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權一發之微 衡千鈞之重
——走進稱重和力傳感器浙江省工程實驗室


稱重和力傳感器浙江省工程實驗室隸屬于浙江省計量科學研究院,是在衡器、稱重傳感器國家型式評價實驗室的基礎上組建而成,2012年4月被浙江省發改委認定為浙江省工程實驗室。實驗室主要承擔衡器、稱重和力傳感器等相關産品的國家型式評價、全省力值、扭矩等計量領域的量值傳遞、量值溯源及相關研究工作。實驗室已取得國家法定計量檢定機構授權、國家實驗室認可及省級計量認證等多項資質,建立并保存了10多項有關力值、扭矩省級最高計量标準,其中力值計量标準的技術指标已達到國際先進水平。實驗室立足浙江面向華東開展測力計量的量值傳遞服務,服務領域覆蓋國防建設、基礎設施建設、交通運輸、冶金、化工、重型裝備以及裝備制造業等,為國民經濟建設提供準确、可靠、一緻的量值保障。

實驗室具有雄厚的自主研發和計量檢測實力,目前擁有20多名高端的專業人才,其中正高級工程師2人,副高級工程師7人,博士1人,碩士6人,OIML-CS下的法制計量專家2人,國家實驗室注冊評審員、國家注冊計量标準考評員和碩士生導師多人,已基本形成計量技術科學研究、計量檢測技術服務為一體的多功能計量重點實驗室。

力值和扭矩計量檢測能力建設

為全面滿足浙江省及華東地區對高等級力值校準及傳感器檢驗測試服務的社會需求,實驗室于2014年11月正式建立1MN靜重式力标準裝置。該标準裝置可通過計算機軟件控制進行全自動測量,實現力值準确複現。裝置測量範圍10kN到1010kN(大約1噸到101噸),準确度達到十萬分之三,承擔全省測力、稱重類計量設備的量值傳遞、量值溯源及相關研究工作,檢測服務能力覆蓋工程建設、航天航空、以及海工裝備制造等多個領域:助力甯波柯力傳感科技股份有限公司等省内多家知名稱重傳感器生産企業不斷改進産品質量,順利通過國際認證,走出國門;負責橋梁基樁及相關設備檢測,為工程把好質量關,确保了杭州灣跨海大橋跨越天塹,成為世界第三橋梁;運用裝置的高準确度大力值測量技術,使浙江省某企業研發航天測力系統時如虎添翼最終助力長征系統火箭成功上天等等。

此外,為解決我國隻有國防扭矩計量站建有2萬N·m以上扭矩标準機,而大量迫切需要使用扭矩表準機的汽車、船舶動力設備制造企業卻沒有大扭矩标準裝置的困境,實驗室自主研制在建120000N.m無砝碼扭矩标準裝置,不确定度優于0.2%。該标準裝置用精密液壓力源代替砝碼力源,可以大幅降低設備造價,完成後可在汽車、船舶及各國防扭矩計量二級站推廣應用。

工程動态力計量能力建設

動态力基于牛頓第二定理測力,至今沒有量值溯源圖。實驗室創新地提出“雙重導向技術”,使落錘下落撞擊時接近于自由落體運動,既适應多道激光幹涉儀測量落錘表面多點加速度,也可在落錘不同位置安裝多個加速度計進行測量;提出了“動态力量值溯源關系圖”。根據落錘(質量塊)不同位置加速度存在明顯差異,提出“剛性假設彈性修正計算動态力”。

該标準裝置已于2015年通過CNAS認證,測量範圍1kN-250kN,目前處于國内乃至世界動态力計量研究領先地位,被廣泛應用于航空、航天發動機地面試車、飛行器空間對接試驗、軍工領域各種火炮、導彈發射過程等動态力值計量。該标準裝置在經濟建設中開展動态力校準,能較好地解決安全帽檢測裝置、落錘式彎沉儀沖擊力校準以及疲勞試驗機循環力、振動壓實成型機激振力的量值溯源,如經校準的手持式落錘式彎沉儀在公路、鐵路與高鐵建設工程中對天然路基承載力評定可實現路基少超挖,對基層、底層承載力快速評定,其中金麗溫鐵路建設中既控制了工程質量又提高了工作效率,節省投資500萬元;如經校準的振動壓實成型機用于嘉紹大橋、象山港大橋兩個國家重點建設工程中,不僅控制了工程質量而且通過優化級配還節省投資1000餘萬元。社會效益明顯,如甯杭甬高鐵、金麗溫鐵路重點工程中對落錘式彎沉儀校準,嘉紹、象山港大橋重點工程中對振動壓實成型機檢測,促進了先進工法應用推廣。另外創新點“雙重導向技術”已被中國航空工業集團北京長城計量測試技術研究所(304)、航天科技集團北京航天計量測試技術研究所(102)采用。

質量與稱重計量能力建設

實驗室現有自動衡器計量标準測量範圍為100mg~116t,檢測能力最大覆蓋至200t。檢衡車車型全,擁有雙軸剛性車輛、三軸剛性車輛、四軸鉸接車輛和三軸剛性加挂三軸拖車車輛,能适應于不同的軸結構、牽引車/挂車結構、牽引車/挂車連接系統及懸挂系統,能基本覆蓋相應衡器的稱量範圍。浙江省高速公路總長大于4300km,收費站超過353個,實驗室承擔計重設備年服務工作量約為2300套/次,此外浙江省作為全國的試點,正在推進非現場執法治超,已經在全省範圍内安裝、布置了幾十個測量點,而未來可能在普通公路、橋梁、隧道全面進行布局、建設。實驗室技術團隊積極與公路局合作,助力浙江省智慧交通安全建設,保障民生。

實驗室亦注重自身智慧計量應用發展。針對目前稱重計量領域的機器人智能計量應用水平較低,為實現計量的智能化以及機器人的自動檢定校準,以質量計量為切入口,拟開展以下項目建設及研究:建立E2高等級砝碼質量機器人自動化量值傳遞系統,并開展相應計量方法研究;開展基于多關節機器人的F2等級及以下砝碼量值自動化傳遞系統研究;開展基于多關節機器人的電子天平智能檢定系統研究;開展機器視覺在樣品數值顯示提取,樣品識别及引導定位方面研究;開展物聯網技術在計量領域的應用研究,實現标準裝置、樣品設備、環境監控設備、計算機數據庫、機器人聯網,實現智慧計量。目前,此項目以“基于機器人及物聯網技術的智慧計量實驗室系統建設及研究”為題通過了省質監局NQI項目申報。

(信息來源 浙江省計量院)

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