一、前言
根据国家有关计量检定规程的规定，拉力、压力和万能试验机的力值检定，可选择使用不同规格和等级的力标准器，其结构形式主要有3种(见表1)。
<CTSM>表1适用于不同测量范围的力标准器形式</CTSM>
其中，力值砝码作为标准器，具有准确、稳定、方便的优点，但存在不易大量携带，无法改变力作用方向的先天缺陷；百分表式标准测力仪虽然量程宽广、携带方便，但也存在温度影响较大、读数不直观的弊病；数显式标准测力仪是近年来计量人员广泛采用的力标准器之一，不但量程宽广，而且方便携带、单人操作、读数直观，但经仔细研究，发现直接读数是影响测量结果的直接原因。
为此，本文针对目前已广泛采用的数显式标准测力仪进行分析研究，找出数显式标准测力仪容易产生的影响测量结果的成因。
二、数显式标准测力仪
无论是根据JJG139-1999《拉力、压力和万能试验机》检定规程，还是依据JJG157-2008《非金属拉力、压力和万能试验机》检定规程，试验机力值示值相对误差的检定可采用以下两种方法进行:
1.以试验机指示值为准，在标准测力仪上读数时，按式(1)计算试验机力值的示值相对误差:
式中:D——标准测力仪检定证书上对应检定点的进程示值；
——进程检定时标准测力仪在检定点的3次示值的算术平均值。
2.以标准测力仪检定证书上对应检定点的进程示值为准，在试验机指示装置上读数时按式(2)计算试验机的示值相对误差:
式中:F——与标准测力仪检定证书上进程示值对应的试验力；
——在检定点试验机3次示值的算术平均值。
根据JJG144-2007《标准测力仪》检定规程，标准测力仪检定证书上给出的结果主要为对应各力值检定点的进程示值及其重复性指标和长期稳定性指标。
当采用的标准测力仪为数显式的，且计量单位为相应力值单位N或kN或MN时，无论采用哪种方法检定试验机，均易出现下述错误，下面分别结合两种方法分析说明。
(1)已知规格为300kN的0.3级数显式标准测力仪证书上给出的标准数据为D，用第一种方法检定同样规格的1级试验机得到的标准测力仪3次示值的算术平均值
，如表2所示。
<CTSM>表2标准测力仪示值</CTSM>
可以看出，表2中的相对误差1是根据式(1)计算的正确结果。但是在实际检定过程中，检定员为了方便，往往将数显式标准测力仪的示值当作真值使用，例如将数显式标准测力仪的示值30.00kN当作真值30.00kN使用，而不是将标准测力仪检定证书上对应检定负荷的进程示值30.08kN作为真值30.00kN使用。相对误差2就是将各检定点负荷当作真值使用，根据测力仪的示值
，按照式(1)进行了错误计算，并由此得出试验机检定结果在某些检测点(带*的点)不合格的结论。
(2)表3是以标准测力仪的标准值为准，在试验机指示装置上读数时按式(2)计算的试验机示值相对误差。
<CTSM>表3试验机示值</CTSM>
其中，示值均值1是严格按照测力仪的标准值D测得的试验机示值，并根据式(2)正确计算了相对误差1。示值均值2则是将各检定点标准测力仪的显示力值当作标准值D时，并据此为准，在试验机指示装置上获取读数示值，并根据式(2)进行的错误计算。
比较表1和表2中的数据，明显可以看出对同一台试验机，采用规程规定的两种方法进行检定，其相对误差1是一样的。当理所当然地将标准测力仪各检定点显示力值当作标准值D时，同样按照规程规定的两种方法进行检定，其相对误差2也是一样的。
三、根据以上试验结果得到的推论
1.对同一台试验机，且假设不存在重复性相对误差，按照规程规定，试验机力值示值相对误差的检定无论采用哪种方法进行，其检定结果(相对误差1)是相同的，甚至错误采用标准测力仪的显示值作为标准进程示值后所得错误结果(相对误差2)也是一样的。可见，规程规定的两种检定方法是正确的。
2.当标准测力仪直接显示力值时，其优点是读数直观、方便计算。在其示值重复性和长期稳定性均符合要求，示值误差不为零的情况下，也存在一定的误导计量检定人员将标准测力仪各检定点显示力值当作标准值的弊端。
3.经过仔细计算，正确与错误结果(各点相对误差1与相对误差2)之差正好是标准测力仪自身在各检定点的相对误差。
四、结果与讨论
在负荷传感器及测量仪表技术相当成熟的今天，拉力、压力和万能试验机的检定采用数字式标准测力仪作为力标准器已是大势所趋。数字式标准测力仪不但可以直接显示力值计量单位，方便直观无需换算，更主要的是还能单人操作，提高工作效率。但需要注意的是，当试验机的示值误差略超出±1%时，计量检定人员千万不能将数显式标准测力仪的显示力值直接当作标准示值使用，除非标准测力仪各点示值误差为零。因为这时标准测力仪自身力值误差的引入会导致试验机检定结果产生本质的差异。
