2017年, 第38卷, 第1期　
刊出日期：2017-01-22

  

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热学计量
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  近临界区二氧化碳声速的精密测量研究

  郑荣伟,冯晓娟,伍肆,赵欣月,张金涛,宦克为

  计量学报. 2017, 38(1): 1-6. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2017.01.01

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  基于圆柱声学共鸣法原理,开展了303.10～303.18 K,压力从3.855 MPa至7.534 MPa的近临界区CO2测量研究。二氧化碳声速测量的相对标准不确定度结果为:当压力低于7.1 MPa时为0.035%,当压力高于7.3 MPa时为0.15%。与CO2国际标准状态方程计算得到的声速相对偏差分布在0.005%～-0.4%范围。所获得的测量结果可为CO2国际标准状态方程的改进提供重要数据来源,建立的实验系统和方法可用于更宽广温区CO2及其他工质的声速精密测量研究。
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  城市区域碳排放测量反演研究国际进展

  胡鹤鸣,王池,张金涛

  计量学报. 2017, 38(1): 7-12. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2017.01.02

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  城市聚集了世界50%的人口和70%以上的碳排放,然而,每个城市的碳排放不确定度很大,50%～100%的数据误差是很常见的。对温室气体浓度的时空分布特征及碳排放测量反演的基本思路进行了介绍。目前美国国家标准与技术研究院（NIST）正在资助开展若干个城市/城市群碳排放测量试点项目,利用自上而下的方法,基于温室气体浓度测量和精确的城市尺度大气输移扩散模式,反演推算城市区域的碳排放通量。对NIST正在开展的研究进行了综述,并对中国计量科学研究院未来在该领域的工作进行了展望。
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  1.6微米附近氮气展宽的一氧化碳分子线形的研究

  赵欣月,林鸿,杨雷,钱进,李辉,张金涛

  计量学报. 2017, 38(1): 13-18. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2017.01.03

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  基于稳频的光腔衰荡光谱法是近年来发展的一种具有高灵敏度和准确性的测量痕量成分的方法,分子线形是影响光谱法测量成分的关键因素。利用基于稳频的光腔衰荡装置测量了一氧化碳R12(3←0)分子光谱,6种常用的分子线形被用来研究分子吸收光谱参数间的关系,包含压力相关的展宽、吸收峰面积和碰撞变窄效应,以及速度变化压窄和速度相依赖弛豫速率变窄效应的相关联等。研究结果表明pCqSDNGP线形能满足描述CO分子线形的需要。
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  准绝热法微型镓固定点相变特性研究

  徐春媛,夏蔡娟,郝小鹏,孙建平,文平,宋健,原遵东

  计量学报. 2017, 38(1): 19-22. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2017.01.04

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  介绍了可用于原位校准的微型镓相变固定点形成过程,准绝热测试系统的结构和工作原理,测量了微型镓相变固定点在准绝热测试系统中的相变特性。实验结果表明微型相变镓固定点的相变温度与加热功率之间存在强线性关系,其线性拟合因子R2为0.995 7,并且随着功率越降低,其相变熔化温度越接近镓固定点的标准值。在相同的准绝热复现条件下,其相变温度的复现性优于2 mK。
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  基于红外热图像的沥青路面温度离析区域检测方法

  张玉存,侯新玉

  计量学报. 2017, 38(1): 23-27. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2017.01.05

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  提出一种基于红外热图像的沥青路面温度离析区域检测方法。将红外热图像中沥青路面的温度和改进后的灰度图像边缘分割模型相结合,建立了沥青路面温度离析区域的检测模型,利用对偶法对模型中的参数进行求解,将BP神经网络优化和最小二乘拟合相结合,确立了红外热图像中沥青路面温度和模型中灰度之间的关系,实现了沥青路面温度离析区域的检测。最后通过仿真实验验证了提出方法的可行性,为道路工程建设以及科研等领域的红外热图像的处理提供了理论依据。
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  基于热成像的材料热扩散率测量方法研究

  厉阳,侯德鑫,叶树亮

  计量学报. 2017, 38(1): 28-33. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2017.01.06

