PDF《2018》

2018

一、项目名称 高准确度超大力值计量标准的建立

二、提名者及提名意见 提名者:国家质量监督检验检疫总局 提名意见: 项目围绕超大力值计量标准的关键技术,在参考传感器组结构设计、力源 控制方法、装置结构等方面取得了重要突破.

形成了理论、方法、核心部件、 应用等系列成果.研制一台 60MN 叠加式力标准装置,测量范围为 (2~60) MN, 准确度为 0.05%,其主要技术指标在同类装置中处于国际领先水平,是目前世 界上量程最大、准确度最高的超大力值力标准装置. 创新点包括: (1)首次提出了复合式传感器变刚度叠加结构设计方法,发明 了球铰式二次调节结构的参考传感器组,有效地减小了装置受偏心倾斜载荷时 引起的力寄生分量,使参考传感器组准确度提高了一个数量级, 达国际领先水平. (2)首次提出采用双泵联动泵控缸技术的力源控制方法,解决了力标准装置中 力源稳定控制的难题,实现了控制稳定度优于 0.002%/30min,处于国际领先水 平.(3)发明了整体框架式机架结构和组合式多油缸力源,首次在力标准机上 实现参考传感器组的整体自动切换、自动定位,提高装置的稳定性准确性. (4) 提出了超大力值力标准装置自校准方法, 研制了超大力值叠加式力传递系统,创 建了超大力值预测模型. 项目成果完善了我国力值量值溯源体系.首先解决了我国超大力值无法准 确量值溯源的问题,保证我国超大力值量值准确统一;

第二,直接为超大力值 产品质量检测提供技术支撑;

第三,突破关键领域中超大力值无法检测的瓶颈, 在航空航天、船舶重工、钢铁装备、石油化工、建筑交通、核电风能等行业实 现应用,为保障国防、公共安全提供强有力的技术支撑;

第四,为国际力值标 准的研究做出重要贡献,极大增强我国在国际力值计量领域研究的地位和话语 权. 鉴于以上所述,提名该项目参评

2018 年度国家科学技术进步二等奖.

三、项目简介 力值是产业发展、国防建设及科学研究中不可缺少的重要物理量.精准的 超大力值(大于 20MN)测量在航空航天、船舶、建筑交通、装备制造、能源等 领域具有关键性作用.高准确度的超大力值计量标准是实现超大力值精准测量 的基础,是目前国际力值计量领域研究的热点和难点之一. 由于受到力值参考标准准确度、力源控制稳定性、装置结构等技术水平限 制,国际上超大力值计量标准最大量程为 54MN,准确度低于 0.2%;

国内最大 力值标准量程为 30MN,准确度仅为 0.3%,其量程和准确度无法满足超大力值 溯源的要求. 本项目针对上述技术难题,在参考传感器组结构设计、力源控制方法、装 置结构设计、力值预测模型等方面进行研究,取得了重大突破,形成了理论、 方法、核心部件、应用等系列成果.研制一台 60MN 叠加式力标准装置,建立 了国家超大力值计量标准,测量范围为(2~60)MN,准确度 0.05%,是目前世 界上量程最大、准确度最高的超大力值标准,达到国际领先水平.装置先后与 英国、德国进行力值比对,比对结果为 满意 ,装置准确度得到国际认可.依 托本标准,作为唯一的非欧洲区域计量组织(EURAMET)成员单位,福建省计 量院受邀参与欧洲计量联合研究计划(EMRP)的研究,为兆牛顿范围内力可追 溯性研究提供验证标准,彰显中国力值计量的国际地位. 主要创新点包括:(1)首次提出了复合式传感器组变刚度叠加结构的设计 方法,揭示了球铰接触副影响应变式负荷传感器输出的机理,发明了球铰式二 次调节结构的参考传感器组,有效减小了装置受偏心倾斜载荷时引起的力寄生 分量,使装置准确度提高了一个数量级,达到国际领先水平.(2)提出采用双 泵联动泵控缸技术的力源控制方法,解决了力标准装置中力源稳定控制的难题, 实现了控制稳定度优于 0.002%/30min,处于国际领先水平.(3)发明了整体框 架式机架结构、组合式多油缸力源和辅助安装系统,首次在力标准机上实现参 考传感器组的整体自动切换、自动定位以及被检件的准确安装,确保力值的准 确复现.(4)提出力标准装置自校准方法,研制了超大力值传递系统,创建超 大力值预测模型,解决了超大力值标准装置高准确度自校准的难题,保证量值 的准确可靠. 项目成果完善了我国力值量值溯源体系.第一,解决了我国超大力值无法 准确溯源的问题,保证我国超大力值量值准确统一;