SSI ļʱ
SSI ļʱ
文章快速检索  
  高级检索
2025年 46卷 5期
刊出日期：2025-05-28
光学计量
热学计量
力学计量
流量计量
无线电、时间频率计量
电离辐射、化学计量与生物计量
 
       无线电、时间频率计量
621 冷原子光栅芯片的优化方法
李慕名 魏世明 段俊毅 周亚东 屈继峰
磁光阱(MOT)技术可以通过激发σ+和σ-跃迁来达到对原子的囚禁。而在传统光栅磁光阱中,原子受力不均,同时0级光的错误偏振也会影响原子的受力。为解决这些问题,提出一种新型光栅芯片的设计方法,该芯片的内部为1/4波片反射镜,外部为传统光栅。内部入射光通过1/4波片反射镜反射,形成与入射光相同偏振方向的纯圆偏光,外部入射光则作用于光栅发生衍射,该方法可以增强原子在垂直于光栅方向上的受力,并消除衍射光中0级光对原子团的影响。最后求得新型光栅芯片在原子受力和最大捕获速度方面获得了较大的提升。
2025 Vol. 46 (5): 621-628 [摘要] ( SSI ļʱ
 ) HTML (1 KB)  PDF  (0 KB)  ( SSI ļʱ
 )
629 基于Wave-ViT的改进多通道深度残差网络的电能质量扰动分类
刘大鹏 罗嘉宾 刘勇 穆勇 董彪 张淑清
提出一种基于Wave-ViT的改进多通道深度残差网络的电能质量扰动分类方法。格拉姆角场(Gramian Angular Field, GAF)将一维信号转为二维信号，可以有效提供数据的空间特征。小波变换视觉自注意力模型（Wave Vision Transformer，Wave-ViT）结合了小波变换和自注意力学习机制，能够扩大的感受野的局部上下文以增强自注意力的输出。深度残差网络（Residual Neural Network，ResNet）有较快的网络收敛速度，同时能够深度挖掘数据的深层语义信息。首先将一维时间序列电能质量扰动（Power Quality Disturbances，PQDs）信号作为通道一的输入，并进行深层特征提取；再将一维PQDs信号通过GAF方法映射成为二维图像作为通道二的输入，并且利用Wave-ViT模块深层挖掘二维GAF图像信息，并作为通道三的输入，接着利用ResNet18进行深层次的特征提取，构造适用于PQDs分类的多通道网络框架。通过消融实验，证实多通道对网络收敛速度和分类精度有互补作用。进一步的噪声实验和对比试验表明该方法特征提取能力强，特征提取速度快，且抗噪性能好，并且对扰动识别率高，为电能质量扰动识别提供了一种新的思路。
2025 Vol. 46 (5): 629-637 [摘要] ( SSI ļʱ
 ) HTML (1 KB)  PDF  (0 KB)  ( SSI ļʱ
 )
638 高温超导双晶约瑟夫森结的本征临界电流测量
孙永 徐达 陈晴 王雪深 李劲劲 赵建亭 钟青
高温超导约瑟夫森结工作在液氮温区、制冷成本低，可应用于超导量子干涉器件、量子电压标准器件等。我们在SrTiO3双晶衬底上镀钇钡铜氧（YBCO）/金（Au）双层膜，通过紫外光刻、离子束刻蚀等技术制备出YBCO双晶约瑟夫森结。在液氮温区测量了YBCO双晶约瑟夫森结的电阻-温度（R-T）特性曲线和不同温度下的电压-电流（V-I）特性曲线。从R-T曲线观察到制备的YBCO双晶约瑟夫森结有明显的电阻拖尾现象。通过几何平均法，选择合适数据范围，消除噪声圆化效应和自热效应对临界电流的影响，得到了高温超导约瑟夫森结的本征临界电流值和正常态电阻。将所选V-I数据进行本征临界电流拟合对比，发现在2 μm宽YBCO双晶结中出现明显噪声圆化效应，而10 μm宽YBCO双晶结中的噪声圆化效应的影响较小。
2025 Vol. 46 (5): 638-643 [摘要] ( SSI ļʱ
 ) HTML (1 KB)  PDF  (0 KB)  ( SSI ļʱ
 )
       光学计量
644 基于嵌入特征优化的口腔点云异常区域分离
李乐田 陈胜
