计量学报

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陈贺, 陈晓怀, 王珊, 杨桥, 李瑞君

计量学报. 2013, 34(5): 401-405. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2013.05.01

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设计了一种高精度的接触扫描式测头,提出了4种测头弹性结构的设计方案。根据测头的测量范围、测量灵敏性、测量稳定性、各向同性的要求,选择了最优的设计结构。对选择的结构进行了参数设计、力学分析和有限元分析,分析结果表明设计的测头测量范围达到40 μm×40 μm×20 μm,测量刚度小于0.5 mN/μm,各向同性也符合设计要求。

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室内GPS发射器角度校准装置的研制

孙安斌, 马骊群, 曹铁泽, 王继虎, 甘晓川, 李洋

计量学报. 2013, 34(5): 406-409. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2013.05.02

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室内GPS利用测量的水平角和垂直角来定位,其测角误差直接影响到系统的综合测量精度,根据室内GPS的测量原理及室内GPS角度校准的技术要求,结合精密转台、同轴调整装置和竖轴激光导轨,研制了室内GPS发射器角度校准装置,并对其测角精度进行分析计算和实验验证。实验结果表明,装置的水平角测量不确定度为1.5″,俯仰角测量不确定度为0.9″,并能够同时实现室内GPS的俯仰角及水平角的校准。

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面向质量目标的零件批统计质量指标的分析与研究

郑鹏, 张琳娜, 赵凤霞

计量学报. 2013, 34(5): 410-414. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2013.05.03

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为了有效解决多种质量指标与统计公差、质量控制统计参数间的并行设计问题,以统计公差技术理论为基础,应用统计过程控制技术研究并建立面向质量目标的零件批统计质量指标,通过计算机仿真及实测对统计质量指标进行了试验验证和分析,结果表明了统计质量指标建立的理论方法正确性及应用的可行性。

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太阳辐射计量仪表多功能检测系统研究

苏拾, 张国玉, 安志勇, 吕文华, 贺晓雷, 杨云

计量学报. 2013, 34(5): 415-419. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2013.05.04

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针对太阳辐射计量仪表进行质量考核的需要,提出了一种由太阳模拟器和多维工作台组成的新型多功能检测系统。该系统由太阳模拟器提供稳定均匀的辐射光源,多维工作台给出太阳辐射计量仪表检测所需多种功能动作。测试结果表明太阳模拟器能够达到AM1.5太阳模拟器标准的3A级别,配合工作台完成对辐射计量仪表的余弦、方位响应误差、倾斜误差、非线性误差及灵敏度进行检测。

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彩色伪随机编码闪光投影系统的建模及其标定

廖素引, 吴先良, 卫敏, 李桂华, 张梅

计量学报. 2013, 34(5): 420-424. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2013.05.05

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为实现仅用一幅图象在真正的三维欧氏空间重构三维场景,尤其是动态的三维场景,系统需要对彩色伪随机编码闪光投影系统进行建模和预标定。当系统参数改变后,利用伪随机编码图案的几何约束,不需重新标定,可实现自适应重构三维场景。通过对投影仪像质的的无畸变性分析,用线性模型对投影仪成像过程进行建模,并提出一种高精度的投影系统直接标定方法,通过测出靶标上各投影编码特征点在空间的三维齐次坐标,求出内外参数实现了对投影仪的预标定。标定精度达到0.1单元格,欧氏重构结果较为理想。

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基于机器视觉的仪表示值识别算法研究

刘科, 侯立新, 卞昕

计量学报. 2013, 34(5): 425-429. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2013.05.06

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针对常见的7段LED数码管显示仪表,提出了基于机器视觉技术的仪表示值识别方法。该方法通过计算机控制摄像头实时采集仪表示值图像,对图像进行分析区域选取、二值化等预处理操作之后采用投影变换的方法对数字图像进行分割、编码,进而实现了对该类仪表示值的自动读取。实验结果表明,该算法具有较理想的鲁棒性,能够满足长时间、大数据量的数据读取记录操作需求。

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用于分度热电偶的Co-C高温共晶点的制作和复现性研究

郑玮, 梁兴忠, 吴健

计量学报. 2013, 34(5): 430-434. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2013.05.07

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介绍了中国计量科学研究院研制的用于分度热电偶的Co-C高温共晶点,以及使用铂/钯热电偶对共晶点进行的复现测量的结果。实验数据表明,Co-C高温共晶点的熔点复现性已达到了0.03 ℃。Co-C高温共晶点坩埚在1300 ℃以上温度经历了累计时间500 h、110多次的熔化和凝固实验后依然完好。

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抗振型低功耗数字涡街流量计研制

徐科军, 方敏, 罗清林, 王刚, 康一波, 石磊

计量学报. 2013, 34(5): 435-440. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2013.05.08

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针对双传感器涡街流量计,提出采用频域相减与频率方差计算相结合的方法来处理涡街流量传感器输出信号,并研制基于低功耗单片机为核心的处理系统,取得很好的实验效果。在涡街流量信号功率小于振动噪声功率的情况下,抗振型低功耗数字涡街流量计仍然能够准确地测量流量的频率,并且低功耗、两线制工作。

