2015年, 第36卷, 第3期　
刊出日期：2015-05-22

  

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  工业CT长度测量误差校准的探索研究

  宋旭,施玉书,宋小平,李东升,陈思文,李适,高思田

  计量学报. 2015, 36(3): 225-228. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2015.03.01

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  针对工业CT在尺寸测量领域难以溯源的问题,对工业CT长度测量误差的校准方法进行了探索研究。工业CT的长度测量误差分为球心距误差和端面距误差两类。对于球心距误差,研制出一种小森林球标准器,并使用微纳坐标测量机对其进行了校准。该标准器用于型号为Metrotom 1500的工业CT的校准时,球心距误差小于±2 μm,且小于仪器的最大允许误差。对于端面距误差,分别选用常见的金属量块和陶瓷量块作为尺寸实物标准器进行了探索实验,测得端面距误差超出了仪器的最大允许误差。实验结果表明,使用球心距和端面距校准得到的工业CT的长度测量误差差异很大,并且对于同一长度,端面距误差远大于球心距误差。
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  基于曲率弦高法的海量测量数据精简

  吴凤和,王鑫,孙迎兵,王军

  计量学报. 2015, 36(3): 229-233. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2015.03.02

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  针对视觉测量的点云数据过大而不利于计算和重构的问题,在分析视觉测量点云数据特征的基础上,将曲率原则和弦高法相结合,提出基于曲率弦高法的海量测量数据精简方法。该方法在考虑曲线曲率变化的基础上构建弦高函数,并通过迭代得到各测点变化的弦高值,再根据弦高法的数据精简原则确定需要保留的测量点。仿真实验表明,该方法在平均误差小于0.2 mm时,精简率为89.8%,能够有效地对海量点云数据进行精简,并实现精简后测点按曲面曲率的合理分布。
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  基于激光自混合干涉的轧辊磨损在线检测方法

  张玉燕,闫美素,周航,吕坤坤

  计量学报. 2015, 36(3): 234-237. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2015.03.03

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  提出了一种非接触式轧辊磨损在线检测的方法。研究了轧辊磨损量在线检测的原理及方案,利用激光自混合干涉位移传感器进行多点测量,将轧辊磨损量转化为微位移量进行检测,从而得到磨损量。信号处理中基于相位展开原理进行自混合干涉相位提取,重建外腔物体运动信息,并利用插值法降低了辊身振动和随机噪声的影响,提高了系统测量分辨率与精度。实验结果表明,该方法的测量分辨力可达到几十微米。
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  印刷电路板外观检测中光电图像的色差矫正方法

  张静,叶玉堂,谢煜,常永鑫,刘霖,刘娟秀,罗颖,叶溯

  计量学报. 2015, 36(3): 238-241. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2015.03.04

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  针对印刷电路板产品在检测中受制作工艺和照明设备的影响,分析其产生色彩偏差的基本原理,提出板内和板间色差矫正的新算法,分析了照明模型得到亮度变换函数对板间色差进行矫正,重点采用LAB色彩模型中的亮度通道,利用亮度积累直方图计算映射函数去均衡板内的色差。实验表明,该算法矫正了印刷电路板在检测预处理阶段出现的板内和板间的色彩偏差,提高自动光学检测的检测精度和效率,在光电图像的测量领域具有广泛的应用前景。
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  基于多向投影新方法的捆钞印章个数统计

  宋昀岑,陈镇龙,罗颖,刘霖,叶玉堂,陈伟,刘少荘

  计量学报. 2015, 36(3): 242-246. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2015.03.05

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  提出了一种快速自动统计印章个数的多向投影新方法。该方法基于图像处理理论,将采集到的捆钞图像从RGB空间转为LUV空间,然后通过聚类分析算法,得到捆钞的二值化图像,再利用多向投影的思路,依次在垂直和水平方向投影变换,完成印章个数的统计。理论分析及实验结果表明,该方法可以有效去除背景噪声的影响,不依赖于印章印迹的好坏,提高了印章个数自动统计的效率和准确率。
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  工作用辐射温度计检定中若干技术问题的研究

  章龙飞,孙坚,李文军,李希明,顾喆涵

  计量学报. 2015, 36(3): 247-250. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2015.03.06

