2020年, 第41卷, 第2期　
刊出日期：2020-02-28

  

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计量学总论
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  SI基本单位量子化重新定义及其意义

  马爱文, 曲兴华

  计量学报. 2020, 41(2): 129-133. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2020.02.01

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  第26届国际计量大会(CGPM 2018)表决通过了国际单位制(SI)中7个基本单位的重新定义,其中千克、安培、开尔文和摩尔的定义基于新的物理概念,米、秒和坎德拉的定义表述进行了重新修订;运用自然法则创建测量规则,自此,新修订后的SI基本单位的定义来自一组定义常数,实现了量子化定义。新SI更具有稳定性和普适性,新SI的实现为各国计量领域将带来机遇与挑战。
几何量计量
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  CMM形状测量任务的不确定度分析与评定

  程银宝,陈晓怀,王中宇,王汉斌,李红莉,李亚茹

  计量学报. 2020, 41(2): 134-138. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2020.02.02

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  研究了坐标测量机(CMM)形状测量任务的不确定度评定问题,实现了CMM形状测量的不确定度快速、可靠地评定。给出了测量不确定度评定与表示指南(GUM)和蒙特卡洛随机抽样两种不确定度合成方法,平面度测量实验验证了不确定度评定方法的可行性,实验结果表明:GUM确定的不确定度精度意义不可靠,扩展不确定度相对于实际情况扩大了11.1%; 解决CMM形状测量任务的不确定度评定问题,具有较强的典型性和代表性,可有效地应用于解决其他精密仪器的不确定度评定问题。
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  漆包线线径在线自动检测方法研究

  陈家焱,景利孟,周娟,洪涛

  计量学报. 2020, 41(2): 139-146. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2020.02.03

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  提出一种漆包线线径在线自动检测方法,通过设计基于滑轮组的漆包线减震机构,有效地解决漆包线生产过程中震动幅度过大的问题。首先,对采集到的漆包线原始图像进行中值滤波、固定阈值分割、Sobel边缘检测;然后,进行三次样条插值运算得到亚像素边缘点,采用最小二乘法拟合上下边缘直线;最后,通过分割边缘直线方法计算漆包线线径。现场测试结果表明:应用该方法开发的系统分辨力为0.00018mm,能够满足企业±0.001mm检测精度要求,线径检测结果的测量不确定度为(0.1619±0.0001)mm,置信概率p=0.95,自由度ν=24,重复性检测与第三方检验机构得到的检测结果一致性较好。
光学计量
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  光谱辐射亮度国际比对与结果分析

  代彩红,王彦飞,吴志峰,李玲

  计量学报. 2020, 41(2): 147-152. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2020.02.04

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  基于高温黑体辐射源BB3500M,中国计量科学研究院(NIM)自主研制了第四代光谱辐射亮度国家基准装置,波长范围覆盖220~2550nm,以稳定的钨带灯作为传递标准,改善了测量不确定度。黑体辐射源的温度测量溯源至Pt-C和Re-C固定点黑体,在3021 K采用WC-C固定点黑体进行验证,NIM和全俄光学物理计量院(VNIIOFI)之间的测量偏差小于70 mK。采用新基准装置,NIM参加了光谱辐射亮度国际APMP-PR.S6比对。NIM研制了两套入射光学系统,成像倍率分别为0.58和1.00,立体角为0.006sr和0.008sr,采用两套系统复现光谱辐射亮度量值的差异小于±0.40%。APMP-PR.S6比对结果表明:在紫外、可见和近红外波长范围,NIM与参考值的平均相对偏差分别为0.59%、0.44%和0.34%。全部波长范围的平均相对偏差0.46%。在250nm、400nm、800nm、2500nm波长,光谱辐射亮度的测量标准不确定度分别为0.95%、0.50%、0.41%和0.80%。从而验证了第四代光谱辐射亮度国家基准装置的准确性和可靠性。
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  Richardson-Lucy算法在模糊图像复原中的改进

