力测量术语表
在之前的“回归基础”博客中，我提到过基础知识．这个最后的博客为初学者提供了一个关于力测量的常用术语的词汇表。这是术语的基本列表，有些还没有涉及到。重要的是要张贴这些参考，因为这些术语大多用于谈论测压元件的特性，测量不确定度和校准标准。
力测量方面
ASTM E74-力测量仪器的校准和验证的标准规程ASTM E74规定了力测量仪器的校准程序。
现有最好的测力仪器(ILAC P14):“现有最佳测力仪”指的是市场上或以其他方式提供给客户的待校准测力仪，即使它具有特殊的性能(稳定性)或具有很长的校准历史。对于力的校准，这通常是一个非常稳定的力传感器(负载传感器)和指示器，具有足够的分辨率来观察重复性条件下的差异。
校准及测量能力(ILAC-P14): CMC在正常情况下为客户提供校准和测量能力:
- 根据ILAC协议签署人所授予化验室认可范围所述;或
- 在CIPM MRA的BIPM关键比较数据库(KCDB)中公布。
获认可的校正实验所的认可范围应包括校正及测量能力(CMC)，其表述如下:
- 测量或参考材料;
- 校准/测量方法/程序和/或需校准/测量的仪器/材料类型;
- 适用时的测量范围和附加参数，如施加电压的频率;
- 测量不确定度
注:校准范围是一个公司可以实现的最佳能力。在决定使用谁作为校准实验室时，检查这一点是很重要的。如果该范围表明一家公司能做到的最好成绩是从1,000 lbf到100,000 lbf之间的0.02%，那么不确定性或准确性不可能比这更高了。此外，一个公司能做的最好的事情通常是在证书上报告的内容，尽管这并不意味着你的设备将被放在与CMC使用的相同的设备中。有必要向校准供应商询问他们的测量能力。
华体会网合作沃尔夫斯堡莫尔豪斯可以校准设备，最高可达120,000 lbf，已知的0.0016%的作用力范围内。然而，如果有人送进一个36英寸长的仪器，我们不能把它装进那个机器，因此，我们能做的最好的是在我们的加长通用校准机中应用0.01%。
环境因素:环境条件，如温度，影响力传感器的输出。最常见的规格是测力仪器规格表上的温度效应。需要注意的是，任何环境条件下对测力仪校准温度的偏差，都必须使用用户测力传感器测量结果，在测量不确定度中加以考虑。华体会娱乐注册
例如，实验室在23°C下校准了一个力测量仪器。然后在校准后的13-33°C或±10°C范围内使用测力仪。根据制造商的规范，这种温度变化可能导致力输出的额外变化0.015%的读数每°C，或0.15%的读数±10°C。这个数字通常在力传感器的规格表上作为温度:对灵敏度的影响，%读数/100°C或°F。该值将根据所使用的力传感器而变化。该示例使用了大多数剪网式力传感器的通用规格。
力的单位力单位可以是代表力的任何单位。常用的力单位是N、kgf、lbf。力的国际单位是N(牛顿)。
磁滞:滞后现象:一种物理性质的值在引起它的效应中滞后变化的现象，例如磁感应滞后于磁化力。对于力的测量，滞后通华体会娱乐注册常被定义为在给定负载下从最大负载下降的输出和在相同负载下从最小负载上升的输出之间的代数差。通常，它以满刻度%为单位表示。通常在全量程的40 - 60%之间计算。
下限系数(LLF):这是ASTM专用术语。ASTM E74标准使用最小二乘法拟合多项式函数到数据点。拟合函数对预测值与观测值的所有偏差的标准差是所有偏差的平方之和除以样本数量减去使用的多项式拟合度减1的平方根。
然后将这个数字乘以2.4的覆盖系数(k)，再乘以从校准数据得到的力与偏转的平均比率。LLF是力测量仪器按照本惯例进行校准时，根据其校准方程计算出的力误差的统计估计。
计量的可追溯性(JCGM 200:2012, 2.41):测量结果的特性，其结果可以通过记录的不间断校准链与参考相关，每一个都有助于测量不确定度。
非线性:表示非正比关系的函数的性质。对于力的测量，非线性华体会娱乐注册被定义为在特定负载下的输出与在最小负载和最大负载下的输出绘制的直线上对应点之间的代数差。通常它以满量程的%为单位表示。通常在全量程的40 - 60%之间计算。
Non-Repeatability(每个力传感器规格，而不是JCGM 200:2012):在相同的负载和环境条件下，重复负载的输出读数之间的最大差值。通常以单位表示为额定输出(RO)的%。
