2020年, 第41卷, 第5期　
刊出日期：2020-05-28

  

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电离辐射、标准物质与生物计量
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  2019新型冠状病毒的抗原抗体检测

  高原,陈川,王晶

  计量学报. 2020, 41(5): 513-517. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2020.05.01

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  2019新型冠状病毒(SARS-CoV-2)入侵人体引起急性呼吸道传染病,命名为2019冠状病毒病(COVID-19)。新冠病毒在全球范围传播对全球公共卫生安全构成了巨大的威胁,新冠病毒的检测对疫病诊断尤为重要。免疫分析技术作为核酸检测的辅助手段,主要用于对疑似病例和与感染者密切接触人员的筛查。免疫诊断技术包括抗体和抗原检测,通过检测感染部位或者血液样本中是否含有病毒本身的蛋白或是由病毒引起免疫反应而产生的抗体来判断是否携带病毒。对目前用于新冠病毒抗原和抗体检测的免疫分析方法着重进行了分析。
几何量计量
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  基于机器视觉的航空铆钉尺寸检测技术

  邢雪亮,甘文波,蒋朝根

  计量学报. 2020, 41(5): 518-523. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2020.05.02

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  航空铆钉的尺寸偏差会增加航空事故发生的可能性。为了实现航空铆钉尺寸检测的高精度与智能化,提出一种基于机器视觉的航空铆钉尺寸检测方法。通过边缘检测算法对铆钉进行自动识别与检测,可减少航空铆钉尺寸的误差。基于航空铆钉产品规范,分析得出各项尺寸参数要求与事件流程,使用OpenCV作为开发平台,采用阈值分割算法与分水岭算法进行图像分割;同时,通过平滑处理、形态学、轮廓提取算法完成图像处理。实测结果表明,在±0.005mm精度下,铆钉尺寸检测结果与实际值的吻合度达到90%以上。
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  音叉式AFM探针针尖与表面接近特性的研究

  施慧,高思田,黄鹭,沈小燕

  计量学报. 2020, 41(5): 524-528. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2020.05.03

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  原子力显微镜（AFM）对样品进行测量时,探针针尖与样品表面接近过程中的微观作用力探测是实现样品形貌准确测量的基础。本文基于音叉式探针的特性建立探针针尖与样品表面接近过程中的动力学方程,并利用simulink软件模拟了上述过程中探针悬臂振幅响应情况。自主搭建了基于音叉探针的接近曲线检测装置,编写位移系统控制程序和锁相放大器数据采集程序,在调幅模式下获得探针在不同激励电压下的接近曲线,其形式与仿真相符。研究结果将为音叉式原子力显微系统的搭建及优化反馈控制的设计提供扫描基准参考。
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  多角度动态光散射法的纳米颗粒精确测量

  孙淼,黄鹭,高思田,王智,董明利

  计量学报. 2020, 41(5): 529-537. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2020.05.04

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  基于动态光散射原理,采用自主研发的多角度动态光散射装置,对纳米及亚微米颗粒粒径准确测量方法进行了探究。自研装置采用带有光阑组的精密入射光路设计,以及匹配液池及Beam-stop设计,极大提高了信噪比;同时避免了测量角度的互补方向上,由于样品池与空气界面折射率不同导致的反射光信号对有效信号的干扰。在此基础上,对不同浓度、粒径的聚苯乙烯(PS)颗粒溶液进行了测定及不确定度分析。结果表明,对同一粒径的PS颗粒,增加颗粒浓度时,多重散射首先发生于大、小测量角度,越接近90°,发生多重散射的浓度越高;随着粒径增大,受不可忽略的颗粒间相互作用的影响,粒径测量结果表现出了强烈的角度依赖性,甚至波动性。
光学计量
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  基于多任务分类的吸烟行为检测

  程淑红,马晓菲,张仕军,张丽

  计量学报. 2020, 41(5): 538-543. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2020.05.05