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  将一种基于热成像的薄片材料热扩散率测量方法的理论模型由二维拓展到三维,以适用于更大厚度材料的热扩散率测量。指出该方法适用的特征条件为:Z向空间导数值与材料表面和周围环境的温度差值为线性关系。仿真分析了传热距离与激励时间对特征条件的影响以及相关的信噪比问题,并在304不锈钢材料实测实验中依照仿真分析设置传热距离和激励时间以满足特征条件,结果显示厚度为1 mm和2 mm的不锈钢材料测量偏差均在3.0%以内,厚度为5 mm的不锈钢材料测量的偏差为4.1%,从而扩大了该测量方法的适用范围。
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  空气焓值法测量全年能源消耗效率不确定度评定方法研究

  杭晨哲,徐定华,马国远,张海云,滕俊恒

  计量学报. 2017, 38(1): 34-39. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2017.01.07

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  以焓值法的直接测试量表征的制冷量和制热量计算公式作为基础数学模型,采用GUM法和蒙特卡洛法相结合的方法来评定全年能源消耗效率(APF)的不确定度。由于焓值法数学模型呈现出明显的非线性,首先使用蒙特卡洛法来验证额定制冷量和额定制热量GUM法评定结果, 验证结果显示2种方法偏差不超过2‰。然后,给出了5个工况下换热量的不确定度评定结果,以此作为APF蒙特卡洛模拟的输入量,并给出了自适应蒙特卡洛法评定APF不确定度模拟流程,得到某空调的APF扩展不确定度评定结果为0.09 kW·h/(kW·h)（k=2）。
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  关于固定发射率工作用辐射温度计校准方法的研究

  余时帆,崔超,王晓,熊玉亭,沈才忠

  计量学报. 2017, 38(1): 40-42. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2017.01.08

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  讨论分析了用于校准固定发射率工作用辐射温度计的原理。在校准中,应用辐射面源是必要的,其发射率应与温度计的固定发射率一致,以保证温度量值传递的准确性,并分析了由于两个发射率的不一致而带来的温度误差,给出了在不同温度下由发射率偏离而引起的温度误差计算式。在发射率为0.95、温度为700 K的情况下,最大误差可以达到15 K。如果实际测量对象的发射率与温度计的固定发射率相同,则可以直接测量出被测对象的真实温度。
几何量计量
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  用于音叉式原子力显微镜的探针制备

  汪雅丽,熊艳艳,高思田,周砚江,施玉书

  计量学报. 2017, 38(1): 43-46. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2017.01.09

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  建立了一种电化学腐蚀法钨探针制备系统,通过对电化学腐蚀过程中微弱电流信号的实时检测,实现对腐蚀电路快速通断的自动控制,断电时间0.3 ms。该系统制备出了具有与理想轮廓一致的指数形探针。分析了电解电压、电解液浓度与腐蚀电流的关系,得出腐蚀最佳参数。将石英音叉与钨探针粘接构成原子力显微镜测头,完成了调幅模式下的力曲线测试。实验结果表明:制作的钨探针满足原子力显微镜测头性能要求,音叉信号稳定,能识别10 nm的运动变化,为研制高性能音叉式原子力显微镜提供了实验技术基础。
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  微纳坐标测量机间接校准方法的探究

  施玉书,高思田,宋小平,郭鑫,陈思文,皮磊,李伟,李琪,李适,王兴旺

  计量学报. 2017, 38(1): 47-50. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2017.01.10

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  针对微纳坐标测量机的高精度性能指标无法精确校准的问题,提出了一种间接校准的方案。使用量块及标准球板校准微纳坐标测量机的尺寸测量示值误差,用标准球校准仪器的探测误差。并对中国计量科学研究院的微纳坐标测量机进行了校准实验,实验结果表明,该仪器的尺寸测量示值误小于0.2 μm,探测误差仅为0.125 μm,校准结果均优于仪器的最大允许误差,验证了校准方案的合理可行性。
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  CMM在产品检验中的不确定度分析与合格性判定

  陈晓怀,姜瑞,王汉斌,徐磊,程银宝,程真英

  计量学报. 2017, 38(1): 51-55. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2017.01.11