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  针对辐射温度计检定中的有关测量距离、瞄准方法和附加光阑等技术问题进行了讨论。根据检定温度不同,提出了利用测量信号的最大化和最小化原理来确定最佳测量距离的方法。对瞄准腔底和瞄准腔口两种瞄准方法进行了比较与分析,得出瞄准腔底的方法具有更大的可靠性和准确性。此外,针对辐射源尺寸效应（SSE）,给出了由SSE而产生的温度修正公式。
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  汽轮机热耗率多模型建模方法研究

  牛培峰,刘超,李国强,马云飞,陈贵林,张先臣

  计量学报. 2015, 36(3): 251-255. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2015.03.07

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  针对汽轮机热耗率难以准确计算的问题,提出了核模糊c均值与混合蛙跳算法优化最小二乘支持向量机(LS-SVM)的汽轮机热耗率多模型建模方法,用来计算不同工况下的热耗率。该方法利用核模糊c均值算法对热耗率数据聚类,采用5折交叉验证平均误差作为LS-SVM参数选择的适应度值,利用混合蛙跳算法优化参数并建立局部模型,采用开关切换得到模型输出,以此实现热耗率的多模型建模。与单一的LS-SVM模型和BP网络热耗率预测模型比较,结果表明该多模型方法有更高的预测精确和更好的泛化能力,能更准确地计算汽轮机热耗率。
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  超微量液体容积双波长参比测量方法研究

  王金涛,陈超云,李志昊,佟林, 刘子勇,张珑, 罗志东

  计量学报. 2015, 36(3): 256-259. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2015.03.08

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  为克服静力称重法受蒸发量影响大的不足,同时适应在线测量的需要,基于Lambert-Beer定律,研究了520nm和730nm双波长超微液体容量光度吸收测量法,通过稀溶液浓度与吸光度之间的线性关系可以计算出待测超微量液体容积。设计了双波长参比光度吸收法的测量系统,采用与静力称重测量系统比对试验的方式对这种方法进行了验证,1μL和5μL微量液体试验数据表明:双波长参比光度吸收法和静力称重法测量结果具有良好的一致性,均符合ISO 8655的技术要求。与静力称重法方法相比,双波长参比光度吸收法对测量环境要求低,易于实现在线测量,而且可以有效减少液体蒸发对测量结果的影响。
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  3种亚像素位移测量算法的比较研究

  资新运,耿帅,赵姝帆,夏军剑,舒放

  计量学报. 2015, 36(3): 260-267. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2015.03.09

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  梯度法、曲面拟合法和N-R法是数字散斑相关方法中提高位移测量精度的3种主要亚像素位移算法。研究了3种算法的原理并进行了数值模拟仿真。首先使用计算机模拟生成一系列位移为0.01 pixel的散斑图,并在生成的图像中添加方差不同的高斯噪声,对3种算法在噪声条件下的精度进行比较,结果显示在精度要求为0.01 pixel时,梯度法的噪声方差上限为0.006,N-R法的噪声方差上限为0.000 5,而曲面拟合法的计算精度具有较大不确定性,无法保证精度,梯度法更适用于工程应用。
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  基于切削声发射信号测量的刀具磨损状态判别

  朱坚民,战汉,张统超,王健

  计量学报. 2015, 36(3): 268-272. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2015.03.10

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  针对刀具磨损状态判别方法在变化的加工条件下判别正确率低的问题,通过实时采集刀具的切削声发射信号,提出了一种自适应获取声发射信号中刀具磨损状态特征的方法和基于磨损状态特征数据序列之间灰色关联分析结果的刀具磨损状态判别方法。以4把WNMG080408-TM T9125型号车刀在ZCK20数控车床上进行了车刀的切削磨损实验和磨损状态判别,实验结果表明:该方法能够自适应获取车刀的磨损状态特征,车刀的磨损状态判别结果与实际相符,具有较高的判别正确率。
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  基于测量噪声确定传感器动态补偿的理想指标

  吴义平,徐科军,杨双龙

  计量学报. 2015, 36(3): 273-278. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2015.03.11

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  测量噪声是影响传感器动态补偿效果的主要因素,对在噪声环境下传感器动态补偿所能达到的理想效果进行了研究。提出根据测量噪声确定传感器动态补偿后理想工作带宽的方法,使用该理想带宽可进一步确定补偿后时域性能指标中调节时间与超调量的理想值。将该方法应用于应变天平的动态校准实验,验证了其有效性。进而采用该方法评定应变天平经动态补偿后能够满足飞行器舱门风洞动态试验的要求,表明该方法可用于确定传感器动态补偿后是否适用于动态试验。
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  基于残余动量的两连杆柔性臂驱动器故障检测

