周华文

摘 要：天平作为实验中较为常见的仪器设备，主要是用于物体质量测量的计量装置，天平装置的质量高低将直接影响到物体质量计量准确性，需要予以高度重视。随着技术的快速发展和创新，借助电子技术衍生而来的电子天平逐渐得到了广泛的应用。风洞天平作为一种力矩传感器，是航空航天飞行器研制中风动测验中重要的测量装置，在实际应用中是对空气动力荷载大小和作用点进行测量。风洞天平的准确性不仅仅是自身的性能决定，同时与校准质量存在密切联系。本文主要讨论风洞天平校准存在的计量问题与解决方法。

关键词：风洞；天平；校准；计量

天平作为实验中较为常见的仪器设备，主要是用于物体质量测量的计量装置，天平装置的质量高低将直接影响到物体质量计量准确性，需要予以高度重视。随着技术的快速发展和创新，借助电子技术衍生而来的电子天平逐渐得到了广泛的应用，大大提升了计量准确性。风洞天平作为一种力矩传感器，是航空航天飞行器研制中风动测验中重要的测量装置，在实际应用中是对空气动力荷载大小和作用点进行测量。风洞天平的准确性不仅仅是自身的性能决定，同时与校准质量存在密切联系。通过合理的计量技术保证风动天平校准结果更加可靠、准确，但是其中风洞天平校准中存在的计量问题仍然存在，还有待进一步完善。由此看来，加强风洞天平校准存在的计量问题研究很有必要，有助于提升计量准确性，为后续工作开展打下坚实的基础和保障。

1 校准规范

我国当前尚未制定专门的风洞天平校准规范，更多的是依据《风洞应变天平规范》，其中包括风洞应变天平的设计、加工、校准和使用等多种内容，是一个为实践工作开展宫指导的规范，但是其中还存在一定的局限性有待进一步完善。就风洞天平校准中存在计量问题来看，严重影响到风洞天平校准精准度。

1.1 存在的问题

在风洞天平校准中，量值传递是否准确与可靠，校准结果是否准确与可靠，其中存在的问题表现为三个方面：其一，仅仅对标准力源做出明确控制要求，校准技术水平和性能状态对于最终校准结果准确性带来的影响重视程度不高，缺乏有效的控制；其二，校准结果中的不确定性并未提供明确的标准和评定方法，校准结果精准度缺乏可靠的评估依据；其三，校准环境要求不明确，在一定程度上影响到风洞天平的性能。

特种天平尽管是为了满足特种试验设计要求，不可以使用普通天平校准规范，为了能够保证特种天平可以充分发挥自身价值，保证校准工作质量，应该选择同一的技术依据，建立完善的技术比对交流平台。

1.2 校准设别的技术性能控制

风洞天平校准装置中包括加载装置、信号传输装置、数据采集装置、调整装置和计算机处理系统。为了保证校准结果的精准度和可靠性，需要对校准装置的技术提出明确的要求。从校准装置准确性来看，由于自身技术限制和性能影响可能对风洞天平校准精准度产生一定的影响。同时，由于重复性同校准装置技术性能评定准确性同样存在一定的不确定性，所以还需要进一步加强校准装置重复性的规范和控制。在保证精准度的同时，还要保证校准装置的稳定性。校准装置自身校准能力需要充分满足技术要求，尽可能的将校准载荷范围覆盖风洞天平测量范围，同时还要选择合理的校准公式，更好的满足风洞天平测量精准性与可靠性要求。

纵观当前的校准装置技术性能来看，尚未制定相配套的技术规范，业界标准不统一，所以风洞天平校准工作中应该加强技术能力的控制，促使实际工作有效性显著提升，对于其中可行性缺失的问题，可以通过分别控制组件技术性能，实现对校准装置技术性能的有效控制，切实提升校准工作成效。

针对其中存在的问题，需要综合考量校准装置在何亮和传递设备技术性能是否可以满足实际要求，充分权衡砝码准确度；加载台或是校准架可能由于承载能力不足发生变形，进而同天平接口安装中不够牢固，出现椭圆度、摩擦力矩和静不平衡误差，确保装置可以调整到合适范围内，纠正其中存在的偏差。然后，加强对校准装置电信号形成和设备技术性能的控制，诸如，信号传输通道衰减和数据采集设备数据格式转换等问题。计算机处理系统是否可以满足控制要求，计算系数合理与否，将直接影响到后续的数据计算和分析。

