2012年, 第33卷, 第3期　
刊出日期：2012-05-22

  

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  2 m激光干涉测长基准装置

  叶孝佑,高宏堂,孙双花,邹玲丁,沈雪萍,甘晓川,常海涛,张晓

  计量学报. 2012, 33(3): 193-197. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2012.03.01

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  阐述了2 m激光干涉测长基准装置工作原理及系统组成,以线间距测量功能为基础,研究了接触式和非接触式的几何测长对准方法,实现了其测长功能拓展应用。介绍了实现纳米精度测长的技术措施。对称布局的双光电显微镜同步扫描测量接长的方式实现2 m刻线间距测量,信号处理系统具有标准间距位置脉冲发生功能,可以实现位移传感器动态触发校准和其它应用。对于高质量的线纹尺,2 m激光干涉测长基准装置单次测量刻线间距的最佳瞄准精度优于10 nm(1σ),1 m测量范围内的线纹测量不确定度U=（20+40 L） nm （k=2）。
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  基于退化模拟及参数变化特性的动态颗粒图像检测方法

  张艳彬

  计量学报. 2012, 33(3): 198-202. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2012.03.02

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  介绍了油液颗粒动态检测系统的发展现状,讨论了动态颗粒图像的检测问题。在分析动态颗粒图像退化原理的基础上,依据系统实验参数对图谱库中的颗粒图像进行了退化模拟,分析和解决了退化图像中颗粒目标提取的问题,研究了图像的各类参数退化前后的变化特性,最终选取了对图像退化具有较好不变性的参数形成了油液动态颗粒图像的检测体系,相比传统系统实现了对颗粒更为详细的检测和分类。
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  钢化玻璃绝缘子缺陷检测方法及装置研究

  吴洪潭,石成龙,孙悦

  计量学报. 2012, 33(3): 203-205. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2012.03.03

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  介绍了一种新型的钢化玻璃绝缘子玻璃件缺陷检测方法及检测装置。在机器视觉技术的基础上,分析了绝缘子玻璃件缺陷及散射光带出现的统计学规律,采用旋转控制平台和环形大面积LED光源,利用Canny算子边缘检测图像分割技术,并运用人工神经网络分类器,克服了钢化玻璃绝缘子玻璃件形状的复杂性以及缺陷的多样性造成缺陷检测的困难。测试实验结果表明,该装置及其检测方法能够满足工业企业自动化生产的需要。
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  基于最大熵原理的恒温槽波动的概率分布研究

  王洋,王晓蕾,慕新仓,李萍

  计量学报. 2012, 33(3): 206-211. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2012.03.04

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  针对恒温槽温度波动概率分布估计不统一的问题,对某型恒温槽进行了技术性能测试。利用最大熵原理对其在-40℃,0℃和40℃三个温度点波动的概率分布进行了拟合。在MATLAB中编制了修正阻尼最小二乘法程序,分别求出了三个温度点波动的概率密度函数。计算结果表明该型恒温槽的温度波动的最大熵概率分布呈对称单峰型,温度波动的取值集中于0℃附近,与正态分布拟合结果相一致。
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  圆柱形声学共鸣腔特征长度的精密计量

  任国营

  计量学报. 2012, 33(3): 212-214. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2012.03.05

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  声学共鸣腔特征长度是声学法测量玻尔兹曼常数的一个重要参数,其测量不确定度的量值直接影响着玻尔兹曼常数k的不确定度大小。介绍了研制的高精度圆柱形声学共鸣腔特征长度测量系统,阐述了其中的关键技术,实现了对测量结果进行环境参数的实时修正。测试数据表明,该测量系统对圆柱形声学共鸣腔特征长度的测量不确定度为0.60μm,3次测量标准差为0.20μm。
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  电磁流量计浆液信号的统计模型和信号处理方法

  梁利平,徐科军,杨双龙,张然,王刚,石磊

  计量学报. 2012, 33(3): 215-220. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2012.03.06

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  针对电磁流量计浆液测量信号的处理难点,运用概率分析方法,构建了电磁流量计水流量信号和浆液流量信号的统计模型,揭示了两类信号的统计分布规律。在此基础上,提出了一种基于统计模型的信号重构滤波算法。为验证算法的有效性,研制了系统并与日本东芝公司的浆液型电磁流量计进行了对比实验。实验结果表明,浆液信号处理算法和系统是可行和有效的。
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  基于碳纤维复合材料的柔性复合式触觉传感器

  黄英,陆伟,赵小文,廉超,赵兴

  计量学报. 2012, 33(3): 221-226. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2012.03.07