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单声道超声水表测量特性分段校正方法的研究

姚灵, 王让定, 左富强, 罗永

计量学报. 2013, 34(5): 441-445. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2013.05.09

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当管道内流体处于不同雷诺数测量条件时,超声水表的线平均流速v_L与面平均流速v_S之间存在着显著的非线性。根据管道内被测流体介质流动分布状态不同,提出了一种分段流量测量特性校正新方法,在其临界处设立校正分界点,当层流时,采用常系数校正;湍流与过渡流时,分别采用拟合直线方程校正。经实验验证,该方法是可行的。

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基于希尔伯特变换的科氏流量计信号处理

刘维来, 赵璐, 王克逸, 冯志华, 龙潜

计量学报. 2013, 34(5): 446-451. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2013.05.10

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针对科氏流量计输出的时变信号处理,研究采用基于希尔伯特变换的数字信号处理方法。先后通过多相抽取滤波以及IIR型椭圆带通滤波器对科氏流量计传感器信号进行滤波,再结合信号及其希尔伯特变换,构建原信号的解析信号,通过共轭相乘计算两信号间的相位差,实现流体质量流量的测量。对多种实现希尔伯特变换的方法进行总结优化和仿真比较,仿真和实验结果表明该方法实时性好,满足计量要求。

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一种用于消声室校准计算反平方律声压级的新方法

蒲志强, 孙磊, 鄂治群

计量学报. 2013, 34(5): 446-448. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2013.05.14

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消声室声学性能评价是通过比较室内声源空间衰减的声压级与满足反平方律声压级差值来确定的。参考采用ISO 3745的JJF 1147-2006《消声室和半消声室声学特性校准规范》在确定满足反平方律声压级的方法上却存在明显缺陷,导致不合理的测量结果。对所出现原因进行了深入分析并通过数学推导提出了新的计算方法。

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微小摩擦测试系统设计

许颖, 于化东, 于占江, 李一全

计量学报. 2013, 34(5): 452-456. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2013.05.11

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针对介观尺度下的微小摩擦测试系统进行了设计,给出了一种基于平行梁结构的微小摩擦力测试方法及其测试装置,介绍了该测试装置的设计方法、测力传感器的结构设计、微小摩擦力测试原理及测力传感器标定方法。通过光反射法对测力传感器进行标定及微小摩擦力测量,通过对测量数据分析,得到微小摩擦力实验规律。实验结果表明:该装置分辨率可达到为10 μN,可满足短行程高分辨率的微小摩擦力测试的需要,同时对测量过程中出现的载荷不稳定情况进行了分析。

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声学法砝码体积测量系统的研究

王肖磊,王健,钟瑞麟,张跃,蔡常青,姚弘,丁京鞍

计量学报. 2013, 34(5): 457-460. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2013.05.12

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利用声学原理，设计了一套声学法砝码体积测量系统，以满足高精度砝码体积的测量需求。实际测量实验中，通过系统对10～100g的砝码进行了体积测量，测量结果同液体静力法相比，相对误差低于8.3×10^-4；系统的相对扩展不确定度小于4.3×10^-4。

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平面波耦合腔中热传导和声泄漏对低频互易校准的影响

裘剑敏, 何龙标, 许欢, 钟波, 牛锋

计量学报. 2013, 34(5): 461-465. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2013.05.13

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针对低频耦合腔互易校准中存在的热传导和声泄漏问题,通过理论计算和不同长度耦合腔的系列实验研究,探讨其对互易校准结果的影响规律。首先阐述了互易校准原理及电容传声器低频时的频响特征,传声器均压孔在声场外时,低频声压灵敏度随着频率降低而逐渐增加;其次,对发射传声器-耦合腔-接收传声器构成的耦合腔系统中的热传导修正因子进行计算,结果表明,随着耦合腔长度变长,热传导修正因子变小,不确定度分量变小;通过不同长度的耦合腔组成的互易校准系统研究声泄漏的影响并探讨其优化方案,实验结果表明,10 mm和15 mm耦合腔对互易校准结果影响较小,重复性高,该实验结果与传声器的低频响应特性一致。

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智能超低功耗超声波热量表

李微

计量学报. 2013, 34(5): 469-473. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2013.05.15

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介绍了基于高精度时间测量芯片TDC-GP2的超声波式热量表的具体设计,它是将温度测量与超声流量测量相结合的户用超声式热量表。超声波测量技术提供了一种无阻碍式的测量方法,是一种低压降和低功耗以及高精度的流量测量方法。讨论了热量计量、流量测量、温度测量原理和热量表的设计方法,与传统的热量表相比,该热量表克服了易损坏、精度低等缺陷,并且利用了微控制器的休眠模式和超声波处理电路间隔供电等方法,大幅降低了仪表系统的功耗。

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残周期正弦波拟合中信噪比影响的实验研究

梁志国, 武腾飞, 张大鹏, 朱振宇

计量学报. 2013, 34(5): 474-479. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2013.05.16