1.3 校准环境条件控制

校准环境的控制十分关键，可能受到温度、湿度和振动等因素的影响，将会直接影响到风洞天平自身性能和校准精准度、可靠性。究其根本，校准家安装在地基力，如果校准场所发生振动和电磁干扰，可能导致支撑结构发生晃动，进而导致校准精准度受到影响。所以，收集得到的输出信号并非是预设程序得到的，校准结果和天平实际性能存在一定偏差，所以需要加强对校准环境的控制力度，尽可能降低振动带来的影响。风洞天平输出信号通天平承受载荷变形相对，校准环境如如果存在电磁干扰和或是振动，将会导致电信号准确性受到严重干扰，这就需要对校准环境的电磁干扰问题予以合理控制，尽可能降低对校准质量带来的影响。如果在温度和湿度较高的条件下，可能导致风洞天平的绝缘电阻下降，输出信号不正常，对于校准设备的可靠性带来不同程度上影响，这就需要对校准环境提出严格控制，寻求合理措施，尽可能提升校准设备可靠性和精准度。

1.4 校准结果不确定性

根据《风洞应变天平规范》内容来看，并未提出明确的关于风洞天平校准不确定性评测方法，加之在校准证书不需要标明不确定性程度，所以其中存在较大的局限性。但是，经过不断完善和创新，试验检测机构质量管理体系逐渐完善，风洞试验逐渐精细化发展，相应的需要明确校准不确定度，从而为风洞天平测试提供可靠性数据，充分发挥风洞天平原有作用和价值。但是，当前我国风洞天平校准结果不确定度评定方法存在局限，缺乏统一的评定标准，还有很多单位为了省时省力，将风洞天平校准的综合准度值作为不确定度进行计量，这种方法是错误的，存在较大的局限性。

对于校准结果不确定性的评定，根据相关规范和标准，对测量装置不确定测定过程进一步优化和完善，建立完善的数学模型，从而确定数据不确定度等级，根据数据相互关系计算合成不确定度。需要注意的是，如果已经初步完成了风洞天平校准装置不确定度的评定工作，同时得到了重复性的测定结果，充分发挥校准天平性能优势，得到校准不确定度贡献量，从而实现对风洞天平校准不确定度的有效评定，在此基础上为后续的风洞天平校准工作提供参考依据，有效提升风洞天平性能，提升物体质量测定结果精准度与可靠性。

2 校准实验室

我国当前的校准实验室各项工作开展中，主要是将风洞天平设计、天平校准和试验工作集中在同一个设计室中，多数情况下，这样的设计室并未经过权威的资质认定。天平装置在实际应用中，作为一种传感装置，从校准到报废全过程，天平装置的性能评定并非是由具备权威实验室资质的设计室出具校准证书，这种做法不符合实际规定，同质量管理要求相悖，存在較大的局限性。与此同时，天平设计人员自身并未接受过专业、系统的训练，缺乏严格的考核，这就导致在后续的风洞天平校准工作中出现不同程度上的计量问题，影响到天平性能发挥以及物体测量质量。

故此，为了提升校准质量和可靠性分，应该建立完善的实验室质量管理体系，同时制定相配套的实验室校准准则，对于实验室进行严格的资质考核，寻求合理的质量保障措施，确保各项工作能够有序开展，提升校准工作质量。更为关键的是，应该注重对校准工作人员的专业培训和考核，除了丰富专业知识的储备以外，还要注重对校准工作人员专业能力的培训，能够不断完善和提升自我，积极投入到工作中，为实际工作开展提供坚实的质量保障。只有培训与考核合格后的人员，具备从业资质，方可从事相关天平校准工作。

3 结论

综上所述，风洞天平的准确性不仅仅是自身的性能决定，同时与校准质量存在密切联系。故此，为了提升校准工作精准度与可靠性，需要选择合理的计量技术，建立完善的质量管理体系，加强校准人员专业培训和考核，保证风动天平校准结果更加可靠、准确，为后续的校准工作开展提供充分参考依据，充分发挥天平的性能。endprint