[发明专利]力杠杆和杠杆式力标准装置

说明书

技术领域

本发明涉及力标准装置技术领域，更具体地说，涉及一种力杠杆和杠杆式力标准装置。

背景技术

力标准装置，是产生标准力值及用于检定、校准力传感器或标准测力仪的装置。根据其力产生原理可分为四类：静重式力标准装置、杠杆式力标准装置、液压式力标准装置和叠加式力标准装置。其中，杠杆式力标准装置，是利用杠杆静力平衡原理，借助砝码和相应的加载机构，通过杠杆重力臂与力臂形成的杠杆放大比将砝码重力放大，在有空气的重力场中产生力值。

目前，杠杆式力标准装置采用的力杠杆为单重力臂力杠杆。如图1所示，单重力臂力杠杆主要包括：装有支撑件13的杠杆本体12，设置于杠杆本体12一端的传力件（传力件与杠杆本体12的连接点为力点，即B点）。其中，支撑件13位于杠杆本体12的一端与传力件之间的位置，杠杆本体12能够绕支撑件13的支撑点（支点，即A点）转动；传力件距支撑件13的距离L₁（力臂长度）小于支撑件13距杠杆本体12另一端的距离L₂（重力臂长度），传力件与杠杆本体12的水平中心线垂直设置，且传力件与支撑件13的竖直中心线平行。单重力臂力杠杆的使用方法是：将砝码11设置在杠杆本体12重力臂末端（重力点，即C点）的连接件（重点刀）下方，将被校力传感器14设置在传力件下方；先将砝码11通过C点的连接件（重点刀）施加到杠杆本体12的重力臂上，然后通过加力装置对被校力传感器14（单重力臂力杠杆的力点，即B点）施加反向平衡力（即拉向力）。

对于上述单重力臂力杠杆，根据静力平衡原理可知，砝码11的重力经重力臂与力臂形成的杠杆放大比放大产生作用力，即对被校力传感器14施加的作用力为拉向力，作用力F=W﹡L₂/L₁，其中，W为砝码11产生的重力；L₁为固定力臂，L₂为固定重力臂，L₂/L₁为固定杠杆放大比，且L₂>L₁。为了使被校力传感器14获得压向力，需要在杠杆本体12一端的传力件（力点刀）下方设置力反向架15，将被校力传感器14放置在力反向架15中的工作台上，通过力反向架15来实现对被校力传感器14施加压向力。

但是，在传力件上增设力反向架15，使得力杠杆的结构较复杂，增设力反向架15对被校力传感器14施加压向力时，被校力传感器14在力反向架15的传力结构中容易受到非轴向力的影响，从而影响到被校力传感器14的测量准确度。

另外，单重力臂杠杆式力标准装置，L₂/L₁为固定放大比的力杠杆，当需要改变对被校力传感器14施加的作用力大小时，只能通过改变砝码11的质量来实现，即需要增设多个砝码11和多个砝码组合加载的机构，导致杠杆式力标准装置的结构较复杂，体积庞大；而且由于杠杆式力标准装置配备的砝码11的数量有限，则获得的力值测量范围有限，获得不同大小的作用力（力级）的数目较少，导致该杠杆式力标准装置的测量性能受到限制、测量效率较低。

另外，通常单重力臂力杠杆的支点、力点和重力点均设置为“刀-刀承”组件，由于刀与刀承之间会产生摩擦力矩，导致力杠杆平衡时的灵敏限较大，对被校力传感器14施加的作用力影响较大，使被校力传感器14受到的作用力产生较大偏差。

综上所述，如何减少影响被校力传感器测量的因素，以提高被校力传感器的测量准确度，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种力杠杆，以减少影响被校力传感器测量的因素，进而提高被校力传感器的测量准确度。本发明的另一目的是提供一种具有上述力杠杆的杠杆式力标准装置。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种力杠杆，包括：装有支撑件的杠杆本体，垂直于所述杠杆本体的长度中心线的传力件；其中，所述支撑件垂直于所述杠杆本体的长度中心线，所述传力件的中心线与所述支撑件的中心线平行；其中，

所述支撑件位于所述杠杆本体的长度中心位置；所述传力件位于所述杠杆本体的端部与所述支撑件之间。

优选的，上述力杠杆中，所述支撑件为第一应变铰；所述第一应变铰包括：垂直于所述杠杆本体的长度中心线的第一弹性体，和设置于所述第一弹性体的主变形区内的第一电阻应变计电桥。