其他力测量误差:大多数测力仪器都容易产生误差，如对中不正确、测力仪器未充分发挥作用以及适配器使用不当等。如果最终用户无法使用其应用中使用的相同适配器校准力测量仪器，那么几乎在所有情况下都会出现额外的错误。其他误差可能包括空载条件下的温度变化。装载设备不平、不方、不刚性所引起的误差会有很大的影响。
主要标准:根据ASTM E74，直接施加自重力，而不需要介入机构，如杠杆，液压倍增器，或类似的，其质量已通过与可追溯到国际质量单位制(SI)的参考标准的比较来确定。注意:用于力测量的重量需要校正局部重力和空气浮力的影响，必须调整到标称力值的0.005%以内。初级标准的不确定性预算还需要考虑除重力和空气浮力以外的可能的力产生机制，包括磁力、静电和气动效应。
额定输出或RO:容量对应的输出，等于“(最小负载+容量)”信号与最小负载信号之间的代数差。
参考标准品校准不确定度:这通常是校准力测量仪器的参考标准时的测量不确定度。
参考标准(s)的稳定性:参考标准的输出从一次校正到另一次校正的变化。这个数字是通过在一段时间内对比多个校准得到的。如果仪器是新的，建议是联系制造商对类似仪器的稳定性估计。
测量重复性条件，重复性条件(JCGM 200:2012, 2.20):测量的条件，在一组条件中，包括相同的测量程序，相同的操作人员，相同的测量系统，相同的操作条件，相同的位置，并在短时间内对相同或相似的物体重复测量。华体会娱乐注册
测量重复性、可重复性(JCGM 200:2012, VIM 2.21):一套测量重复性条件下的测量精度。
可重复性可以通过在同一测试点(推荐三次或三次以上)进行至少两次测量的一系列样本标准差来计算。华体会娱乐注册多组数据的总体重复性是通过取方差平均值的平方根来计算的，这也被称为集合标准差。这个测试的目的是确定力定型机或测试架的力产生的不确定度。对于测试多个量程的实验室，建议测量序列每校准量程的10%取一个点。
例如:一个实验室从10牛到10,000牛进行校准。校准的范围可以是10牛- 100牛、100牛- 1,000牛和1,000牛- 10,000牛。推荐的做法是在10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、200、300、400、500、600、700、800、900、1,000、2,000、3,000、4,000、5,000、6,000、7,000、8,000、9,000和10,000牛处进行测试。
对于这个应用程序，0永远不应该被认为是第一个测试点。测力仪不应用于校准超出其校准范围的其他测力仪。从其量程的10%到100%校准的测力仪器可能无法校准超出此量程的测力仪器。
决议(JCGM 200:2012, VIM 4.14):被测量中引起相应指标可感知变化的最小变化。
显示设备的分辨率(JCGM 200:2012, VIM 4.15):显示的适应症之间的最小差异，可以有意义地区分。
测量的再现条件，再现条件(JCGM 200:2012, VIM 2.24):测量的条件，在一组条件之外，包括不同的位置、操作人员、测量系统，以及对相同或类似物体的重复测量。华体会娱乐注册
测量重复性、再现性(JCGM 200:2012, VIM 2.25):测量重复性条件下的测量精度。
技术人员之间的重现性计算可以通过多次(多组)取相同测试点的平均值的标准差来找到。还有其他可接受的方法来确定重现性，最终用户需要评估他们的过程，并确定所提供的方法是否对他们有意义。关于可重复性和可再现性的指导，用户应参考ISO 5725第1 - 6部分。
二次力标准(ASTM E74):一种仪器或机构，其校准是通过与主要力标准的比较而确定的。
静态误差范围:从最佳拟合线到零输出的上升和下降校准点的最大偏差范围。它包括非线性、迟滞和不返回最小负载的影响。它通常以%FS为单位表示。
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参考文献
ASTM E74https://www.astm.org/Standards/E74.htm
ILAC好https://ilac.org/publications-and-resources/ilac-policy-series/
JCGM 200:2012https://www.bipm.org/utils/common/documents/jcgm/JCGM_200_2012.pdf
