一、国内外现状

国际上自建立力值标准开始，其力值溯源、量值传递一直采用静重式力标准机。静重式力标准机是砝码通过地心引力产生重力作为标准负荷，砝码既是力源又给出了力值大小，优点是准确度高，缺点是设备制造成本高、装置定期检定维护困难。

目前，世界上最大量程的静重式力标准装置为美国国家标准与技术研究院(NIST)的4.45MN力标准机,国内外主要静重式力标准机现状如表1所示。    

表1  国内外主要静重式力标准机现状表

目前，中国最大的静重式力标准机是保存在中国测试技术研究院的1MN力值国家基准，力值相对扩展不确定度为0.002%(k=3)。大于1MN的力值基准为5MN液压式力标准机(0.03%)和20MN液压式力标准机(0.01%)。1MN以上的静重式力标准机在国内尚属空白，同时现有静重式力标准机存在砝码交换等技术缺陷，影响测量结果。因此，全国数百家传感器相关企业和航空航天、国防工业、智能控制、交通建筑等相关行业急需2MN的静重式力标准机为其提供量传标准。

二、2MN静重式力标准机

由天津计量院与福建计量院共同研制的2MN静重式力标准机分别在天津和福州建设完成，并顺利通过市场监管总局组织的项目验收。2MN 静重式力标准机由主机和控制系统组成，主机包括机架、吊挂和砝码组件。根据静重式力标准机的原理，被检件与吊挂、砝码受力串联；根据质量调整后的吊挂和砝码作为标准力值来源，根据检定力值点逐级控制，将吊挂和砝码加载或卸载，完成对被检测力仪的检测。

本装置的工作原理和步骤为:工作前，将检定量程和力值点输入控制软件，自动分配最佳砝码配置方案。安装并对准被检测力仪后，伺服电机根据参考传感器标定力值，驱动移动横梁上升，使一级、二级、三级吊挂逐级或一次性加载；在软件控制下，驱动每一级待加载砝码的三个伺服电机，将砝码平稳下降，直至砝码完全落在中心吊杆的托盘上，砝码手柄与加载驱动机构完全脱离。在加载过程中，参考标准传感器和被检测力仪同时受力，传感器输出信号分别由参考标准仪表和被检仪表发送给计算机，计算机根据参考标准传感器输出信号，对伺服驱动器发送驱动信号，使加载速度和时间满足加载曲线要求；同时结合位移监测，保证砝码加卸载过程平稳。

该装置为目前国内量程最大的静重式力标准装置，不确定度优于0.002%，与德国PTB2MN静重式力标准机相当，与英国NPL 1.2 MN静重式力标准机比对一致性优于0.002%。

三、2MN静重式力标准机建成的意义

建成后的2MN静重式力标准机为目前国内量程最大的静重式力标准装置，处于国际领先水平。项目的成功实施，解决了我国1MN以上大力值高准确度校准的难题，可满足航空航天、国防工业、智能控制、交通建筑等领域对大力值标准的需要，填补了国内大力值领域空白，项目的研究成果将为我国力值计量领域科研工作提供试验条件，为提升我国装备制造竞争力、原材料供给水平提供强有力的技术支撑。与此同时，该装置也将极大地增强我国在制定国际力值产业标准、力值比对和国际力值研究领域的地位和话语权，为我国经济社会高质量发展保驾护航。