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毫厘之間--精確的巨大標準力
日期:2001年07月26日     

    中國能造萬噸巨輪,可巨輪用的錨鏈卻要進口,這是因為當我們想檢驗一下錨鏈的拉力是否符合要求時,卻發現我們沒有足夠的檢驗手段,更確切地說是沒有12兆牛的巨大標準力。

標準力是國際公認的力的標準,我們應用的拉力、壓力等各種力是否符合要求都需要用標準力進行檢驗。

實際上標準力就是標準砝碼的重量。這些標準砝碼是國際計量組織把一公斤的標準砝碼傳遞給我們國家后,再經過組合得到的,它們獨一無二,我們不能用標準砝碼直接去檢驗 。

所以,我們要用設備把砝碼的重量極其準確地轉移到方便操作的儀器上,這個儀器叫傳感器。

傳感器可以把接受到的標準力變成電信號儲存起來,然后我們再用傳感器去檢驗各種力。

以前我們國家標準力的最大值只到1兆牛,這是因為我們有設備可以把100噸砝碼的重量非常準確地轉移給傳感器,但是超過1兆牛的標準力,就沒有設備完成轉移工作了。

如果我們想得到20兆牛的標準力,需要的砝碼是2000噸,也就是說要把20個這么多砝碼的重量轉移到傳感器上,真有點愚公移山了 。

于是中國計量科學研究院的科學家們研制了這樣一個設備,它可以把4噸砝碼的重量放大500倍。這其中的奧妙在于科學家們把液壓千斤頂運用的帕斯卡原理用到了標準力的放大中。

在一個密閉的連通器中壓強處處相等,小活塞與大活塞的面積是1:500,那么力的放大比也是1:500。

因此,我們只要在小活塞這邊加4噸的砝碼,就能在大活塞這邊產生出2000噸的力,從而得到20兆牛的標準力。

在這個力的放大過程中,科學家們創造了一種靜壓法,確保13噸重的大活塞在一根頭發絲的寬度內不與油缸有絲毫摩擦,從而得到一個精確的巨大標準力,其精度居世界領先水平,榮獲國家科技進步一等獎。

有了精確的巨大標準力,我國不再進口巨輪錨鏈,相反我們建立了錨鏈拉力試驗臺,制造的錨鏈銷往世界50多個國家。

要把十幾公分厚的鋼坯板軋制成幾毫米厚的鋼板,有了巨大標準力才能實現。

巨大的標準力,不僅保證了大型力學實驗的準確性,而且還在橋梁、建筑、核能、海上石油平臺、地震研究等各個領域發揮作用,并為我們的航天事業、為我們探索未知的領域奠定了堅實的基礎。

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