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  为了及时检测吸烟行为,准确做出状态判断,提出了一种基于多任务分类的吸烟行为检测算法。该算法融合多任务卷积神经网络、级联回归和残差网络,通过多任务卷积神经网络算法和基于梯度提高学习的回归树方法(RET级联回归)快速定位嘴部感兴趣区域(ROI);在此基础上,采用残差网络对ROI内目标进行检测和状态识别。实验结果表明,该算法可以准确检测到吸烟行为的发生并做出状态判断,准确率可以达到87.5%。
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  基于CT图像的金属点阵结构内部缺陷检测方法

  张玉燕,李永保,温银堂,张芝威

  计量学报. 2020, 41(5): 544-550. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2020.05.06

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  基于计算机断层扫描(CT)图像的灰度值分布特征,提出了一种金属三维多层点阵结构内部缺陷的检测方法。通过3个横向相邻固定尺寸像素点集合灰度值总和之间的差值分布来判别缺陷的存在,理论分析给出了相应的判别标准和依据。实验验证结果表明:与人工标记的方法进行对比,该算法对金属三维多层点阵结构样件的内部典型断层缺陷的识别率达到98.5%。
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  基于四元数最少特征点的相机位姿估计

  侯培国,赵梓建,宋涛

  计量学报. 2020, 41(5): 551-557. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2020.05.07

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  为解决相机位姿估计的问题,提出了一种基于四元数最少特征点的相机位姿估计算法。在相机拍摄的二维图像中检测并匹配特征点,根据特征点坐标与约束条件建立多项式系统,通过求解对应的矩阵方程来求解多项式系统。用四元数表示相机的旋转,避免了求解中相机旋转与平移相互纠缠的问题,当2个摄像机视图之间的平移为零时能够很好地进行位姿求解。求解中结合5点算法对求解原理进行了详细推导,并进行抗噪声测试。测试中随着匹配的特征点数增加,算法平均估计误差范围不超过2%。利用KITTI数据集测试算法的实用性,并与其他几种方法进行结果比较。结果显示,相同条件下算法将估计精度提高了24.5%以上,体现出良好的估计精度。
热学计量
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  基于相机的光反射热成像误差分析

  刘岩,翟玉卫,李灏,韩伟,荆晓冬,梁法国

  计量学报. 2020, 41(5): 558-562. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2020.05.08

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  光反射测温过程主要包括CTR校准和温度测量两大步骤,涉及诸多测量量和影响因素。针对基于相机的光反射显微热成像系统,对CTR校准过程和温度测量过程中的各测量量对测温结果的误差贡献进行分析,同时还分析了相机读数的固定偏置项以及光源和相机响应度漂移对测温结果的误差贡献。基于分析结果,结合典型参数开展了估算和讨论,可为基于相机光反射测温系统的设计、组建和应用提供有益参考。
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  不同传热方式下温度传感器动态特性研究

  贾超,蔡杰,熊朝晖

  计量学报. 2020, 41(5): 563-566. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2020.05.09

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  为了研究传热方式对温度传感器动态特性的影响,通过时间常数理论推导分析传热方式与温度传感器动态特性的关系,并对不同传热方式下温度传感器的动态特性进行分析。分别建立对流传热和辐射传热方式下温度传感器的传热模型,采用油浴法和脉冲激光法对热电偶时间常数进行测试。测试结果表明:该热电偶在对流传热和辐射传热方式下的时间常数测试值分别为1.2s和6.2s,可以看出传热方式直接影响温度传感器的动态特性,最后通过时间常数测试值与理论计算值的比较,验证了传热模型的合理性。
流量计量
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  烟道流量计量标准装置

  邓千封,张亮,方立德,王池,刘洋

  计量学报. 2020, 41(5): 567-572. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2020.05.10

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  为了解决我国烟道流量计的量值溯源问题,中国计量科学研究院建立了烟道流量计量标准装置。装置使用可溯源至标准转盘的激光多普勒测速仪作为原级标准器,采用激光多普勒流速剖面扫描和超声流量计波动修正的方式测量标准流量,经校准的8声道超声流量计为工作级标准表,具备了908~104840m3/h的测量能力,扩展不确定度为0.62%(k=2),可对最大口径为1m的流量计进行校准。装置下游测试段包括圆形管段和矩形管段,能够开展烟道流量计测量性能的研究。
力学计量
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  皮带秤动态称重用神经网络算法设计

  董祥辰,李冰莹,李永新,王海涛

  计量学报. 2020, 41(5): 573-577. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2020.05.11

