可能將彈性元件拉長一變形。按照彈簧變形的大小，就可以判斷出作用力一重力的大小。各種扭力天平和彈簧秤都是根據(jù)這個原理制造的。223.4液壓原理根據(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。液壓秤就是根據(jù)這個原理制成的［5］。2.2.4衡器的法制管理衡器作為重要的工作計量器具，其示值準(zhǔn)確與否，大則直接關(guān)系到國家的經(jīng)濟利益和信譽，小則直接影響買賣雙方的經(jīng)濟利益。隨著我國有計劃的商品經(jīng)濟迅速發(fā)展，因計量發(fā)生的糾紛很多，尤其在商品流通過程中，利用衡器進行作弊，克扣群眾，侵犯消費者利益的現(xiàn)象屢見不鮮。如日前在杭州發(fā)生的糧食零售缺斤少兩的事件。因此對衡器的法制建設(shè)具有重大的意義。為了加強計量監(jiān)督管理，保障國家計量單位制度的統(tǒng)一和量值的準(zhǔn)確一致，有利于生產(chǎn)、貿(mào)易和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，適應(yīng)社會主義現(xiàn)代化建設(shè)的需要，維護國家、人民的利益，我國在1985年9月，頒布了《中華人民共和國計量法》，《計量法》的頒布使我國的計量工作進入了法制管理的軌道。1987年4月，衡器作為極其重要的強制檢定的工作計量器具之一，被列入《中華人民共和國強制檢定的工作計量器具明細(xì)目錄》，以法律、法規(guī)的形式確定了衡器管理的屬性，說明了衡器法制管理的必要性和重要性。衡器的檢定分為強制檢定和非強制檢定。對于用于貿(mào)易結(jié)算、安全防護、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境監(jiān)

測方面的衡器必須實行強制檢定。強制檢定，是指由縣級以上人民政府計量行政管理部門指定的法定計量機構(gòu)或授權(quán)的計量檢定機構(gòu)對強制檢定的計量器具實行的定點定期的檢定，因此衡器強制檢定的申請必須由使用單位和個人，向當(dāng)?shù)厝嗣裾嬃啃姓芾聿块T指定的法定計量機構(gòu)或授權(quán)的計量檢定機構(gòu)申請周期檢定。經(jīng)檢定合格的衡器，由檢定單位發(fā)給檢定證書或在衡器上標(biāo)以檢定合格證；檢定不合格的發(fā)給檢定結(jié)果通知書。2.2.5衡器誤差基礎(chǔ)知識進行計量的時候，總會有誤差產(chǎn)生，這是由于計量器具、計量環(huán)境、計量人員、計量方法等不理想。實踐證明：誤差既是普遍存在的，又是可以控制的，但是不可能消滅。這就是誤差公理。對一個物理量進行計量以后，其計量結(jié)果與該物理量真值之間的差，就稱為計量誤差（也稱測量誤差）。量的真值是一個理想的概念，一般是不知道的。雖然基本量的真值可以按定義給出，但是復(fù)現(xiàn)起來還是含有誤差。實用時，真值常用實際值（通常用高一等級的計量標(biāo)準(zhǔn)器所計量的量值）或一系列計量結(jié)果的平均值來代替。對某一量進行計量以后，其結(jié)果x減去真值a而得的差值，稱為絕對誤差（簡稱誤差）6有時還要引入相對誤差的概念，它是絕對誤差與被計量的量的真值之比。相對誤差6k可以如下表示6k=6/a，進行誤差分析和計算時，常常用到修正值。所謂修正值就是為了消除系統(tǒng)誤差用代數(shù)法加到計量結(jié)果上的值，它等于未修正計量結(jié)果的絕對誤差，但正負(fù)號相反。在準(zhǔn)確計量中，通常都采用加修正值的辦法來保證全國量值的準(zhǔn)確一致。一個計量標(biāo)準(zhǔn)器送上級法定計量技術(shù)機構(gòu)檢定，其重要目的之一就是獲得一個準(zhǔn)確的修正值。在衡器的檢定工作中，把檢定用的砝碼按誤差理論的規(guī)定作為真值a,而把被檢定的衡器讀數(shù)作為被計量的量的結(jié)果x,按照前述的公式就可算出被檢衡器的絕對誤差［5］。2.3砝碼簡介砝碼是一種規(guī)定了形狀、材料、表面品質(zhì)、標(biāo)稱值以及最大誤差等結(jié)構(gòu)性能和計量性能，用于配合天平或秤來測定物體質(zhì)量的實物量具。對于一個砝碼，它只能單獨復(fù)現(xiàn)某一固定的質(zhì)量值。對于由多個砝碼組，不僅每個砝碼可以單獨使用，也可以在不同的組合下使用，用以復(fù)現(xiàn)大小不同的質(zhì)量值［3］。2.3.1砝碼的基本概念砝碼的標(biāo)稱質(zhì)量：又叫砝碼的名義質(zhì)量，它是在砝碼所標(biāo)明的質(zhì)量。砝碼的實際質(zhì)量：是指砝碼經(jīng)過檢定后確定的質(zhì)量值。砝碼的修正值：是為了得到砝碼的世紀(jì)質(zhì)量而加到砝碼標(biāo)稱質(zhì)量上的相應(yīng)質(zhì)量值，是砝碼的