针对口腔内三维扫描时，由于金属种植体、唾液和测量者的抖动等对点云的采集产生干扰，从而产生漂移的片状噪声或散乱的点状噪声的问题，提出了一种基于嵌入特征优化的异常区域分离的方法，去除每个点云中的异常部分，保留准确的部分。首先，采集2000个口腔点云，并标注出需要去除的异常区域，制作用于训练、验证和测试的数据集；然后，使用基于期望最大化算法(Expectation-Maximization，EM)的迭代优化方法及对比学习的思想，在点云降噪模型上进行特征优化改进，训练200次，并在测试集上验证结果。最后，以基于平均交并比的定量分析和基于点云可视化的定性分析作为评价指标与几种常见的点云分割和点云降噪模型进行对比。结果表明：基于嵌入特征优化改进的方法对口腔点云异常区域分离这一问题效果更好。
2025 Vol. 46 (5): 644-650 [摘要] ( SSI ļʱ
 ) HTML (1 KB)  PDF  (0 KB)  ( SSI ļʱ
 )
651 生成式数据驱动BRDF参考数据库建立方法
刘彦磊 袁大庆 熊行创 李舒鹏 周孝好 刘子龙
本文以测量数据为基础，结合微面元理论提出了一种BRDF参考数据库建立方法，并开发了相应的系统，该系统包括数据读取、法线密度分布函数、遮挡因子、模型结构等部分。首先，以角度信息量作为衡量标准，研究了采样方式对拟合和反演效果的影响；其次，采用将BRDF模型拆解并模块化的方式建立了能够描述目标表面信息的模块，通过各个模块的组合建立BRDF模型库；最后，以少量的测量数据为基础，通过模型的选择、参数的设定、反演效果的评定等环节生成可靠的BRDF数据。该方法一方面能够减弱对海量测量数据的依赖，另一方面以少量的测量数据为“框架”有效避免了多模型的不一致性。文中以锌的半球空间BRDF为实例对该方法进行了对比验证，结果表明该方法具有更好准确性和可靠性。
2025 Vol. 46 (5): 651-658 [摘要] ( SSI ļʱ
 ) HTML (1 KB)  PDF  (0 KB)  ( SSI ļʱ
 )
659 面向交通执法中车辆使用远光灯检测的YOLOv10-ECC算法研究
张立立 张珂 杨康 魏薇 李晶 谭洪鑫
车辆不合理使用远光灯既是违法行为也会产生光污染，影响交通参与者的安全和健康。快速准确检测车辆使用远光灯的情况，可帮助交通管理部门提高执法效率。为此，论文提出了一种端到端的实时YOLOv10-ECC检测算法。首先，在YOLOv10的骨干网络中设计了PSA_EMA模块，利用高效多尺度注意力模块（EMA）在保持参数效率的同时捕获更丰富的特征信息；其次，在颈部网络里设计了卷积特征重组模块（CCM），实现了上采样特征增强，构建了更为细微的特征图。在自采的远光灯车辆数据集上的实验结果表明，YOLOv10-ECC的均值平均精度（mAp@0.5）达到了93.2%，参数量为2.86M，单张照片检测时间为2.2ms，计算复杂度为9.0GFLOPs，能够实时、高精度地检测远光灯车辆。
2025 Vol. 46 (5): 659-666 [摘要] ( SSI ļʱ
 ) HTML (1 KB)  PDF  (0 KB)  ( SSI ļʱ
 )
       热学计量
667 标准铂电阻温度计在介质中的自热效应及测量方法
任建平 李婷 刁福广 孙建平
针对恒温槽等环境难以实现标准铂电阻温度计准确测量的问题，本文提出了基于比较法和重复测量的适用于波动介质的标准铂电阻温度计自热效应的方法，并比较了不同介质对温度计自热效应的影响。结果表明，基于比较法和50次以上重复测量的方法可以有效减小温度波动对测量的影响；标准铂电阻温度计在常用介质中自热效应普遍达到了1.5mK以上，显著的影响标准铂电阻温度计在量值传递中的准确性、因此，标准铂电阻温度计在量值传递中进行自热效应准确测量并进行修正是必要的。
2025 Vol. 46 (5): 667-672 [摘要] ( SSI ļʱ
 ) HTML (1 KB)  PDF  (0 KB)  ( SSI ļʱ
 )
673 材料热处理用真空退火炉校准技术研究
余泽利 王晨曦 房永强 杨军红 李荣 余森
