计量学报

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余卿,余晓芬,崔长彩,叶瑞芳

计量学报. 2015, 36(2): 113-117. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2015.02.01

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在并行共焦测量中,用于构造点光源阵列的光分束器件普遍存在参数固化、对不同测量对象适应性较差的缺点。将数字微镜器件（DMD）作为光分束器件应用于并行共焦测量,可以控制DMD构造柔性化点光源阵列,应对不同的测量场合。推导了DMD的空间光调制模型,规避了“泰伯效应”对并行共焦测量的影响,设计了可抑制光点横向漂移的远心光路,构建了基于DMD的并行共焦测量装置,对比了两种不同的并行共焦图像处理方法。实验结果表明,在没有设置高数值孔径物镜组的情况下,测量装置的纵向分辨率受到一定影响,但所设计的图像处理程序能够快速、准确地获取被测物面的形貌特征。

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五轴加工中心的在机检测系统研究

何改云,俞冠珉,马文魁,朱丽敏

计量学报. 2015, 36(2): 118-122. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2015.02.02

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为了避免加工与检测过程中出现重复定位误差,研究了用于复杂空间型面的在机检测方法。通过将测头系统应用于五轴加工中心,分析对应机床在机检测的运动学模型并开发了后置处理程序。将传统的旅行商问题转化为最优匹配问题进行局部快速求解,获取行程段路径规划轨迹。同时提出一种干涉检验方法,利用图形求交判断的方式对检测干涉进行预处理。实现了“S”试件曲面的在机检测,并将获取偏差数据与三坐标测量机的采样数据进行对比,在数据整体一致的条件下,前者的变异系数相对后者降低了7.3%。

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微分进化算法在圆度误差评定中的应用

王东霞,宋爱国,温秀兰

计量学报. 2015, 36(2): 123-127. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2015.02.03

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为了精确快速计算圆度误差,提出了基于微分进化智能优化算法的最小区域圆度误差评定方法。介绍了微分进化算法的基本原理及种群初始化、变异、交叉、选择实现步骤,建立了该算法求解最小区域圆度误差的数学模型。为验证算法的有效性,进行了大量实验并与多种算法进行对比,证实了方法的评定结果不仅小于最小二乘法及标准遗传算法评定结果,精度高,而且计算结果稳定,运算速度快。实验表明:微分进化算法用于最小区域圆度误差评定有较强的自适应能力、快速全局收敛性和高稳定性,适于对高精度圆度误差的快速评定。

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数控机床的插补技术研究

于博,于正林,顾莉栋,周家贺,曲超平

计量学报. 2015, 36(2): 128-131. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2015.02.04

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提出了一种新的数控插补技术——速度插补。速度插补摒弃了传统插补中单纯依靠拟合线段起点和终点来保证加工精度的运动模式,以全程进给速度单调和微段曲线精密拟合并行为核心理论,配合控制的PVT原理,可实现精密和高效的数控加工。仿真分析和实际应用证明:以速度插补为基础的数控机床不仅避免了加工过程中机床频繁的启停运动,而且保证了机床的平稳运行,其加工的面型精度和表面粗糙度均可达微米量级,同时提高了加工效率。

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三目立体摄影测量系统中相机标定技术研究

范亚兵,黄桂平,姚思远,任政圭

计量学报. 2015, 36(2): 132-135. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2015.02.05

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针对目前多相机摄影测量系统中相机标定技术研究较少,而且其标定方法的可靠性、稳定性以及标定精度针对高精度工业测量检测要求存在缺陷的问题,将四元数理论引入共面条件方程,提出了一种三目立体摄影测量系统的标定技术,有效解决了多相机立体摄影测量在工业测量现场高精度实时标定问题,实现点位精度优于±2mm,距离精度优于±3mm。

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基于Scheil方程的微量杂质对锌凝固点相变温度影响的评估方法

孙建平,邓小龙,张金涛

计量学报. 2015, 36(2): 136-140. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2015.02.06