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  采用测量系统分析方法,基于量值特性指标对三坐标测量机在产品检验中的不确定度进行评定。以测量不确定度作为产品检验的质量指标,结合产品设计精度,建立产品合格判定的误判率与产品设计公差、产品检验结果估计值和不确定度的数学模型。通过三坐标测量机对零件进行产品检验实验,对测量系统的量值特性给出合理评价,在产品检验不确定度评定基础上对产品的合格性做出判定,并计算可能存在的误判率,以验证理论方法的可行性与可操作性。
光学计量
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  基于色调单维度的相关色温计算

  张航,潘浩,徐军,喻玺,吴梦荧,刘超,周海波

  计量学报. 2017, 38(1): 56-59. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2017.01.12

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  在考察现有相关色温的定义及在CIE1960UCS、CIE1976UCS和CIE1976LAB 3种不同均匀色品图中计算值的不一致性基础上,提出了一种基于色调维度来规范计算相关色温的方法。该方法借助孟塞尔表色系统,建立色温与色调的对应关系,忽略饱和度对色温的影响,重构了3个色品图的等色温线。通过与传统相关色温计算方法比较,该方法具有物理意义更明确、在不同色品图中的计算结果一致性更好的优点。
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  基于MWF和GF的复杂光照下人脸识别研究

  程淑红,刘洁

  计量学报. 2017, 38(1): 60-64. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2017.01.13

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  针对复杂光照变化影响人脸识别准确性的问题,提出了一种基于多尺度韦伯脸和梯度脸相结合的复杂光照下人脸识别方法。首先定义了能够有效描述人脸纹理结构的多尺度韦伯脸,一定程度上减弱了不同光照条件的影响;其次融合多尺度韦伯脸和梯度脸提取人脸光照不变量;最后利用SVM多类分类算法实现人脸识别。使用CMU PIE与Yale B人脸库进行验证,结果表明:提出的算法能够有效消除复杂光照变化对人脸识别的影响,即在光照极差情况下,单样本图像作为训练图像也可以有很好的识别效果,且识别率显著高于韦伯脸、多尺度韦伯脸和梯度脸。
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  基于深度信念网络的非限制性人脸识别算法研究

  赵一中,刘文波

  计量学报. 2017, 38(1): 65-68. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2017.01.14

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  针对非限制性条件下的人脸识别存在自由度高、干扰因素复杂等技术难点,引入深度学习理论,提出了一种基于深度信念网络(DBNs)的非限制性人脸识别算法模型。基于相对熵稀疏性限制和dropout机制等方法,设计了优化算法。针对实际使用场合中样本量不足的问题,提出了一种混合DBNs模型,该模型采用CNNs深度卷积网络生成训练DBNs所需的模拟样本。标准人脸库下的实验结果表明,DBNs模型的平均识别率为97.0%,混合DBNs模型的平均识别率为90.3%,满足实际使用需求。
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  基于混合采样的压缩感知重构算法

  张淑清,胡永涛,王世豪,籍冰朔,姜万录

  计量学报. 2017, 38(1): 69-72. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2017.01.15

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  为了提高图像的重构质量和缩短重构时间,同时保持较高的压缩比,提出了一种基于混合采样的压缩感知重构算法。将图像划分为感兴趣区域和非感兴趣区域,对感兴趣区域采用恢复质量较好的正交匹配追踪算法,对非感兴趣区域采用恢复时间较短的分段正交匹配追踪算法。感兴趣区域图像中除感兴趣区域外,其他部分灰度置零以增加采样率和图像稀疏度。实验表明,该方法可以较好恢复图像感兴趣的区域,并保持较高压缩比。
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  基于局部纹理特性和图像分割的分步立体匹配

  陈华,张志娟,刘刚,胡春海,王书涛

  计量学报. 2017, 38(1): 73-77. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2017.01.16

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  为解决立体匹配难以兼顾精度和速度的问题,提出一种分步立体匹配方法。根据局部纹理特性对图像对进行灰度变换;然后利用均值漂移算法分割参考图像,以任意大小和形状的分割区域为支持窗口进行初次匹配,形成基于色彩分割的视差约束;再以固定窗口为支持窗口进行二次匹配,获得初始视差图;最后通过可信度分类优化初始视差。实验结果表明所提出的算法兼有较高的匹配速度和精度。
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  基于多特征发现的生理切片骨小梁识别技术研究