  张建国,拓洋洋,蒋瑞娇,姚泰安,王彦柱

  计量学报. 2020, 41(2): 153-158. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2020.02.05

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  针对嵌入式系统在采集图像时容易产生模糊图像与Richardson-Lucy复原算法速率较低的问题,提出了Richardson-Lucy结合二维小波变换构建一种微型图像处理模型,并改进了Richardson-Lucy算法来提高模糊图像复原速率,使嵌入式系统对图像处理的速率提高,满足了高实时性要求,处理效果更好,进而达到理想的效果。实验数据证明所设计的复合算法在提高复原速率的同时对图像复原的清晰度有所提升。
热学计量
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  石墨烯及其复合材料导热系数测量的研究进展

  周逸,林鸿,冯晓娟,邱萍,佘世刚,张金涛

  计量学报. 2020, 41(2): 159-169. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2020.02.06

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  石墨烯是当下材料学研究的热点和难点,其优越的导热性能,超越了绝大多数的材料,具有广泛的运用前景。近10年来,石墨烯产业的快速发展对其导热系数准确测量的需求越来越迫切。对石墨烯及其复合材料的定义、制备方法和在散热上的应用进行了综述;介绍了传统的导热系数测量方法,以及适用于石墨烯导热系数测量的激光闪光-拉曼光谱法和电热微桥法,对比了部分文献报道的石墨烯导热系数测量值;对熔融注塑法制备的还原氧化石墨烯和聚丙烯复合材料样品的导热系数和热扩散系数进行了测量,从热扩散系数测量结果发现其导热性能存在严重的各向异性;根据测量研究进展指出当前石墨烯及其复合材料导热系数测量存在的问题,并分析了导致这些问题的原因;最后,对石墨烯及其复合材料导热系数测量的研究进展进行总结和展望。
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  N-甲基吡咯烷酮热管启动性能和等温性能实验研究

  童文雨,张广明,于莉莉,闫小克,张凯

  计量学报. 2020, 41(2): 170-174. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2020.02.07

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  复现锡凝固点的中温热管固定点炉,需要选择合适工质的中温热管。研制了2根以N-甲基吡咯烷酮(NMP)为工质的重力热管(1#,2#),并在同等定温加热条件下对其启动特性和等温特性进行实验研究。结果表明:2#热管启动时间快于1#热管,且启动后稳定性优于1#热管;初步证实NMP热管在170~320℃温度范围内可运行;此外,制作工艺可影响热管的启动特性和等温特性,在相同的运行条件下,热管制作工艺越合理,热管冷凝段上部温度相对越高。
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  标准铂铑10-铂热电偶热电势约束公式探讨

  郑玮,汤磊

  计量学报. 2020, 41(2): 175-178. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2020.02.08

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  铂铑10-铂热电偶可以通过3个固定点的热电势与温度之间的关系反映其特性。在ITPS-68温标中,铂铑10-铂热电偶作为温标内插仪器,其3个固定点热电势必须满足一定的约束公式。介绍了从其约束公式推导出现行检定规程使用的3个不同的温度固定点的新约束公式,以规范标准铂铑10-铂热电偶的热电特性;通过对大量源于中国计量科学研究院热电偶校准实验室的标准热电偶的实际数据的计算,验证了新约束公式的有效性。新公式在锌固定点的不合格检出率从0% 提升到3%左右。
流量计量
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  恒定壁温pVTt标准容器气体质量数值模拟与实验

  刘若璇,朱洺征,沈昱明

  计量学报. 2020, 41(2): 179-184. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2020.02.09

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  以36m³卧式pVTt标准装置为研究对象,采用恒定壁温、恒定流速入口边界条件,对容器中气体进气过程和均匀过程进行了数值模拟与实验;提出了一种新的计算pVTt标准容器内平均温度的算法,即质量平均温度算法。模拟结果显示,在进气后自然对流过程中,容器内气体质量平均温度 随时间呈抛物线状缓慢下降,并趋于壁温;而平均压力则急剧下降,并很快达到均匀。通过数值模拟与实验验证,发现容器中的气体质量与lnT满足线性关系。
力学计量
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  有约束随动系统控制策略研究