本文针对材料热处理用真空炉退火炉温度均匀性、稳定度、偏差等计量特性无法准确溯源的技术难题，开展真空退火炉温度校准装备研制和校准方法研究，实现真空环境下退火炉内有效加热区尺寸精准测量，对真空退火炉温度均匀性测量结果的不确定度进行了评定，研究了制约温度均匀性测量结果准确可靠的关键影响因素，通过多家实验室间比对的方法对校准结果的准确性、可靠性进行了验证。结果表明，研制的温度校准装备设计合理、实用性强，从根本上解决了真空、高温环境下退火炉温度均匀性校准技术难题，各家实验室比对结果均为满意，满足材料生产对真空退火炉温度计量特性的校准需求。
2025 Vol. 46 (5): 673-680 [摘要] ( SSI ļʱ
 ) HTML (1 KB)  PDF  (0 KB)  ( SSI ļʱ
 )
       流量计量
681 基于静水拖曳法的超声测流装置时间差测量能力评价方法研究
沈佳明 刘源 张柯 胡鹤鸣 谢代梁
针对大口径超声测流装置时间差难以实现溯源的问题，提出了一套基于静水拖曳法的测量能力评价方案。从超声测流的原理出发，建立了超声传播时间差与流速量值之间的转换模型，并研制了基于静水拖曳法的实验测试装置和溯源路径，对转换模型进行了验证。通过6组传感器的实验测试结果，表明该测量能力评价方案具有可行性，由时间差测量引入的标准不确定度为0.26~0.49 ns。
2025 Vol. 46 (5): 681-686 [摘要] ( SSI ļʱ
 ) HTML (1 KB)  PDF  (0 KB)  ( SSI ļʱ
 )
687 基于局部节点的非稳态天然气管网能量计量赋值算法
许飞 胡巍 杨才浩 高晓燕 包福兵 张亚宁
为保证天然气管网能量计量的可靠性，以浙江省天然气管网为研究对象，基于管段压差与流量的水力关系，考虑了天然气管网的局部特性，建立了天然气管网局部能量赋值算法。基于所建立的天然气管网局部能量赋值算法，对浙江省杭州站、永康站及下沙站的天然气管能量进行了赋值计算，并将计算结果与测量值进行了对比，计算值与测量值相对误差控制在0.6%以内，符合OIML R140和GB/T 18603-2014中关于计量站赋值发热量的最大允许误差应不超过0.6%的A级规定。
2025 Vol. 46 (5): 687-692 [摘要] ( SSI ļʱ
 ) HTML (1 KB)  PDF  (0 KB)  ( SSI ļʱ
 )
693 基于图信号排列熵的气液两相流流动特性分析与流型识别
李奥 张立峰
提出了一种基于图信号排列熵的垂直管道气液两相流流型辨识方法。使用数字化电阻层析成像(ERT)系统采集垂直管道气液两相流实验数据，计算每个ERT电极测量值的幅值增量序列，提取每个幅值增量序列的图信号排列熵，并分析各个流型的流动特性。将提取的图信号排列熵作为特征输入卷积神经网络（CNN）以识别流型。结果表明，该方法能够有效识别泡状流、泡状-段塞流、段塞流，平均正确辨识率可达96.67%。
2025 Vol. 46 (5): 693-699 [摘要] ( SSI ļʱ
 ) HTML (1 KB)  PDF  (0 KB)  ( SSI ļʱ
 )
700 活塞式体积管法微小气体流量标准装置
杨宏明 徐雅 刘铁军 谢代梁 黄震威
为实现对微小气体流量计的便携式计量校准，设计了一种基于活塞式体积管法的微小气体流量标准装置。通过数学建模设计了活塞的几何尺寸，构建了基于光纤传感器的光电检测系统，以满足装置所需的检测时间准确度。利用动网格6DOF技术研究光纤传感器位置，通过分析活塞运动中的惯性效应，确保在2个光纤传感器之间的匀速运动。为满足现场在线检定智能化系统的需求，开发基于PLC的控制系统，并设计了人机交互控制与数据采集界面。对装置的不确定度进行了分析和评定，结果表明该装置的扩展不确定度为0.38%(k=2)。实验装置配合自动检定控制系统可高效、准确、方便地完成微小气体流量计检定。
2025 Vol. 46 (5): 700-708 [摘要] ( SSI ļʱ
 ) HTML (1 KB)  PDF  (0 KB)  ( SSI ļʱ
 )
       力学计量
709 计及边缘效应的双差动电容式加速度传感器的输出特性
王福谦
为了研究计及边缘效应的平板电容式传感器的输出特性，并设计一种高精度的电容式地震加速度计，将理论分析与计算机数值模拟相结合，利用保角变换法、格林函数法和软件MATLAB，首先讨论计及边缘效应的平行板电容器和倾斜平板电容器的电场和电容，继而研究双差动平板电容式加速度传感器和双差动电容角位移传感器的输出特性，明确了优化这两种加速度传感器的输出特性的途径，再由这两种传感器组合成高精度二维双差动电容式加速度计，并通过变压器桥式电路分别实现了对加速度大小和方向的测量。