實際值與砝碼的標(biāo)稱質(zhì)量之差。砝碼的示值誤差：也叫砝碼的器差，是砝碼的標(biāo)稱質(zhì)量與實際質(zhì)量之差，與修正值互為相反數(shù)。砝碼的質(zhì)量允差:砝碼在制造和調(diào)修進其實際質(zhì)量與標(biāo)稱質(zhì)量在檢定規(guī)程中所允許相差的極限值。砝碼的檢定精度:也叫砝碼的總不確定度，表示砝碼的測定結(jié)果與砝碼真值之差的符合程度，用砝碼質(zhì)量測定的綜合極限誤差來表示，等于砝碼測定結(jié)果的系統(tǒng)誤差與極限偶然誤差之和[3]。2.4電子秤電子秤是一種新發(fā)展起來的快速稱量裝置，由于它易于構(gòu)成連續(xù)自動稱量和配料控制系

統(tǒng)，因而，日益廣泛地應(yīng)用于工礦企業(yè)、交通運輸部門、商業(yè)貿(mào)易和科技領(lǐng)域。電子秤是利

用稱重傳感器把被稱物體的重力轉(zhuǎn)換成與其相應(yīng)的電信號,并以此來確定改物體質(zhì)量的裝置。2.4.1電子秤的組成不論根據(jù)什么原理測定物體質(zhì)量的電子秤，均由一下幾個部分組成。承重、傳力復(fù)位系統(tǒng)：它是被測物體與轉(zhuǎn)換元件之間的機械傳力復(fù)位系統(tǒng)，又稱為電子秤的秤體。包括接受被測物體載荷的承載裝置（秤臺、秤鉤、秤斗、秤架）、傳力結(jié)構(gòu)與限位減振結(jié)構(gòu)等。它的作用是將被測物體的質(zhì)量完整地傳遞給稱重傳感器的機械系統(tǒng)。稱重傳感器：稱重傳感器是將作用于其上的物體的重力轉(zhuǎn)換成電量（電壓、電流、頻率等）的元件，也稱為一次元件。測量顯示裝置：也稱為二次儀表，它用于測量稱重傳感器輸出的電信號并把質(zhì)量值顯示出來[3]。2.4.2稱重式傳感器稱重傳感器是將被稱物體質(zhì)量轉(zhuǎn)換成電信號的一種變換器。它的種類很多，有電阻應(yīng)變式，電感式、電容式、壓電式等。其中電阻應(yīng)變式具有結(jié)構(gòu)簡單、準(zhǔn)確度高、動態(tài)響應(yīng)好、壽命長等優(yōu)點，目前使用最廣泛。電阻應(yīng)變式稱重傳感器將質(zhì)量轉(zhuǎn)換成電壓信號要通過三級轉(zhuǎn)化。一是通過彈性元件將質(zhì)量轉(zhuǎn)換成彈性元件的應(yīng)變兩;二是通過電阻應(yīng)變片將應(yīng)變量轉(zhuǎn)換成應(yīng)變片的電阻變化量；三是通過測量電橋?qū)㈦娮枳兓哭D(zhuǎn)換成電壓。2.4.2.1彈性元件的工作原理及結(jié)構(gòu)彈性元件，也叫彈性體，是傳感器中最基本的敏感元件，它是利用金屬材料的應(yīng)力-應(yīng)變效

應(yīng)工作的。將金屬材料做成一定形狀的受力元件，即彈性元件。當(dāng)彈性元件受物體重力作用時，在其內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力與物體重力成正比，即；*mg在應(yīng)力的作用下，彈性元件產(chǎn)生應(yīng)變&當(dāng)應(yīng)力不超過材料的比例極限時，彈性元件的內(nèi)應(yīng)力與應(yīng)變￡的關(guān)系服從虎克定律，即：=Es代入上式可得：mgxEz由此可見，彈性元件能將物體質(zhì)量轉(zhuǎn)換成應(yīng)變量，它完成了傳感器的第一級轉(zhuǎn)換。常見的彈性元件結(jié)構(gòu)形式有柱式、筒式、環(huán)式及梁式等，彈性元件的材料一般選擇彈性極限高、滯后及熱膨脹系數(shù)小、彈性模量溫度系數(shù)小而恒定、機械加工及熱處理性能還的材料［3］。2.4.2.2電阻應(yīng)變片的工作原理及結(jié)構(gòu)電阻應(yīng)變片是傳感器中最關(guān)鍵的傳感器元件，它是利用金屬