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2020年 41卷 1期
刊出日期:2020-01-28

几何量计量
光学计量
热学计量
力学计量
流量计量
声学计量
无线电、时间频率计量
电离辐射、标准物质与生物计量
 
       几何量计量
1 基于距离约束的关节式坐标测量机蛙跳测量方法研究
刘士达,赵会宁,于连栋
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2020.01.01
针对关节式坐标测量机(ACMM)在大尺寸工件的检测过程中测量范围有限且误差较大的问题,提出了一种基于距离约束的ACMM的蛙跳测量方法。在ACMM进行坐标转换的过程中,利用蛙跳球作为公共基准点,用高精度的三坐标测量机对蛙跳球之间的空间位置关系进行标定。在计算坐标转换参数的过程中,将任意两蛙跳球之间的位置关系作为距离约束条件,消除测量过程中产生的粗大误差并优化坐标转换模型的参数,以提高坐标转换精度。实验结果表明:距离约束能够有效地提高坐标转换参数的精度,同时增加公共基准点的个数会较大地提高蛙跳测量精度。
2020 Vol. 41 (1): 1-5 [摘要] ( 29 ) HTML (1 KB)  PDF  (0 KB)  ( 10 )
6 圆分度角测量检定中的分段内插测量法
王蕾,张忠武,王震,孙方金,王春喜,张铁犁,刘晓旭
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2020.01.02
圆分度角用排列互比法测量时,一般选用较大的测量间隔角。为了测出大间隔角范围内的小角度偏差,提出了分段内插测量法。由于组成间隔角的两角位置的偏差已由排列互比法测出,因此可作为控制点。通过和小角度陪检工具的连续比较,消减陪检工具角度偏差的影响,得到间隔角范围内的小角度偏差。分段内插测量法是排列互比法的扩展与补充。
2020 Vol. 41 (1): 6-10 [摘要] ( 23 ) HTML (1 KB)  PDF  (0 KB)  ( 11 )
11 基于机器视觉的车距检测系统设计
程瑶,赵雷,成珊,田又源,米曾真
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2020.01.03
为了探测前车车距,采用机器视觉方式,以 CCD构造单目成像系统采集前车图像,以检测车牌在图像中像素的数量方式实现车距的测量。系统以单目摄像头的成像模型,通过物像位置关系及大小关系,建立车牌图像与车距信息之间的模型;以CCD成像原理,建立车牌图像与传感器像元像素之间的模型。由此构建测距检测算法模型。采用MATLAB软件平台设计人机交互界面,对采集图像进行预处理提高图像的对比度;通过匹配连通域等算法,对车牌进行定位、分割,检测车牌水平方向像素数量;在此基础上,采取小孔成像原理计算车距的大小,并显示在软件平台上。实验证明了本系统能对前车图像进行分析从而计算出车距,该系统对3 m之外的车距检测平均误差为4%。
2020 Vol. 41 (1): 11-15 [摘要] ( 31 ) HTML (1 KB)  PDF  (0 KB)  ( 16 )
       光学计量
16 手指静脉识别系统矩形阵列光源特性分析及优化设计
朱超平,秦华锋,刘启能
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2020.01.04
手指静脉图像质量的高低直接影响手指静脉的识别效率。针对单个近红外LED的光照均匀度相对较差,如何利用多个近红外LED构造一个高质量的光源进行了研究。讨论了矩形阵列光源的结构、空间、形状等参数对静脉图像影响,利用斯派罗法则对各种参数极值找出最优解,再结合手指个体的差异和指型特性,设计照度面为25mm×25mm矩形光源阵列。通过对比实验,利用最优参数设计的阵列光源,能够采集到高质量的手指静脉图像,为手指静脉采集设备光源设计提供参考,同时为后续的手指静脉图像的识别打下基础。
2020 Vol. 41 (1): 16-21 [摘要] ( 23 ) HTML (1 KB)  PDF  (0 KB)  ( 11 )
22 光伏阵列倾角及方位角的最优化研究
谢彤,李可成,马昭键,黄可煜,刘山奇
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2020.01.05
根据光伏阵列的特点建立了光伏阵列的数学模型,分析光伏倾角和方位角对容量和能量价值最大化的影响,并结合2017年的发电数据进行了对比研究,计算出容量和能量价值最大化的倾角和方位角。实验结果表明:该方法能够获得最佳的光伏安装角度,具有较高的应用价值。