  付荣荣,李东玉,田永胜,王涵

  计量学报. 2020, 41(2): 185-189. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2020.02.10

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  提出了一种新的有约束的复杂随动系统——小碗摆球系统,并针对该系统利用达朗伯静力学的方法进行了建模。在讨论了系统能控和能观性的基础上分别采用状态反馈的极点配置法和基于遗传算法的LQR最优控制2种方法进行了实际系统控制效果的实验对比,通过对比可知极点配置的状态反馈控制器具有更好的鲁棒性和瞬态特性,而遗传算法优化的LQR控制具有更好的稳态特性,以及更短的调节时间。同时在参数选择方面相比于极点配置试特征值的方法,遗传算法优化LQR控制控制器更有针对性,便于实际的应用操作。
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  几何重心法亚像素提取算法研究

  徐从裕,高雨婷,徐俊,杨雅茹,胡宗久

  计量学报. 2020, 41(2): 190-197. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2020.02.11

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  研究了一种基于显微图像的几何重心法亚像素提取算法,用于实现超低转速的在线测量。首先根据显微图像法将超低转速的转动测量转换为平动测量; 然后利用提出的几何重心法的亚像素提取算法,解决了目前常用的曲线拟合法和梯度法的亚像素提取时间长、抗图像干扰能力弱的问题。几何重心法的核心是在整像素提取的基础上,在3×3的像素范围内,分别计算参考像素灰度值与提取的整像素灰度之差的指数值,在获取的3点指数值上,利用几何重心法提取出亚像素值。通过光栅基准平台微位移抓拍图像的验证,提出的几何重心法比曲面拟合法、梯度法用时短,平均用时<0.2s,提取的亚像素值的标准差<1/1000像素,满足了超低转速在线测量的基本要求。
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  第10届全球绝对重力仪关键比对相对重力测量

  刘善良,吴书清,冯金扬,王启宇,吉望西,粟多武,李春剑

  计量学报. 2020, 41(2): 198-201. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2020.02.12

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  2017年10月至12月,中国计量科学研究院作为主导实验室,组织全球14个国家的计量院或其指定实验室进行了第10届全球绝对重力仪关键比对(CCM.G-K2.2017)。由于不同类型绝对重力仪参考高度不一样,此次比对相对重力测量主要实现将不同参考高度测得的绝对重力值归算到同一高度进行比较。根据比对初步结果,相对重力测量结果的合成标准不确定度优于4μGal,确保了此次比对最终结果的准确有效。
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  基于完备总体经验模态分解和模糊熵结合的液压泵退化特征提取方法

  姜万录,孔德田,李振宝,佟祥伟,岳文德

  计量学报. 2020, 41(2): 202-209. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2020.02.13

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  针对液压泵振动信号具有非线性、非平稳性,以及信噪比低等特点,提出了基于完备总体经验模态分解和模糊熵结合的液压泵性能退化特征提取方法。首先,使用完备总体经验模态分解方法对液压泵振动信号进行分解,得到若干个固有模态函数分量。其次,求取各个分量与原始信号的相关性,选取相关性较高的前几个分量作为有效分量并求其模糊熵,实现液压泵的退化特征提取,形成特征向量。最后,以液压泵不同退化状态下的实测数据为例,使用基于变量预测模型的模式识别方法对提取的特征向量进行验证。实验结果表明,该液压泵退化特征提取方法具有较高的精度,使退化状态识别的准确率提高到了100%。
声学计量
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  一种计算消声室声压级的新方法

  陈欢,唐求,林海军,谭校明,罗鹏,滕召胜

  计量学报. 2020, 41(2): 210-213. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2020.02.14