  邵丹璐,王斌锐,金英连

  计量学报. 2015, 36(3): 279-283. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2015.03.12

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  综合考虑柔性臂质量与末端负载质量,采用Largrange方程和假设模态法,建立两连杆柔性臂动力学方程。基于动量导数,设计了残余动量算子。利用Matlab/Simulink中的弹性铰链搭建了柔性臂仿真平台;对驱动器无故障、单个故障及多个故障进行了仿真,对比分析了刚性臂和柔性臂相应残余动量的变化曲线。结果表明,残余动量适用于柔性臂;驱动器无故障时,残余动量近似为0;有故障时,残余动量变化曲线能反应出故障时间内驱动器力矩应有的大小和趋势,且对直接驱动连杆的残余动量影响最大。
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  野外低温环境条件下工程结构的单系统双环境测试方法

  张军

  计量学报. 2015, 36(3): 284-288. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2015.03.13

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  采用单系统双环境的测试方法对野外低温环境条件下的工程结构进行力学性能测试。通过加配测试车来构建双环境。试验时采用单一测试系统,其中测试仪器和测试计算机布置于温度比较高的测试车环境内,将能适应低温的传感器直接固定在工程结构本体上的低温环境内,利用专用的信号线实现传感器与测试仪器之间的数据通讯。位移与应变的对比验证性试验说明了该方法是准确和有效的。钢桁桥野外低温环境条件下的结构动应变测试结果表明,单系统双环境的测试方法可有效地进行野外大型结构的低温力学性能测试。
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  基于盲源分离和AR谱估计的旋转机械故障诊断方法

  孟宗,梁智

  计量学报. 2015, 36(3): 289-294. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2015.03.14

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  准确的AR模型能够较好地揭示信号中蕴含的状态特征变化的信息,然而,AR模型对系统的状态变化十分敏感,多个动态变化的源信号的耦合必然会影响其估计结果。基于此,提出了一种基于盲源分离和AR谱估计的旋转机械故障诊断方法。首先,利用盲源分离的方法从混合观测信号中恢复各机械振动源信号;然后,将非平稳性的故障信号通过经验模态分解得到各本征模态函数;最后,对经验模态分解得到的平稳的本征模态函数进行AR谱估计,提取振动信号的故障特征信息。通过仿真研究和实验分析验证了该方法在旋转机械故障诊断中的有效性和可行性。
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  乐甫波的液体粘度传感研究

  王萌阳,陈智军,蒋玲,刘敬勇,童锐

  计量学报. 2015, 36(3): 295-298. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2015.03.15

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  利用部分波理论和边界条件精确推导,对“粘性液体/非压电薄膜/压电基底”3层乐甫波结构建模,分析得出随叉指周期变小,液体粘度灵敏度提高,传播衰减增大;随“薄膜厚度与波长之比”增大,液体的粘度灵敏度随之先减小再增大,液体密度灵敏度几乎为零。优化设计了以36°钽酸锂和SiO₂为基底和薄膜的乐甫波器件,制作并测试实物,实验结果与数值仿真基本一致,表明了理论模型的正确性。
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  精密电阻器热阻分析及测定方法研究

  吴键,李正坤,陈乐,张钟华

  计量学报. 2015, 36(3): 299-303. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2015.03.16

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  提出了一种锰铜丝精密电阻的热阻测定新方法,推导出适用于锰铜丝精密电阻的热阻计算公式。通过建立电阻温度特性及负载效应的测试平台,解释了测试得到的锰铜丝零负载效应点现象。实验得到的零负载效应温度点重复性测试结果均达到10-8量级。将已知零负载效应点的锰铜丝精密电阻作为参考电阻,可以对其他电阻进行额定功率下负载效应的准确测试。
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  钢丝绳缺陷的微磁无损检测技术研究

  史荣,魏英杰,王劲东

  计量学报. 2015, 36(3): 303-308. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2015.03.17