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  分析了碳纤维复合材料的敏感特性,基于该种材料良好的压力/温度敏感特性,设计了一种具备压力和温度同时检测功能的新型柔性复合式触觉传感器。利用2种碳纤维复合材料各自具有的不同压力和温度敏感特性构建了求解压力和温度的数学模型,基于该模型设计并制作了柔性复合式触觉传感器。通过对传感器标定及实验结果的误差分析表明,该传感器设计解决了压力和温度同时检测时存在的交叉干扰问题,实现了传感器的复合式功能。
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  新型零差激光干涉仪测量误差因素分析

  何武光,王豹亭,杨春平,康美苓,吴健

  计量学报. 2012, 33(3): 227-231. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2012.03.08

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  介绍了新型零差激光干涉仪的测量原理,实验和理论分析了干涉条纹宽度、激光光强、散斑效应对该激光干涉仪测量误差的影响。结果表明,干涉条纹宽度对振幅测量值影响并不明显,测量误差为0.5%;光强变化引起的振幅测量误差为0.5%,光强较弱会增大测量误差;散斑效应引起的振幅测量误差与透镜参数有关,测量误差为0.4%。该新型零差激光干涉仪可有效降低测振系统对测量环境的要求。
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  基于多重分形去趋势波动的机械故障诊断新方法

  王书涛,李梅梅,张淑清,张金敏,赵玉春

  计量学报. 2012, 33(3): 232-235. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2012.03.09

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  针对旋转机械系统故障信号的非平稳性、非线性等复杂特征,给出一种基于多重分形去趋势波动分析的机械故障诊断方法。该方法首先对原始信号进行去趋势处理,再结合多重分形理论提取多重分形谱面积和多重分形熵两个分形参数,并将其作为故障诊断的新判据,最后通过实验结果证明了方法的有效性,从而为机械故障诊断提供了一种新的方法。
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  卧式储油罐罐容表标定的数学模型研究

  钟桦,王朝

  计量学报. 2012, 33(3): 236-239. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2012.03.10

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  针对卧式储油罐罐体发生纵向倾斜和横向偏转引起油面位置的3种不同高度,分别建立了储油体积与油位高度以及倾斜角度和偏转角度之间的积分方程,并给出罐体变位后的储油体积标定值。结果表明:该模型比较全面地反应了实际状况,为储油罐发生变位后的罐容表重新制定提供了一种可行的方法。
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  双腔负压法用于激波管动态压力校准

  杨军,李程,王维,范静

  计量学报. 2012, 33(3): 240-243. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2012.03.11

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  针对激波管中使用双腔负压法以获取微小阶跃压力进行了研究。使用北京长城计量测试技术研究所的100 mm激波管以及专门设计的附加装置,对绝压与微压传感器进行了校准实验,实验数据表明在激波管上使用双腔负压法与薄纸膜片能获得小于2 kPa的微小反射激波阶跃压力,上升时间与平台持续时间等各项指标也都符合国家检定规程的要求,扩展了现有激波管的技术能力。比较了不同静态压力和动态幅值情况下压力传感器激波管校准结果,谐振频率和阻尼比系数都随压力增大而增大,这在实际校准和使用中是一个值得注意的问题。
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  误差白化与Kalman滤波的微硅加速度传感器动态补偿

  姜乃松,刘清

  计量学报. 2012, 33(3): 244-248. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2012.03.12

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  通过模型参考的系统辨识方法建立微硅加速度传感器的动态补偿器。由于测量噪声和补偿器对传感器的频带扩展,使得补偿器的输入/输出信号存在严重的噪声干扰。在噪声干扰下,采用均方误差为代价函数的系统辨识方法,无法得到补偿器参数的无偏估计。补偿器参数的偏差和传感器频带的扩展将会使补偿器的输出信号出现严重失真和高频噪声干扰。为解决噪声对硅加速度传感器的动态补偿的影响,研究了一种新的动态补偿方法,该方法采用误差白化为代价函数的系统辨识方法得到补偿器的参数,可消除补偿器的参数在估计中的测量噪声影响,并通过卡尔曼实时滤波减小因传感器频带扩展所产生的高频噪声干扰。
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  数字模拟转换器阶梯波量子误差补偿

  陆祖良,黄璐,杨雁

  计量学报. 2012, 33(3): 249-254. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2012.03.13

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  数字模拟转换器产生阶梯波中的基波分量用于精密测量时,量化误差是一个重要的影响因素。在理想转换的基础上,分析了这种影响,进而提出了量子误差的补偿方法,并以实验结果验证补偿的可能性及其效果。最后讨论了数字模拟转换器产生阶梯波量化误差的性质。
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  基于温度修正的新微量热计的设计与评定方法研究

  崔孝海,陶毅,李勇,朱大成

  计量学报. 2012, 33(3): 255-258. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2012.03.14