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  JJF 1147-2006《消声室和半消声室声学特性校准规范》给出了计算声压级的反平方率法,针对其出现的近场处声压级偏差较大的问题,将空气吸收的衰减部分纳入考虑,提出了一种加入空气吸收衰减因素,选取测量位置为1m处的实际声压级来计算消声室声压级的新方法。通过实验对比,此方法可以很好地改善上述现象,提高了校准精度。
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  基于振动声调制的微裂纹定位成像研究

  凌田昊,郑慧峰,何虹儒,呼刘晨,曹永刚

  计量学报. 2020, 41(2): 214-220. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2020.02.15

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  为了准确识别金属构件中的微裂纹,提出将振动声调制技术和延时叠加算法相结合的定位成像方法。通过基本原理分析,利用有限元软件对含有矩形微裂纹铝板模型进行振动声调制仿真,提取非线性损伤信号将其作为像素特征,使用延时叠加算法进行定位成像,并分析了成像的影响因素。实验中搭建了振动声调制检测系统对铝板里的圆形微裂纹进行定位成像,验证了上述方法的可行性。结果表明,成像结果与铝板上的原裂纹位置基本吻合,说明该定位成像方法能够实现微裂纹的有效定位。
无线电、时间频率计量
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  VOR信号量值溯源技术研究

  何昭,张亦弛,郭晓涛,黄见明,聂梅宁,陶毅

  计量学报. 2020, 41(2): 221-224. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2020.02.16

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  基于相位发生器和调频调幅设备建立了甚高频全向信标(VOR)标准信号发生装置,将VOR相位量值溯源至国家相位基准,解决了传统基于直接数字信号合成方法难以实现量值溯源的问题。对VOR标准信号发生装置的不确定度进行了评定,VOR相位扩展不确定度小于±0.020°(k=2),VOR调幅深度不确定度为±0.2%(k=2)。基于该标准信号发生装置可以对商用VOR信号发生和解调设备提供校准。
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  基于差分进化的中文情感分类集成算法研究

  杨梦月,卫伟,陆慧娟,卢海峰

  计量学报. 2020, 41(2): 225-230. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2020.02.17

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  情感分类是一种从文本中提取情感倾向的文本分类任务。集成学习通过结合几个分类器,在情感分类任务上能够获得比个体分类器更好的分类效果。但是,由于个体分类器在数据集上的表现不同,个体分类器在集成方法中的权重难以确定。针对集成学习中个体分类器的权重优化问题,提出一种基于差分进化优化个体分类器权重的集成分类方法,并将其应用于中文情感分类。以分类准确率为适应度值,通过差分进化算法优化5种个体分类器的权重组合,在3个领域的评论语料集上进行实验。实验结果表明,与一般的集成方法相比,该方法在中文情感分类上有更好的分类效果。
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  基于FCM优化的平面阵列电容成像算法

  温银堂,曹鹏鹏,田洪刚,张玉燕,罗小元

  计量学报. 2020, 41(2): 231-237. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2020.02.18

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  为提高平面阵列电容成像系统的成像精度,提出了一种基于FCM数据优化的成像算法。根据平面阵列电极电容数据的特点,为减小电容测量误差对介电常数的影响,利用FCM算法对测量电容值的不断收敛以实现数据优化的作用,在减弱噪声的同时提高电容值数据的稳定性。在此基础上,对一种隔热材料胶层进行缺陷检测实验,使重建图像的相关系数得到了提高,减小了图像重建误差。实验结果表明:图像重建结果的优化算法可获得更加稳定、有效的电容数据,胶层缺陷图像重建精度具有较大提升。
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  综合多家实验室的原子时标发布系统设计

  朱江淼,王星,高源,王世镖,张菁,赵伟博

  计量学报. 2020, 41(2): 238-242. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2020.02.19

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  综合多家实验室的原子时标发布系统,是根据国内8家守时实验室提供的原子钟数据进行模块化设计而完成的。该系统包括原子钟数据预处理,原子时标计算和原子时标数据发布3个模块;采用MATLAB进行数据处理与时标计算,用GUI进行数据可视化设计;具有算法流程清晰,功能模块简洁,人机交互界面友好等特点。实际数据运行结果表明,系统设计的综合原子时标与UTC的时间偏差优于±10ns,数据发布内容可满足国内相关领域科研的需求。
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  脉冲星时间开环驾驭原子钟的计量技术标准化探讨