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针对残周期正弦波采样序列,提出了测量序列信噪比和噪信比的概念和定义,使用已知残周期理论模型迭加正态噪声的方法,针对波形长度、初始相位、信噪比等因素变化对残周期正弦波形参数拟合误差的影响规律进行了实验研究。结果表明,残周期正弦序列波形拟合中,序列噪信比与初始相位之间呈确定规律变化,幅度、频率、相位、直流分量4个参数的拟合误差随序列噪信比而同趋势变化,残周期拟合误差可以通过拟合参数为理论值的仿真试验进行估计,并以一个实际实验证明了该方法在实际应用中的有效性与可行性。

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基于变形Lorenz系统微弱周期信号频率检测新方法

孟玲玲, 宋艳君, 王晓东

计量学报. 2013, 34(5): 480-485. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2013.05.17

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提出了一种变形的Lorenz混沌检测系统,此系统主要具有混沌态和类周期态两种状态。借鉴平均法推导了此系统的近似周期解。把变形Lorenz系统与状态反馈控制方法相结合,将含有待检测信号的变形Lorenz系统从混沌态控制到类周期态,然后利用频谱分析的方法检测待检测信号的频率。数值仿真结果验证了该方法具有较高的检测精度。最后,对不同频率的微弱正弦信号和非正弦周期信号进行了频率检测,实验结果证明此系统的可行性和有效性。

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WOLA滤波器组在宽带数字中频处理中的应用

郭连平, 田书林, 王志刚, 罗浚溢

计量学报. 2013, 34(5): 486-490. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2013.05.18

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信道化技术是一种宽带数字中频系统中常用于信号处理与分析的技术。多相DFT滤波器组是实现信道化的一种高效结构,但其参数设计的灵活性受到了信道数目与抽取倍数必须相等的限制。利用WOLA滤波器组实现宽带数字中频的信道化设计,可实现与多相DFT滤波器组相同的功能,同时解除了信道数目与抽取倍数的约束关系。仿真结果验证了WOLA滤波器组实现宽带信号信道化的有效性。

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基于延拓和窗函数的HHT端点效应改进方法

时培明, 李庚, 韩东颖, 刘彬

计量学报. 2013, 34(5): 491-496. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2013.05.19

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为了克服Hilbert-Huang变换中的端点效应问题,提出了一种基于延拓和窗函数综合应用的端点效应改进方法。通过先对信号进行相似极值延拓再进行加余弦窗函数的处理,解决了延拓部分不精确和加窗函数后使原信号发生改变的问题,在一定程度上克服了EMD方法的端点效应问题,得到更准确IMF的同时也可以通过Hilbert变换得到更准确的边界谱和Hilbert谱。通过用于仿真信号和裂纹转子故障信号的分析证明该方法有良好效果。

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混沌测量中的参数估计与噪声过滤

陈仲永, 陈琢, 张宏

计量学报. 2013, 34(5): 497-501. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2013.05.20

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研究了利用符号序列分析来提高参数式混沌测量精度的方法。采用一种新的圆映射电路来设计测量系统,按照符号动力学方法给出了符号划分规则以及基于逻辑判断的符号获取方法,定义了符号序列空间的距离公式。先用固定初值的方法进行初步测量,再利用后续符号序列的Markov符号状态转移概率优化对被测参量作精确的估计。以下阈值频率作为被测参量进行了仿真实验研究。结果显示,符号分析法能够有效地抑制噪声、提高测量精度。

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异辛烷热值标准物质

王海峰, 李佳, 孙国华, 马康, 富坤, 刘军枫

计量学报. 2013, 34(5): 502-507. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2013.05.21

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采用国家固体燃烧热基准,即电能标定的等温式氧弹热量计,为异辛烷热值标准物质定值。通过电能标定热量计的热容量,使热值结果溯源到温度、电流、时间和质量等国际单位上。采用自制的聚乙烯胶囊盛装异辛烷,避免了样品挥发引入的质量测量和不完全燃烧的系统误差。异辛烷热值标准物质在标准状态下的高位发热量为47777 J/g,扩展不确定度为52 J/g（扩展因子k=2）。

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非水溶剂电位滴定法测量碱基纯度

张玲, 柳方方, 陈大舟, 王晶

计量学报. 2013, 34(5): 508-512. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2013.05.22

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建立了在非水溶剂中电位滴定测定纯度标准物质胞嘧啶(Cyt)和腺嘌呤(Ade)含量的方法。通过实验对非水溶剂、滴定剂种类、滴定剂浓度、滴定终点进行了选择,确定了溶剂为冰醋酸HAc,滴定剂为高氯酸HClO₄,滴定剂浓度为0.05 mo1／L,终点为电位曲线的等当点,实验用电位滴定曲线准确确定了滴定终点。通过15次测定,测得Ade的纯度为99.40%,不确定度度为0.38%(k=2);测得Cyt纯度为99.58%,不确定度0.42%(k=2)。

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2013年, 第34卷, 第5期　
刊出日期：2013-09-22

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