2020 Vol. 41 (1): 22-25 [摘要] ( 14 ) HTML (1 KB)  PDF  (0 KB)  ( 9 )
       热学计量
26 重力铯热管等温性能研究
张凯,乐恺,闫小克,童文雨
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2020.01.06
为了验证铯热管研制的关键技术,通过测量热管外壁温度,在定温条件下研究了重力铯热管的等温特性和启动性能;同时,分析了冷凝段长度对铯热管等温性能的影响。实验结果表明:当加热炉温度在330~630℃,铯热管均能正常启动;加热炉温度越高,启动越快;在该温区,铯热管具有优良的传热性能;然而,当冷凝段长度为300mm时,铯热管壁面温度出现锯齿状周期波动。从过热度的角度,分析了铯热管内部的沸腾相变传热机理;选择合适长度的冷凝段可避免周期性间歇沸腾的产生。实验结果同时也了证明铯热管在330~630℃温区可作为高效的传热元件,非常适合复现ITS-90国际温标锌凝固点。
2020 Vol. 41 (1): 26-31 [摘要] ( 28 ) HTML (1 KB)  PDF  (0 KB)  ( 8 )
32 量子电压标定的叠加型噪声温度计研究
许勋,周琨荔,徐志鹏,韩琪娜,李京慧
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2020.01.07
针对传统开关切换型噪声温度计存在测量时间长且需要匹配传输线的问题,搭建了一种量子电压标定的叠加型噪声温度计,从而消除切换开关。该方案一方面不需要匹配传输线,另一方面允许增加传感器电阻阻值从而提高测量的信噪比。系统主要包括量子电压赝噪声源、低噪声放大滤波电路和高精度数据采集电路等模块。采用四阶拟合外推到直流以消除传输线效应的影响,从而得到正确的热力学温度值。恒温实验室的验证性实验表明,经过100 s测量得到的结果与名义温度值的相对偏差为0.027%、不确定度为0.16%,说明了所提出方案的可行性。
2020 Vol. 41 (1): 32-36 [摘要] ( 24 ) HTML (1 KB)  PDF  (0 KB)  ( 13 )
37 ADC型高精密测温电桥非线性误差修正方法研究
丁炯,王佳音,王晓娜,许启跃,杨遂军,付淑芳,叶树亮
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2020.01.08
针对ADC型测温电桥因电路结构复杂、集成度高、非线性误差来源多样,导致现有误差修正方法效果不佳的问题,提出了一种基于误差来源分析的修正方法。根据ADC型测温电桥原理定量分析了电路中运算放大器共模抑制比、正反向电流不匹配度对非线性误差的贡献,运用RBC开展了这两个误差源的最大似然估计及修正,并对剩余残差进行了多项式拟合,实现了非线性误差修正;基于自制ADC型测温电桥及RBC对上述修正方法进行了验证,实验结果表明:所提方法修正后的最大非线性误差为-1.77×10-5,相对于传统非线性修正方法的最大非线性误差-3.57×10-5有了显著提升。
2020 Vol. 41 (1): 37-42 [摘要] ( 32 ) HTML (1 KB)  PDF  (0 KB)  ( 11 )
       流量计量
43 微小音速喷嘴临界背压比测试装置
周立媛,李春辉,谢代梁
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2020.01.09
音速喷嘴工作时的背压比小于临界背压比是实现并保持临界流的关键。现行国际标准建议,对于喉部雷诺数Red小于2×105的音速喷嘴,需保持0.25的临界背压比或进行临界背压比的实际测量。基于此,建立了一套微小音速喷嘴临界背压比测试装置,该装置能够实现喉径为0.3~3mm,流量范围为0.05~5m3/h音速喷嘴临界背压比的测量,测量结果的扩展不确定度为0.56%(k=2)。
2020 Vol. 41 (1): 43-47 [摘要] ( 23 ) HTML (1 KB)  PDF  (0 KB)  ( 12 )
48 长喉颈文丘里管气液两相流弹状流机理研究
方立德,王配配,王松,李胜耀,田季,李小亭,郑庆龙
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2020.01.10
为了实现气液两相流相含率测量并得到相关模型,结合气液两相流研究现状,采用近红外光谱技术与高速摄影技术结合的手段,利用近红外系统布置于长喉颈文丘里管喉管位置的新装置,将弹状流相间流动特征与近红外测量系统接收光强信号特征相结合,提出了把弹状流分成泰勒气泡与尾部气泡两部分的简化模型,在数据处理时对近红外接收光强高频信号进行有效分组,建立了新的气液两相流弹状流相含率测量模型。从一定程度上解决了弹状流不同部位的两相交界面对近红外接收探头接收光强信号影响差异较大的问题。新型模型的测量效果较好,所得结果测量误差较小。