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摘要: 微量杂质是影响ITS-90 国际温标定义固定点复现的最主要的不确定度来源。从凝固理论出发,建立基于Scheil方程的评估微量杂质对凝固点相变温度影响的数学模型,以国家温度基准中的锌凝固点为对象,利用最小二乘拟合法拟合实验数据评估了杂质对其相变温度的影响,并通过化学分析对该方法的有效性进行了验证,结果表明,全部杂质综合结果使相变温度增加0.56 mK, 化学分析结果中Ag及Cu在锌中存在一定量级证明该方法的有效性, 该方法相对于SIE与OME方法具有较好的应用前景。

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圆柱共鸣腔力学特性模拟分析

蔡杰,林鸿,冯晓娟,尹钊玮,张金涛

计量学报. 2015, 36(2): 141-144. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2015.02.07

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采用ABAQUS有限元软件模拟了圆柱共鸣腔在不同螺栓预紧力下的变形以及共鸣腔的固有频率,实验测量了圆柱共鸣腔的实际固有频率,模拟仿真结果与实验测量结果具有良好的一致性,为下一步壳体振动修正理论模型的建立以及共鸣腔谐振模式的选取提供了基础。

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低g值冲击加速度的激光绝对法校准

孙桥,王建林,胡红波,白杰

计量学报. 2015, 36(2): 145-148. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2015.02.08

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低g值冲击加速度是表征人体冲击耐受程度的一个重要参数,低g值冲击加速度的准确校准直接关系到量值溯源的有效性和可靠性。分析了落锤式、上抛式和碰撞式3种类型冲击激励源的特点,介绍了ISO 16063-13国际标准推荐的激光绝对法冲击校准的测量原理和系统构成,研究了采用精密空气轴承的碰撞式冲击激励源和信号解调算法。校准结果表明,基于ISO标准方法的碰撞式冲击校准系统,能够实现高精度的激光绝对法校准,冲击加速度范围20~10000 m/s²,冲击脉宽0.5~10ms,校准不确定度1％(k=2)。

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基于免疫克隆和径向基函数神经网络的铝热连轧张力控制研究

赵新秋,孟庆刚,杨鹤,杨景明

计量学报. 2015, 36(2): 149-153. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2015.02.09

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针对河南某公司“1+4”铝热连轧机组机升级改造过程中产生张力波动问题,分析了影响张力波动因素,模拟张力建立过程,构建出连轧张力控制系统框图。对于使用常规PID控制难以满足精度要求,提出了利用免疫克隆算法对PID控制器初始参数进行优化,然后与径向基函数神经网络复合进行在线控制,解决了控制过程中难以根据张力的波动在线调整控制器参数的问题。仿真结果表明,复合控制器的使用大幅度地减小系统超调量、过渡时间,降低了机架间张力耦合程度。

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100μL微量移液器国际关键比对的数学模型研究

佟林,王金涛,刘子勇,魏凯,张珑,郭立功,赵晓惠

计量学报. 2015, 36(2): 154-157. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2015.02.10

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为验证各国对微量移液器的校准能力,组织了国际关键比对。通过比对发现大气压力对移液器的校准结果有着较大影响,为此对数学模型进行了修正,经过修正后计算所得各参比实验室的校准结果有了较好的一致性。同时通过大量实验得出,微量移液器由于其自身结构存在不稳定性所带入的不确定度分量是不确定度分析中的一个主要来源。比对中研究所得的数学模型其算法准确、结果可靠,很好地解决了移液器在日常检定及校准中的数据处理问题。

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静标测压铜柱静动差修正方法研究

王芳,孔德仁,李丽萍

计量学报. 2015, 36(2): 158-161. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2015.02.11

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介绍了静标铜柱二次预压测压方法及其使用特点,分析了其产生静动差的原因。将二次预压铜柱放入测压器中和电子测压器组成一个测试组在模拟炮上进行了试验,从试验数据的分析看出静动差可高达18%左右。为了减小静动差,以8mm×13mm铜柱为例,采用量纲分析和相似理论,建立了二次预压静标铜柱静动态修正公式,并对测量结果进行了修正。结果表明,该修正公式可将静动差减小到3%以内,并可恢复大量的同批次铜柱的测压结果,为各类兵器及弹药的研制提供可信的压力数据。