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  针对皮带秤在使用中难以保持标称计量精度的缺点,提出将过程神经网络引入皮带秤动态称重误差的补偿中。将动态称量过程中皮带秤单位长度上的重量、皮带速度、皮带垂度变化作为模型输入,设计了应用于皮带秤动态称重误差研究的单隐层过程神经网络误差反传播学习算法,利用Matlab软件对算法模型进行训练和测试,模型经过149次学习优化达到网络精度要求,测试组误差为1%,较使用网络前的原误差明显降低,验证了算法的可行性和有效性。
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  新型旋转角加速度传感器特性标定系统的研究

  陆盛康,冯浩,赵浩

  计量学报. 2020, 41(5): 578-584. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2020.05.12

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  针对旋转角加速度传感器的标定问题,构建了一套特性标定系统。首先分析了永磁旋转角加速度传感器的工作原理,并提出了一种基于调频调压电源供电的、异步电动机纯单相运行的、可调频调幅的旋转角加速度脉动源系统;然后采用传统增量式光栅编码器和现场可编程门阵列构建了旋转角加速度测量系统;最后通过比较旋转角加速度传感器的输出电压峰值和测量系统得到的实际旋转角加速度峰值,对传感器输出特性进行了标定,得到传感器输出电压与角加速的特性曲线,线性误差为1.81%。
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  基于局部均值分解与快速独立成分分析的潜水泵故障诊断

  田立勇,张一辙

  计量学报. 2020, 41(5): 585-591. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2020.05.13

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  针对潜水泵故障诊断与分析时的信号干扰问题,提出使用局部均值分解与快速独立成分分析相结合的方法。将采集的振动信号进行局部均值分解,得出一系列的乘积函数分量,计算出每个分量与振动信号的互相关系数,选取互相关系数较大的分量进行重构并与振动信号组成矩阵,对矩阵进行快速独立成分分析处理,将处理后的有效数据进行频谱分析,得到最后的频谱图。通过具体实验,对比局部均值分解与快速独立成分分析处理后的正常运行和故障运行的频谱图,实现故障分析与诊断。实验结果表明,经过局部均值分解与快速独立成分分析处理的频谱图能够清晰地分辨出故障特征频率,提高了故障诊断的准确性。
电磁学计量
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  交流注入式电池内阻测试仪电阻参数的校准方法

  冯建,胡俊杰,胡斌

  计量学报. 2020, 41(5): 592-596. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2020.05.14

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  分析了基于交流注入式电池内阻测试仪电阻参数的测量原理,研究了采用标准交流电阻和感应分压器对其进行校准的方法,利用多位双级感应分压器对标准交流电阻的电压进行分压,模拟产生多值高准确度交流电阻箱,解决了电池内阻测试仪校准缺乏高准确度标准器的问题,分析了标准交流电阻的时间常数和感应分压器的相位误差对测量结果的影响。将该方法校准结果与采用实物标准电阻的校准结果进行了比较,在全量程范围内相差小于0.02%,表明该方法具有较高准确度。
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  静电电压表校准装置中平板电极对电势分布的影响

  史鹏飞,倪大志,王晓文,赵伟

  计量学报. 2020, 41(5): 597-601. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2020.05.15

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  静电电压表校准装置中的平板电极是该装置的重要组成部分,它的几何参数影响了其周围的电势分布。通过理论分析和仿真计算,分析计算了平板电极直径、形状、厚度、边缘平滑度和离地高度等因素对电势分布的影响。计算结果表明:在测试距离100mm时,以直径为600mm,厚度为1mm的圆形平板电极做参考,直径增加至1000mm,其纵向的电势分布只增强了1.3%;增加平板电极厚度100mm,其纵向电势分布的增强大于5.4%,更加趋近无限大平板电极所产生的电势分布;尺寸相当时,形状对电势分布的影响可以忽略;边缘平滑度对电势的影响可以忽略;距离地面0.5m会形成明显的畸变电势分布。这一结果对校准装置中平板电极的设计具有一定的参考意义。
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  一种新型的交流阻抗计量标准装置

  颜晓军,扈蓓蓓,李亚琭,吴康,游立

  计量学报. 2020, 41(5): 602-607. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2020.05.16