2020 Vol. 41 (1): 48-54 [摘要] ( 21 ) HTML (1 KB)  PDF  (0 KB)  ( 8 )
       力学计量
55 基于正弦激励的压电加速度计模型参数辨识
鲁敏, 胡红波
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2020.01.11
针对压电加速度计常规校准无法完全满足实际机械动态量测量要求的问题,采用基于加速度计模型参数校准的方法。参数未知的线性二阶微分方程用来表示加速度计动态特性,利用绝对法振动校准加速度计频率响应数据,采用最小二乘算法确定了未知的参数的值,同时利用蒙特卡罗法确定了参数值的不确定度。最后对加速度计进行了瞬态冲击加速度校准,计算辨识所得模型在相同冲击激励下的预测输出。结果表明:瞬态冲击加速度校准与计算辨识模型结果相差不超过1%。
2020 Vol. 41 (1): 55-59 [摘要] ( 16 ) HTML (1 KB)  PDF  (0 KB)  ( 9 )
60 基于自适应粒子群遗传算法的柔性关节机器人动力学参数辨识
王跃灵,旺玥,王琪,王洪斌
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2020.01.12
提出一种基于自适应粒子群遗传算法的柔性关节机器人动力学参数辨识方法。该算法采用动态自适应调整策略,提高了粒子群算法收敛速度;同时引入新型遗传算法混合交叉变异机制,避免了粒子群陷入局部最优。将自适应粒子群遗传算法与标准粒子群算法、遗传算法、人工蜂群算法进行了比较,仿真实验结果表明该算法在迭代60次左右完成参数辨识,各参数的辨识相对误差均降低到了1%以内。最后利用旋转柔性关节实验平台进行了实验验证,实验结果证明了该算法具有更好的收敛速度和寻优精度。
2020 Vol. 41 (1): 60-66 [摘要] ( 14 ) HTML (1 KB)  PDF  (0 KB)  ( 14 )
67 基于动网格技术的正弦压力研究
张忠立,徐子翼,倪玉山,王灿,张进明
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2020.01.13
正弦压力是一种典型的周期性动态压力标准信号,而正弦压力发生器正是产生正弦压力信号的关键。以转盘式正弦压力发生器为例,采用动网格技术、Reynolds-averaged Navier-Stokes方程和Spalart Allmaras湍流模型,对不同的压力发生腔尺寸和工作频率进行三维瞬态流场的数值仿真。结果表明:工作频率不变时,正弦压力动静幅值比和谐波失真度随腔体宽度增大而减小,压力均值随腔体宽度增大而增大;腔体宽度不变时,正弦压力动静幅值比随工作频率增大而减小,压力均值随工作频率增大而增大,谐波失真度呈现先减小后增大的规律;通过动网格数值仿真技术,能有效实现正弦压力研究中各种模型结构的效果预测。
2020 Vol. 41 (1): 67-72 [摘要] ( 12 ) HTML (1 KB)  PDF  (0 KB)  ( 9 )
73 基于声学仿真的声学法砝码体积测量装置输入参数的确定
韩志,王健
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2020.01.14
针对声学法砝码体积测量装置的声学腔体内扬声器驱动信号的选择影响测量准确性的问题,提出了一种驱动信号参数确定方法。利用声学有限元法对声学腔体进行建模仿真,获得使体积误差最小的扬声器的最佳驱动信号幅值和频率点,同时在不同的幅值和频率点应用声学法砝码体积测量装置进行实际体积测量验证,结果表明:使体积测量误差最小的驱动信号参数与仿真结果一致。声学腔体的最佳测量频率为46Hz,该驱动频率下体积测量值与液体静力法测得值的偏差小于0.001cm3;在一定的测量范围内,驱动信号的幅值对声学法砝码体积测量准确性无影响。
2020 Vol. 41 (1): 73-78 [摘要] ( 21 ) HTML (1 KB)  PDF  (0 KB)  ( 9 )
       声学计量
79 基于超声相控阵的水下船体表面成像方法研究
叶晓同,赵鹏,郑珂,王月兵,郑慧峰
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2020.01.15