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湿度对容积法检定钟罩式气体流量标准装置影响研究

向德华,李宁,朱宁

计量学报. 2015, 36(2): 162-165. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2015.02.12

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分析了湿度对容积法检定油封钟罩式气体流量标准装置的影响,建立了湿度对标准体积影响的数学模型。提出了容积法检定方法的改进措施,并评定了改进方法的测量不确定度。验证了水温、环境湿度、大气压力对检定结果的影响,表明容积法检定必须严格控制检定条件和对湿度进行修正。建议采用尺寸法检定油封钟罩。

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脉冲回波法与水听器法测量超声探头声场参数比较研究

韩冥生,杨平

计量学报. 2015, 36(2): 166-170. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2015.02.13

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针对美国ASTM E1065中提及的脉冲回波法与水听器法,通过在<10MHz频率范围内的实验,比较了这两种方法在评价平面超声探头与聚焦超声探头声场参数的一致性。实验表明,针对超声探头辐射声场参数的测量,在合理选择小球参数的基础上采用脉冲回波法与水听器法具有较好的测量一致性,而水听器法则提供了一种具有量值可溯源的超声探头评价与校准方法。

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18～26.5 GHz功率密度标准装置

李进源,谢鸣

计量学报. 2015, 36(2): 171-175. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2015.02.14

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介绍了中国计量科学研究院研究建立的18～26.5 GHz功率密度标准装置,重点是相对于现有的1～18 GHz标准装置,在喇叭天线增益确定、净功率确定、谐波抑制、场地性能改善和确认方面所作的改进工作。通过测量场地电压驻波比和探头线性,验证了标准装置的可靠性。与1～18 GHz标准装置的比对结果显示,两套标准装置在18 GHz的一致性满意,验证了18～26.5 GHz标准装置的准确性。此外还初步评估了校准结果的不确定度,校准结果的护展不确定度为0.48 dB(k=2)。

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基于范德堡法的溶液电导率绝对测量方法

林桢,张潇,魏佳莉,王晓萍,余翔

计量学报. 2015, 36(2): 176-180. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2015.02.15

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将范德堡电阻率测量方法用于溶液电导率的测量中,设计了封闭式四电极电导池;测量系统采用交流微电流源提供激励信号,对响应信号进行放大与处理,通过微机系统实现与上位机的通信与控制。研究了范德堡法电导率测量的影响因素,通过对标准溶液的测量,验证了该方法测量范围可达0~40 mS/cm、测量误差控制在±1%,可以作为电导率基准测量方法。

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基于EEMD与AR建模的风电场风速预测

何群,赵文爽,江国乾,谢平

计量学报. 2015, 36(2): 181-186. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2015.02.16

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针对风速时间序列的非平稳性与非线性,提出一种基于集合经验模式分解(EEMD)与AR建模分析的风电场风速集成预测方法。首先运用EEMD对风速序列进行预处理,将其分解为一系列相对平稳的固有模态分量(IMF),突出原始风速序列的局部特征信息;然后利用AR建模对各分量进行预测分析,降低建模难度与预测成本;最后,将各分量的预测结果利用最小二乘法求得权值后进行集成得到风速序列的预测结果。风电场实测数据验证表明,相比单一的AR建模预测和基于EMD的AR集成预测,该方法有效地提高了预测的精度。

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多圈共轴线圈产生错位对激励磁场的影响

刘雪萍,董全林,赵伟霞,张春熹

计量学报. 2015, 36(2): 187-192. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2015.02.17

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研究了多圈共轴线圈产生错位情况下其在空间激励磁场的分布变化,用最基本的毕奥-萨伐尔定律和叠加定理推算出磁场公式,并借助MATLAB软件计算出磁感应强度变化的数值解,绘制出线圈轴上和中心平面上的磁场变化分布图等。由此判断出磁感应线圈缠绕规则性对激励磁场分布的影响,对于一定精度磁场的产生给出合理的理论建议。计算结果表明,线圈偏移量与平均半径比值不大于0.04时,轴上磁感应强度变化在10-11T量级,中心平面上磁场相对变化不超过1%。

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双通道衰减测量系统的串扰分析

高秋来

计量学报. 2015, 36(2): 193-196. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2015.02.18

