一、引言

力学计量是十大基础计量之一，涉及力、质量、扭矩、压力等物理量的测量，在航空航天、汽车制造、建筑工程、医疗设备等领域中具有广泛应用。随着智能制造和精密测试技术的发展，力学计量在保障产品质量、提升设备安全性和优化控制策略方面发挥着不可替代的作用。

二、力学计量的基本概念与发展历程

力学计量主要包括以下几类：

力值计量：如牛顿（N）；

扭矩计量：单位为牛·米（N·m）；

压力计量：常用帕斯卡（Pa）、兆帕（MPa）；

硬度与冲击能量测量等。

历史上，力学计量经历了从机械式砝码比较到高精度传感器测量的转变，现代测量技术已实现微牛级、毫牛级甚至纳牛级的超高精度。

三、核心技术与系统构成

1. 力传感器与测力仪

基于应变片、压电陶瓷或光纤原理的力传感器广泛应用于工业现场。通过电信号转换实现对施加力的实时监测。

2. 扭矩测量系统

包括静态与动态扭矩测量，常见于发动机、电动机、减速箱等旋转设备中，通常采用光电编码器或应变桥进行信号采集。

3. 压力传感器与标准装置

压力计量涵盖从真空到超高压范围，测量手段包括压阻式、电容式、谐振式等。国家实验室使用活塞式压力计作为标准装置。

四、典型应用场景

1. 汽车动力系统测试

发动机输出扭矩、刹车制动力等参数需通过高精度测力系统进行评估，以确保整车性能与安全性。

2. 医疗器械力学检测

如人工关节承受载荷能力、手术器械操作力度等均需符合严格标准，保障临床使用安全。

3. 航空航天材料强度验证

飞机起落架、复合材料蒙皮等部件需经过多次疲劳加载试验，依赖高精度力值与变形测量系统。

五、挑战与未来发展方向

当前面临的挑战包括：

极端环境下传感器稳定性问题；

多维力/扭矩同步测量难度大；

长期漂移与重复性误差控制难。

未来发展方向包括：

智能自校准传感器节点：支持远程诊断与自动补偿；

嵌入式微型化测量模块：适应复杂结构内部安装需求；

AI驱动的数据分析平台：实现异常预警与寿命预测；

多源融合测量系统：结合视觉、振动、声发射等信息综合判断状态。