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  为了探讨微磁检测技术在钢丝绳无损探伤领域的应用,采用有限元法,分析了无外加磁场激励状态下利用钢丝绳自身剩余磁场实现断丝缺陷检测的可行性。计算了钢丝绳缺陷处及周围空气中的漏磁场强度、分布规律及可测性;论述了地磁场的影响,为微磁检测技术提供了理论依据。通过对钢丝绳微磁检测方法的实验研究,得出了不同断丝状态下漏磁场的检测结果及变化规律。给出了钢丝绳金属截面损失与检测系统输出量的函数关系,验证了微磁无损探伤技术的可行性与可靠性。
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  一种基于二次曲线拟合的冲击峰值计算方法

  梁志国,李新良,朱振宇

  计量学报. 2015, 36(3): 309-313. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2015.03.18

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  针对半正弦冲击波形峰值的计算,提出了二次曲线拟合算法。通过截取部分峰值波形拟合计算获得峰值,有简捷、收敛的特点,并可通过拟合残差有效值判定拟合效果的优劣。该方法直接使用原始数据计算,无须滤波,可获得更加客观准确的结果。通过校准实验波形计算并与以往方法比较,验证了该方法的有效性和可行性。
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  为检测微弱周期信号对二次采样随机共振相关参数的研究

  郑堂,李世平,程双江,邬肖敏

  计量学报. 2015, 36(3): 313-317. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2015.03.19

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  分析了二次采样随机共振中涉及到的重要参数采样频率和二次采样频率,结合理论推导与仿真,得出了这两个参数对系统输出效果的具体影响,同时分析了造成这些影响的原因,提出了这两个参数选取的方法,为更好地应用二次采样随机共振检测微弱周期信号提供了依据。
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  基于TEM小室的探头校准系统不确定度评定

  刘潇,李渤,谢鸣

  计量学报. 2015, 36(3): 318-323. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2015.03.20

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  TEM小室是一个常用的电磁场发生装置,使用TEM小室组建场强探头校准系统,可以对射频电磁场探头进行校准。针对一套300 kHz～100 MHz频段的场强探头校准系统进行分析,以磁场探头为例,给出该频段范围内5个频点校准的不确定度评定结果。该不确定度分析过程考虑了TEM小室内空间波阻抗,以及探头与小室内标准场之间的相互作用等,对于分析电磁场探头的校准过程具有参考意义。
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  超导稳频振荡器的研究

  王暖让,年丰,高连山,冯克明

  计量学报. 2015, 36(3): 324-327. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2015.03.21

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  基于理论分析和计算机仿真,得到了超导稳频振荡器的设计方案,主要包括高Q超导腔、低温环境及锁相环电路等组件的设计。通过实验验证,超导腔的Q值达到2×10⁹,低温环境温度达到1.8 K,温度的稳定度优于0.001K。根据实验结果优化设计后进行系统联调,得到了初步实验结果,超导稳频振荡器的1s频率稳定度达到10^-13量级
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  氡子体体积活度的液体闪烁计数方法研究

  杨志杰,李则书,侯胜利,刘皓然,张明,梁珺成

  计量学报. 2015, 36(3): 328-332. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2015.03.22

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  基于液体闪烁计数原理和滤膜采样技术,建立了一种氡（²²²Rn）子体体积活度和α潜能浓度的测量方法。应用该方法对氡室中处于放射性平衡状态的氡子体体积活度进行了取样测量,氡子体α潜能浓度测量结果的扩展不确定度小于1.5%（k=2）;用α能谱法对氡子体液体闪烁计数测量方法进行了旁证,两种方法的测量结果在不确定度范围内一致。
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  维生素K1冻干标准物质的研制

  张晓光,黄挺,张伟,黄亮,全灿,李红梅,杨屹

  计量学报. 2015, 36(3): 333-336. https://doi.org/doi: 10.3969/j.issn.1000-1158.2015.03.23

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  采用二甲基亚砜 (DMSO)作为冻干标准物质的溶剂,以重量法准确配制维生素K1/DMSO溶液,再进行分装、冷冻干燥,经定性分析、定值分析、均匀性检验、稳定性考察和不确定度评定,研制了维生素K₁冻干标准物质。以维生素K₁纯度标准物质溶液为校准品,对得到的冻干物质进行了高效液相色谱法定值分析,冻干标准物质的准确定值结果为0.96 mg/mL, 相对扩展不确定度为7%。建立的维生素K₁冻干标准物质研制方法,对于临床检验中维生素K₁的准确测定和相关疾病的正确诊断治疗以及维生素K₁长期保存具有重要意义。