2025 Vol. 46 (5): 709-715 [摘要] ( SSI ļʱ
 ) HTML (1 KB)  PDF  (0 KB)  ( SSI ļʱ
 )
716 测量期间压应力对基于波速混凝土损伤值的影响
刘恒 杨予 徐佳慧 周强兵 孔世超
研究了混凝土轴压柱测量期间压应力状态对其超声波速及基于波速损伤值的影响，并提出了对应损伤值修正方法。首先，从机理上分析了压应力状态对裂缝形态和波速测量结果的影响；其次，通过混凝土柱轴压试验，测量了不同压应力状态下超声波速并对比其对损伤计算结果的影响；最后，给出了一种可修正测量期间压应力状态影响的实用损伤计算方法。结果表明：轴压方向波速受测量期间压应力状态影响较大，基于不同压应力状态下波速测量值计算出的试件损伤值相对误差最大可达66.2%，采用修正方法可将该误差减少到2.6%。结论为：不宜忽略测量期间压应力状态对混凝土轴压柱波速测量值以及基于波速的损伤值的影响，本文提出的方法可修正该计算误差。
2025 Vol. 46 (5): 716-722 [摘要] ( SSI ļʱ
 ) HTML (1 KB)  PDF  (0 KB)  ( SSI ļʱ
 )
723 高频往复摩擦系统研制及运动控制策略研究
尹莉 黄鹭 孙淼 陈少华 杨家慧 蔡晋辉 姚燕
为推进高频往复摩擦磨损试验机的国产化进程，采用自研的高频往复摩擦系统，开展了摩擦磨损过程中高频往复稳定驱动控制技术的研究。通过建立摩擦阻力下振动仿真模型，模拟了高频往复运动控制过程，优化了实际运动控制策略。在上述基础上，开展了不同工况下的摩擦磨损实验。结果表明，自研运动控制策略实现了稳定的位移输出，典型试验工况下的位移示值误差不超过±2%，并将摩擦系数值与目前国际领先的高频往复摩擦磨损设备进行了比对，二者示值差异小于1%。
2025 Vol. 46 (5): 723-729 [摘要] ( SSI ļʱ
 ) HTML (1 KB)  PDF  (0 KB)  ( SSI ļʱ
 )
730 离心泵故障诊断的改进金豺狼算法优化堆叠降噪自编码器方法
张毛焕 张伟杰 徐树山
为解决堆叠降噪自动编码器（SDAE）超参数设置不合理而降低离心泵故障诊断精度的问题，选择了金豺狼优化算法（GJO）来优化SDAE超参数。考虑到GJO算法的性能受猎物逃脱能量影响较大的实际，设计了一种自适应逃脱能量策略，得到了自适应金豺狼优化算法（AGJO）。利用AGJO对SDAE超参数进行优化选取，提出了基于AGJO-SDAE的离心泵故障诊断方法。离心泵典型故障诊断实例结果表明，与其它几种方法相比，AGJO-SDAE方法收敛速度更快、诊断精度更高、抗噪性能更强。
2025 Vol. 46 (5): 730-737 [摘要] ( SSI ļʱ
 ) HTML (1 KB)  PDF  (0 KB)  ( SSI ļʱ
 )
       无线电、时间频率计量
738 下落式冷原子微波钟磁屏蔽系统设计
刘娟 郑发松 刘昆 陈伟亮 慈骋 薛振宇 戴少阳 左娅妮 房芳
为降低环境磁场扰动对钟频率稳定度和准确度的影响程度，设计并研制了一套用于小型下落式冷原子微波钟的磁屏蔽系统。该磁屏蔽系统采用了3层坡莫合金屏蔽层，磁光阱（MOT）和探测腔置于最外层与中层磁屏蔽之间，Ramsey腔置于内层磁屏蔽中。基于有限元方法，对该系统进行三维建模，并对其主要结构参数进行了仿真分析，得到了最优参数。在中层和内层轴向孔处设置延伸管来减小环境磁场对Ramsey腔区域的扰动，在最外层与中层磁屏蔽之间设置隔离层来减小探测腔区域由离子泵带来的强磁场对MOT区域的扰动。仿真结果表明：优化设计的磁屏蔽系统中心轴向屏蔽效能可达到114.2 dB；MOT腔置于50 mm区域内，其剩磁波动为4.8 nT；Ramsey腔置于120 mm区域内，其剩磁波动约为1.5 nT。根据最优仿真参数研制了磁屏蔽系统实物，并在下落式冷原子微波钟中进行了应用。