  叶含笑,金红婷,袁昕,应航

  计量学报. 2017, 38(1): 78-81. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2017.01.17

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  目标区域计算机自动识别是骨组织形态计量学的发展趋势。研究图像多特征信息,识别苏木素尹红染色病理切片中的骨小梁。分析骨组织病理切片HSL颜色空间通道的直方图特征,进行基于颜色通道的阈值分割,采用Lazy Snapping算法获得骨小梁深层次特征信息,改进扫描种子填充算法,使其融合目标区域多特征信息。实验结果表明改进的扫描种子填充算法将复杂图像骨小梁提取时间从常规软件的10多分钟提速到257ms。改进的扫描线算法,能快速获得稳健的目标区域。
流量计量
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  连续流流态下基于声矢量传感器的引气管路设计

  戴海发,陶建武,虞飞

  计量学报. 2017, 38(1): 82-86. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2017.01.18

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  基于气流速度测量模型,运用流体动力学的知识,建立了在连续流流态下的引气管路的动态响应模型,推导了引气管路的传递函数。通过传递函数,分析了引气管路的动态特性,提出了引气管路的设计准则,并通过Fluent流体实验验证了引气管路的动态响应模型和设计准则。
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  采样器气体流量闭环控制研究

  吴付祥,陈建阁,王静宇

  计量学报. 2017, 38(1): 87-90. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2017.01.19

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  针对传统采样器气体流量采用开环控制,随着抽气泵负载的增加引起气体流量的下降,导致采样气体体积误差偏大的问题,提出了闭环流量控制的气体采样器,并对其进行了研究。利用微型气体质量流量传感器、可调微型气泵及控制器组成了闭环控制系统,并结合带死区的增量PID控制算法和积分累积气体采样的方式,消除了采样流量由于负载的变化而引起的误差。最后通过实验证明了闭环控制的采样器气体流量具有较好的线性度及较高的精度。
无线电、时间频率计量
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  正弦波形参量对A/D有效位数评价的影响

  梁志国

  计量学报. 2017, 38(1): 91-97. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2017.01.20

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  针对ADC动态有效位数评价过程中激励正弦信号参数变化对其影响进行了详细深入的实验研究,发现动态有效位数评价误差最小的条件为:正弦信号峰峰值为最小量化阶梯的奇数倍,直流偏移为最小量化阶梯的整数倍,激励信号相位变化对于动态有效位数误差没有明显影响。直流偏移为最小量化阶梯的整数倍加上半个最小量化阶梯时,给动态有效位数造成的误差最大。研究所得结论可用于动态有效位数评价时的正弦信号参量选取实践中。
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  宽带在片SOLT校准件研制及表征

  刘晨,吴爱华,孙静,梁法国

  计量学报. 2017, 38(1): 98-101. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2017.01.21

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  针对在片S参数校准,设计制作GaAs衬底SOLT校准组件,通过计算方法对校准组件中直通、开路、短路和负载校准件中偏置传输线的时延和损耗进行定义,运用基于NIST multiline TRL校准的测量方法对校准组件中开路校准件电容和短路校准件电感参数进行提取,结合直流电阻测试法测试负载阻值大小,实现对SOLT校准组件的完整表征。最后用自行研制并表征的SOLT校准组件校准在片S参数测试系统,通过测量无源器件验证校准效果,将测量结果与NIST multiline TRL校准后的测量结果比较,在20 GHz内传输幅度最大偏差0.1 dB,传输相位最大偏差3.5°。
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  电磁混响室内的场均匀性与均方根时延展宽波动性研究

  郭晓涛,何昭,黄见明,周鑫,王少华

  计量学报. 2017, 38(1): 102-105. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2017.01.22

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  在评定电磁混响室内的场均匀性基础上,进一步测试了机械搅拌桨的扰动以及不同接收天线位置对所模拟复杂无线信道的均方根时延展宽波动性的影响。证明了该新建电磁混响室的场均匀性指标优于2.5 dB,且定量评价了均方根时延展宽波动范围。对两类指标差异性的分析则进一步明确了场均匀性与均方根时延展宽波动性在不同应用中的作用。
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  汽车防撞雷达多目标识别测量算法研究