  董江

  计量学报. 2020, 41(2): 243-249. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2020.02.20

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  欧洲开始了脉冲星时间驯服原子钟的项目计划,他们和国内一些团队都是基于传统折叠模式的脉冲星到达时间数据单元和脉冲星星历预报,进行开环的钟驾驭算法研究。结合计量学的特点和技术要求,提出了不同的技术实现方案。该方案能解决传统脉冲星观测的自回归和吸收效应等问题,并且全部观测的测量参数可溯源,为脉冲星时间闭环驾驭原子钟提供了可行性。
电离辐射、标准物质与生物计量
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  标准测氡仪的量值溯源方法研究

  闫钇帆,梁珺成,杨志杰,王仁波

  计量学报. 2020, 41(2): 250-256. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2020.02.21

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  研究了利用氡活度绝对测量装置制备高准确度标准氡源的方法,得到了活度扩展不确定度为0.8%(k=2)的量传用氡源。依据计算标准氡体积活度的基本原理,对用于氡源活度量传所配套的小氡室的有效体积进行了校准,其有效体积的扩展不确定度为0.46%(k=2),对一般氡标准装置(标准氡室)所用的参考仪器(AlphaGUARD型标准测氡仪)进行校准,得到其平均体积活度响应为1.01,体积活度响应的扩展不确定度为3.2%(k=2)。
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  高能X射线下水等效材料对水的等效性研究

  王志鹏,邢书明,王坤,金孙均,范富有,刘福斌

  计量学报. 2020, 41(2): 257-262. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2020.02.22

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  针对水等效材料校准医用加速器中存在的问题,通过对比法测量水体模和3种水等效材料校准医用加速器的剂量学差异,分别给出PTW 30013和IBA FC65-G两种类型探测器在校准深度为5 cm和10 cm的修正因子。针对加速器日稳定性校准的必要性,通过近7个月的日稳定性测量结果,给出加速器漂移量和引起漂移的可能原因;针对水等效材料在相对测量中对水的等效性,通过测量12个辐射野的输出因子,得出水等效材料在相对测量中与水一致。最后给出水等效材料在高能X射线下水吸收剂量校准时的建议和注意事项。
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  基于LLE-RF的中药三维荧光光谱分类识别

  樊凤杰,轩凤来,白洋,纪会芳

  计量学报. 2020, 41(2): 263-268. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2020.02.23

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  针对中药三维荧光光谱信号非线性问题,应用局部线性嵌入算法(LLE)对补虚类中药三维荧光光谱信号进行特征提取。使用荧光光谱仪测得不同浓度的24味补虚类中药的三维荧光光谱和等高线光谱图,并利用总体平均经验模态分解(EEMD)算法进行降噪处理,在此基础上,采用LLE算法对经过降噪处理后的三维荧光光谱数据进行特征提取; 然后,应用随机森林(RF)算法对提取的特征向量进行分类识别。为了验证LLE算法的有效性,将其与主成分分析(PCA)算法进行比较。实验结果表明: LLE-RF组合算法分类准确率达95%,比PCA-RF算法分类准确率高,从而验证了该算法的有效性。
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  人造板中甲醛释放量的测定及不确定度评估

  谢美梅

  计量学报. 2020, 41(2): 269-272. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2020.02.24

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  采用GB/T 17657—2013《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》中的干燥器法,对卫浴家具中人造板甲醛释放量的检测过程进行试验研究,并依据JJF 1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》分析影响甲醛释放量测定的各种不确定因素,量化和评定各不确定度分量。结果表明:甲醛释放量为(1.06±0.05)mg·L^-1,扩展不确定度的包含因子k＝2,其置信概率P=95％。经分析,由标准物质认定值和样品的重复测定引入的不确定度最大,其次为标准曲线拟合的变动性所引入的不确定度。