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  为解决任意阻抗模与阻抗角的交流阻抗的溯源问题,研制了一套新型交流阻抗标准装置,由交流阻抗标准源及交流阻抗标准表组成,在100Hz~1MHz、0.1Ω~1kΩ范围,可对RLC数字电桥、交流阻抗和实物阻抗进行校准,技术指标可以达到0.01%。采用直接测量法、替代测量法和等电位测量法,将交流阻抗标准溯源到实物阻抗标准、电压比例标准和相位标准上,形成了一条完整的交流阻抗溯源链。
无线电、时间频率计量
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  EVM可控的数字调制信号的产生方法研究

  余清华,沈小青,从波,王天云,邱斌,陈思

  计量学报. 2020, 41(5): 608-613. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2020.05.17

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  针对数字信号发生器检定装置和信号分析仪期间核查缺乏产生EVM值可控的数字信号标准装置的情况,在理论推导加性高斯白噪声环境下的EVM与SNR之间的解析关系基础上,提出了基于噪声发生器和数字信号发生器的EVM值可设置的数字调制信号产生系统方案。对系统输出的BPSK信号和64QAM信号展开重复性和稳定性测试,测试结果表明,尽管理论设置值与实际值之间存在一定的差距,但并不影响任意EVM值数字调制信号产生系统的稳定输出,其重复性和稳定完全可满足数字信号发生器校准装置或者矢量信号分析仪的期间核查的需要。
电磁学计量
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  配电自动化系统主站网络化在线测试技术研究

  席禹,陈波,袁智勇,陈浩敏,蒋愈勇,杨占杰,王建邦

  计量学报. 2020, 41(5): 614-619. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2020.05.18

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  针对配电网自动化系统主站难以有效、快速地进行功能和性能测试验证,设计了一种配电自动化系统主站网络化在线测试系统。描述了网络化在线仿真测试平台的总体架构,详细介绍了其基本功能模块和软件实现,分析了配电自动化主站系统网络化测试环境,具体阐述了主站的性能指标测试、雪崩测试、稳定性测试、可靠性测试、安全性测试和可维护性测试。测试结果表明该系统满足配电自动化系统入网检测的标准和要求,为主站系统的运行和维护提供了重要支撑。
无线电、时间频率计量
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  基于一维卷积神经网络的房颤智能诊断方法研究

  谢胜龙,张为民,鲁玉军,张文欣,朱俊江,任国营

  计量学报. 2020, 41(5): 620-626. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2020.05.19

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  针对“大数据”时代如何利用数据对房颤进行智能、高效的诊断问题,提出了基于一维卷积神经网络的智能诊断方法,以避免传统算法依赖人工特征提取和先验知识的问题。首先,分别构建一维LeNet-5和AlexNet神经网络模型,合理设置网络结构参数;然后,在采集的实验数据基础上针对心电信号的特点进行一系列的数据处理,随机构建训练样本和测试样本;最后,将训练样本分别输入上述2个神经网络模型中训练学习,再将训练好的模型用于房颤的诊断。实验结果表明:一维LeNet-5网络模型存在“过拟合”现象,而一维AlexNet网络模型在避免了上述现象的同时,诊断精度达到了95.34%,较传统方法有了较大提升,为房颤诊断提供了有效的手段。
电离辐射、标准物质与生物计量
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  塑闪型车载式放射性探测系统的最小可探测活度的估算

  陆小军,忻智炜,何林锋

  计量学报. 2020, 41(5): 627-632. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1158.2020.05.20

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  根据塑闪型车载式放射性探测系统的性能特点,通过理论模型和实验相结合的方法研究最小可探测活度的测量与估算方法。结果表明:(1) 估算塑闪型车载式放射性探测系统最小可探测活度时,探测系统的参考活度响应应在距离车体20m范围内进行测量;(2) 参考活度响应与距离x之间的关系模型为2个e指数相加模型,可据此模型估算具体位置处的最小可探测活度,也可在参考源活度已知的情况下,估算该车载式放射性探测系统的可探测距离。研究建立的最小可探测活度估算方法可为塑闪型车载式放射性探测系统技术性能评价与应用提供参考。