  张鉴,童睿,周道逵,杨文华,黄正峰,戚昊琛

  计量学报. 2017, 38(1): 106-111. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2017.01.23

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  针对目前汽车防撞系统中常用的调频连续波测距雷达对多目标识别的不足,基于频移键控雷达的联合作用,提出一种新型的测量方法,该算法采用一种类梯形调频波形,利用调制频率的周期性变化特征分别对单目标和多目标实现有效检测,使雷达不仅可测量单目标在不同运动状态下的距离和速度,同时也可识别多目标,并对其完成测距与测速。利用Matlab对所提出的算法进行了仿真与验证,表明该算法不仅能准确捕捉所探测目标,并且在测量中有着较高的精度,适用于毫米波汽车防撞雷达在行驶中的目标测量。
力学计量
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  基于AMD和自适应随机共振的旋转机械故障诊断方法研究

  时培明,苏翠娇,赵娜,韩东颖,田广军

  计量学报. 2017, 38(1): 112-116. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2017.01.24

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  针对强噪声背景下信噪比较低的旋转机械故障诊断问题,提出一种基于解析模态分解(AMD)和随机共振的旋转机械故障诊断方法。若信号的频率成分已知,AMD方法能将多频率成分的信号分解为单频率信号。对于可预知故障特征频率的旋转机械故障诊断,首先利用AMD方法提取振动信号中故障特征频率所在频段的信号,并对每个提取出的信号添加强度较低的噪声;然后利用粒子群算法优化的双稳随机共振对含噪信号进行处理来加强信号;最后求该信号的频谱,若频谱中含有故障特征频率,则说明振动信号中存在该故障。通过对滚动轴承故障信号特征的提取证明了该方法有良好的效果。
电离辐射、标准物质与生物计量
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  2πα、2πβ粒子发射率现场校准装置的建立

  李泽西,贺海江,梁珺成,单健,甘亚洲,杨志杰,刘皓然,张明

  计量学报. 2017, 38(1): 117-122. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2017.01.25

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  基于大面积无窗流气正比计数器和多道能谱测量单元,建立了2πα、2πβ粒子发射率现场校准装置。性能测试结果表明:该装置对α平面源的坪区为700～1 500V,坪长为800V,坪斜为0.25%／100V;对β平面源的坪区为1650～2050V,坪长为400V,坪斜为0.44%／100V。使用该装置测量2πα、2πβ粒子发射率基准装置定值的标准平面源,经各项修正后,结果与基准测量结果在不确定度范围内一致。在现场校准了一批α、β标准平面源,校准结果与上一校准周期的结果在不确定度范围内一致,验证了该装置作为现场测量标准装置实现粒子发射率量值现场传递的可行性。
计量学总论、不确定度
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  基于贝叶斯信息融合的测量不确定度评定与实时更新

  姜瑞,陈晓怀,王汉斌,肖颖,徐磊,程银宝,程真英

  计量学报. 2017, 38(1): 123-126. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2017.01.26

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  基于贝叶斯信息融合与统计推断原理,建立不确定度动态评定模型,对测量不确定度进行实时更新。引入最大熵原理和爬山搜索优化算法,确定先验分布概率密度函数及样本信息似然函数,结合贝叶斯公式求出后验分布概率密度函数,实现不确定度的优化估计。仿真及实例分析表明,基于贝叶斯和最大熵方法评定及更新的测量不确定度更加接近理论值。
力学计量
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  CCM.G-K2国际比对和NIM-3A型绝对重力仪

  吴书清,李春剑,徐进义,粟多武,冯金扬,吉望西

  计量学报. 2017, 38(1): 127-128. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2017.01.27

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  基于激光干涉法的自由落体原理,中国计量科学研究院研制了最新的NIM-3A型绝对重力仪。该仪器参加了第9届全球绝对重力仪国际比对CCM.G-K2,根据公布的国际比对结果,NIM-3A型绝对重力仪的测量结果与参比各仪器的测量结果达到了等效一致,测量结果的合成标准不确定度为5.3 μGal。