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通过对双平衡混频器的分析,推导出双通道衰减测量系统串扰的分析模型,并对双通道衰减测量系统进行了泄漏测试,验证了分析结果。基于分析结果,得出本振通道的隔离度应不小于120 dB的设计,以使在100 dB量程,串扰影响不大于0.01 dB。串扰分析模型对毫米波双通道衰减测量系统的设计以及不确定度评定具有一定的参考价值。

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基于粒子群的神经网络测试生成算法

杨慎涛,刘文波

计量学报. 2015, 36(2): 197-201. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2015.02.19

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随着集成电路的规模和复杂度的不断提高,高效地生成测试矢量已成为数字电路板故障检测的关键所在。在对测试向量自动生成问题分析的基础上,利用神经网络对被测电路进行数学建模,将测试矢量生成转化为数学问题,提出了一种高效求解该问题的粒子群优化算法。用VC++对所提出的方法进行编程实现,并对ISCAS’85国际标准电路中的一些电路进行了实验。实验数据表明,故障覆盖率达到了100%,对于小规模电路单故障的测试时间与有关文献相比减少了13%,规模相对较大的电路的测试时间减少了61%,而且电路规模越大,时间的减少就越明显。

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一种改进混沌粒子群优化的节点定位算法

郭瑞,王璇,林思建,翟雅堃

计量学报. 2015, 36(2): 202-206. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2015.02.20

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为提高无线传感器网络节点粒子群优化定位算法的收敛速度与定位精度,将混沌变异引入到算法中,加强算法的局部搜索能力,并通过改进粒子群优化算法中惯性权重的设置,提高定位速度和定位精度。仿真结果表明,该算法性能稳定,具有较快定位速度和较高定位精度,是一种可行的无线传感器网络节点定位的解决方案。

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方波和非对称双值噪声作用下的熵随机共振研究

赵欣,欧剑

计量学报. 2015, 36(2): 207-211. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2015.02.21

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研究了在非对称双值噪声、白噪声和方波共同作用下受限系统中的熵随机共振现象。在绝热近似条件下,推导出了输出信噪比的表达式。分析表明,信噪比是非对称双值噪声的强度与非对称参数、白噪声强度,以及方波信号幅度的非单调函数。另外,信噪比随受限结构参数的变化而非单调变化。讨论了双值噪声的相关率对SNR的影响。

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一种低信噪比正弦信号高精度频率测量方法

谭超,邾玢鑫

计量学报. 2015, 36(2): 212-215. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2015.02.22

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在研究噪声对低信噪比正弦信号频率测量的影响、分析触发误差对多周期同步频率测量影响的基础上,提出了一种多-多周期同步频率测量方法,推导了频率测量计算公式和误差计算公式,并对两种测频方法的触发误差做了对比分析;最后给出了用STM32单片机实现多-多周期同步频率测量的方法。实验表明:该方法能有效压制噪声,提高低信噪比正弦信号频率测量精度。

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双真空主动型氢脉泽实验研究

王文明,陈翔,张为群,蔡勇,杨浩

计量学报. 2015, 36(2): 216-220. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2015.02.23

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介绍了一种为实现主动型氢脉泽小型化而设计的双真空结构氢脉泽的最新研究进展,并将其与上海天文台SOHM-4型主动型氢原子钟进行了比较。其物理尺寸和重量较原来有较大幅度减小,磁灵敏度和温度灵敏度指标均有所提高,长期稳定度和日漂移率优于预期。

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基于均力结构60MN叠加式力值传递系统

池辉

计量学报. 2015, 36(2): 221-224. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2015.02.24

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针对60MN力标准机开展国际力值比对的需求,提出了一种带均力结构的叠加式力值传递系统。采用理论和数值模拟的方法分析了力值传递系统中的侧向力分布及均力结构对侧向力的影响,并通过实验进行了验证。结果表明,均力结构不但能减小传递到每个子传感器上的侧向力,而且能将侧向力较均匀地分配到各子传感器上,减小旋转效应对系统的影响。采用均力结构的力值传递系统能满足国际大力值比对与量值溯源的计量性能要求。

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2015年, 第36卷, 第2期　
刊出日期：2015-03-22

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