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  提出了一种“温度修正”的有效效率获得方法,并就基于该方法的微量热计设计进行了说明。该方法采用“隔热段测温修正”的方法对热敏电阻座有效效率定标中隔热段的影响进行修正,避开了用散射参数修正的传统方法。由于散射参数测量引入的不确定度是功率基准不确定度的主要来源之一,这种方法从原理上消除了该不确定度引入。最后给出了隔热段温度变化曲线,实验证明方法可行。
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  基于CORDIC算法的PLL在FPGA中的实现

  王玉良

  计量学报. 2012, 33(3): 259-265. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2012.03.15

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  根据硅微陀螺仪驱动模态的特点,利用数字锁相环基本原理,对数字锁相环的压控振荡器和环路滤波器进行了研究与设计。针对环路滤波参数对数字环路锁相速度和稳频精度的影响存在矛盾的特点,提出了一种改变参数的解决方法,并在Simulink和DSPbuilder中对基于CORDIC算法的环路及改变参数的方法进行了详细的仿真验证。最后完成了以EP3C16型号FPGA为核心器件的数字信号处理电路设计与调试,并对设计的环路进行了性能测试,结果表明设计的数字环路可以满足硅微陀螺仪驱动模态的稳频需求。
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  基于全相位HHT的瞬时频率测量

  周云,李世平,罗鹏,周秋平

  计量学报. 2012, 33(3): 266-271. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2012.03.16

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  全相位谱分析能够很好地抑制频谱泄漏、优化系统性能,其关键技术在于对数据进行全相位预处理。将这一技术运用于HHT求解瞬时频率中,提出了一种全相位HHT的瞬时频率测量算法,分析了全相位预处理和HHT求解瞬时频率的算法,将信号首先进行全相位预处理,然后用HHT算法求解信号的瞬时频率。这种算法是一种优化算法性能的算法,不会过多增加系统的计算量。通过对一非平稳信号分析,验证了基于全相位HHT的瞬时频率方差更小,具有更高的精确性。
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  锁相环路对氢原子钟性能影响的实验分析

  谢彦,蔡勇,张为群

  计量学报. 2012, 33(3): 272-277. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2012.03.17

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  实验以上海天文台SOHM-4型氢原子钟脉泽信号和新研制的模拟-数字混合型锁相环路为基础,主要分析锁相环路参数对氢原子钟输出信号的短期频率稳定度和单边带相位噪声的影响。针对氢脉泽信号高Q值的特殊性,通过理论分析和实验验证寻求与其相匹配的最佳环路参数。实验结果表明,锁相环路的参数设置直接影响到氢原子钟输出信号的性能;在脉泽信号不变的情况下,改进后的锁相环路和主电子学系统可使氢原子钟的频率稳定度提高至1.7×10^-13/1s, 3.3×10^-14/10s, 9.1×10^-15/100s, 2.9×10^-15/1 000s, 1.4×10^-15/10000s,即较之原有的技术指标,在各取样时间范围内,频率稳定度的测试结果均提高了半个量级。
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  2,3,4-三氯苯甲醚标准物质研制与定值

  马康,张金娜,王海峰,赵敏,何雅娟

  计量学报. 2012, 33(3): 278-283. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2012.03.18

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  研制了2,3,4-三氯苯甲醚标准物质,介绍了其制备与定值方法。将制备的2,3,4-三氯苯甲醚标准物质分装成500瓶样品,随机抽取其中11瓶做均匀性检验,经F检验和t检验,结果表明在95%置信范围内样品均匀性良好。按短期与长期稳定性分别进行稳定性检验,结果表明在常温20℃下,2,3,4-三氯苯甲醚的稳定期不少于12月。采用液相色谱法和差示扫描量热法2种不同原理的方法对2,3,4-三氯苯甲醚标准物质纯度定值及不确定度评定,并采用液相色谱标准添加的方法确认了2,3,4-三氯苯甲醚标准物质中的主要杂质2,3,6-三氯苯甲醚。定值结果为99.56%± 0.40%（k=2）。
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  简化的测量过程统计控制方法

  范巧成,田静,祝福,张红

  计量学报. 2012, 33(3): 284-288. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2012.03.19

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  休哈特控制图平均值控制界限的设置对于计量标准或测量设备来说有很大的局限性,根据计量标准或测量设备的特点,提出简化的测量过程统计控制方法,该方法省去了标准偏差或极差控制图。根据标准偏差试验结果的大小,提出了子组最少测量次数的确定方法,平均值控制界限以各组平均值算得的标准偏差来设置,平均值控制图异常的判断准则简化为3种判据,进而大大减少了实施统计控制的工作量,便于推广应用。