2025 Vol. 46 (5): 738-747 [摘要] ( SSI ļʱ
 ) HTML (1 KB)  PDF  (0 KB)  ( SSI ļʱ
 )
       电离辐射、化学计量与生物计量
748 表面等离子体共振生物分子相互作用分析的计量溯源方法研究
李兰英 陶晴 刘刚
根据表面等离子体共振（surface plasma resonance, SPR）生物分子相互作用分析核心原理，提出了一种以折射率为理论基础并结合蔗糖标准物质的SPR生物分子相互作用分析仪校准方法，确定了折射率校准用标准溶液折射率标准值范围为1.330~1.400。研究中首先采用蔗糖制备标准溶液，并使用折光仪对其进行定值，将折射率值溯源至阿贝折射仪标准块，从而建立了折射率的校准依据，实现了折射率重复性和线性校准；此外，还实现了分析仪相对基线噪声和相对基线漂移的校准；最后，利用蔗糖纯度标准物质和运行缓冲溶液，完成了检测限校准，全面、科学和有效地实现了SPR生物分子相互作用分析这类仪器的校准和测试。
2025 Vol. 46 (5): 748-753 [摘要] ( SSI ļʱ
 ) HTML (1 KB)  PDF  (0 KB)  ( SSI ļʱ
 )
754 中国仓鼠卵巢细胞宿主DNA残留检测标准物质
梁文 曹梅霞 刘刚
为解决生物制药产品中外源性宿主细胞DNA残留检测的计量溯源难题，大批量培养中国仓鼠卵巢（CHO）细胞，研究柱层析、乙醇沉淀法、超滤法等多种提取方法，提取得到高纯度的CHO细胞基因组DNA，选择充分研究和优化的数字PCR方法作为基因组DNA的定量方法。结果表明，相比传统的UV检测，基于数字PCR的方法能有效解决基质干扰问题，与qPCR结果一致性更好。标准物质的均匀性和稳定性通过检验，利用10家单位的5种不同的数字PCR平台给标准物质定值，最终的拷贝数浓度定值结果为（10.7±1.2）×103 copies/L。该标准物质可促进DNA残留量检测试剂盒的开发，促进各生物制品公司DNA残留量检测结果的互认统一，实现检测结果的量值溯源。
2025 Vol. 46 (5): 754-761 [摘要] ( SSI ļʱ
 ) HTML (1 KB)  PDF  (0 KB)  ( SSI ļʱ
 )
762 基于神经质量模型的运动想象脑电数据增强
付荣荣 孟云 黄晓东 陈浩 吴娜
针对脑机交互系统发展中数据不足的问题，通过神经质量模型合成事件相关去同步（ERD）和事件相关同步（ERS）特征，节省模型训练时间，避免数据过拟合。引入了基于脑同侧运动感觉区μ/β节律的ROI神经元群模型，通过调整幅值的加减常数，生成模拟ERD/ERS信号。实验证明，模拟信号与真实信号在共空间模式特征上相似，滤波和共空间模式特征提取后的机器学习分类准确率接近真实数据。混合不同比例的模拟和真实数据，对分类准确率的影响不大，验证了基于神经质量模型的模拟信号对ERD/ERS信号进行数据增强的有效性。这一方法有望在小样本数据集下用于算法创新和检验，同时可以缩短实验时间，为脑机交互系统的发展提供有力支持。
2025 Vol. 46 (5): 762-768 [摘要] ( SSI ļʱ
 ) HTML (1 KB)  PDF  (0 KB)  ( SSI ļʱ
 )
769 基因拷贝数变异检测技术及其应用
汤艳茹 牛春艳 董莲华 杨靖亚
摘要：基因拷贝数变异（CNV）是一种复杂的变异类型，已有多项研究证明CNV与人类遗传病和癌症的发生发展直接相关，准确检测CNV对肿瘤患者早期诊断、靶向治疗、疗效监测、预后评价有重要意义。本文介绍了CNV的定义及特点，阐述了荧光原位杂交、荧光定量PCR、数字PCR、高通量测序、微阵列比较基因组杂交芯片以及核酸质谱六种检测方法的原理及其应用，指出了CNV检测方法在应用过程中的关键点，如统一的判定标准、参考基因的选择、标准物质的应用、数据库的选择、样本前处理及仪器校准对结果的影响等，并总结了不同检测方法的优缺点，为其他研究者选择合适的检测方法提供借鉴意义。
2025 Vol. 46 (5): 769-778 [摘要] ( SSI ļʱ
 ) HTML (1 KB)  PDF  (0 KB)  ( SSI ļʱ
 )
SSI ļʱ
SSI ļʱ