针对当前水下船体表面成像设备较少、成本较高、成像误差较大的问题,提出一种基于超声相控阵技术的水下船体成像方法。以超声相控阵技术为基础,控制一维线型超声相控阵列换能器发射的聚焦声波对水下船体表面进行相控扫描,声波作用于船体表面后发生散射,回波被换能器接收后利用双曲线交汇法计算出各反射点的点云数据,最终利用点云数据重构出水下船体表面的三维模型。通过搭建水池船模成像实验对方法进行了验证,结果表明,重构图像最大误差小于5mm,具有较高的成像分辨力。
2020 Vol. 41 (1): 79-84 [摘要] ( 24 ) HTML (1 KB)  PDF  (0 KB)  ( 10 )
       无线电、时间频率计量
85 宽带取样示波器时基误差补偿的新方法研究
朱江淼,王世镖,赵科佳,乔孟元
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2020.01.16
时基误差严重影响宽带取样示波器的高精准测量,但对时基误差进行精确估计和补偿极为困难。针对宽带取样示波器的时基误差(含时基失真与抖动引起的误差),首次运用正交距离回归算法对宽带取样示波器时基误差进行估计。对比多相位、多频率最小二乘法,该方法仅用一组近似正交的正弦信号对宽带取样示波器的时基误差进行有效估计,实现了对测量信号的时基补偿,得出了低于0.3ps的时基误差,显著提高了宽带取样示波器测量准确度。
2020 Vol. 41 (1): 85-89 [摘要] ( 17 ) HTML (1 KB)  PDF  (0 KB)  ( 8 )
90 基于变分模态分解与深度信念网络的运动想象分类识别研究
何群,杜硕,王煜文,陈晓玲,谢平
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2020.01.17
传统人工确定最优时段及最优频段的方法会造成信息遗漏进而导致运动想象识别率的降低, 因此基于脑电信号的运动想象分类研究成为了脑-机接口研究领域的难点问题。针对该问题,变分模态分解和深度信念网络被应用于运动想象分类。对脑电信号进行变分模态分解得到窄带分量,利用希尔伯特变换提取边际谱、特征频带下的瞬时能谱以及时-频联合特征; 特征融合后采用深度信念网络对高维特征降维并实现运动想象模式的识别, 避免了人工确定想象最优时段及最优频段造成的信息遗漏。实验结果表明,利用变分模态分解与深度信念网络自动提取最优时段及最优频段特征的方法有效提升了运动想象识别率。
2020 Vol. 41 (1): 90-99 [摘要] ( 26 ) HTML (1 KB)  PDF  (0 KB)  ( 8 )
100 WR-42功率基准系统有效效率不确定度评定
谷若晨,袁文泽,丁娜,崔孝海,李勇
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2020.01.18
WR-42功率基准是一套微量热计系统,利用直流替代及量热技术对被测热敏电阻型功率座的有效效率进行定标。对WR-42功率基准系统中有效效率不确定度评定的过程进行了介绍,并给出了有效效率的测量结果与不确定度的评定结果。该基准的研制成功,填补了18~26.5GHz频段的空白,结合其它功率基准,使我国射频与微波功率计量基准频段从10MHz连续覆盖到了220GHz。
2020 Vol. 41 (1): 100-102 [摘要] ( 18 ) HTML (1 KB)  PDF  (0 KB)  ( 8 )
       电离辐射、标准物质与生物计量
103 瓦里安OBI系统锥形束CT图像CT值长期稳定性分析
时飞跃,田书畅,金洵,秦航,秦伟
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2020.01.19
通过分析7种物质CT值的长期质控检测数据,评估瓦里安机载影像(OBI)系统锥形束CT(CBCT)图像CT值的稳定性。使用Catphan504模体,每月对瓦里安Clinac iX加速器配备的OBI系统进行质控检测,获取高质量头部(HQH)、标准剂量头部(SDH)和盆腔(Pelvis)3种扫描协议下的CBCT图像。使用DoseLab软件,对2017年3月至2018年2月共36个CBCT图像序列进行分析,获取CTP404模块中每种物质的CT值(记为Y)以及与标准CT值的差异(记为ΔY)。对数据进行统计分析,通过计算得到3种扫描协议下7种物质Y值的平均值、标准差和极差以及ΔY的平均值。结果表明:该瓦里安OBI系统CBCT图像CT值在12个月里总体上比较稳定; SDH和Pelvis两种扫描协议适合用于CBCT图像质量的质控和计量检测;HQH扫描协议的CBCT图像中物质CT值与标准CT值的差异,随物质相对电子密度的增加变化较大。
2020 Vol. 41 (1): 103-108 [摘要] ( 20 ) HTML (1 KB)  PDF  (0 KB)  ( 14 )
109 利用色度仪棉糖分级与定量检测方法研究
李帅,买合布热提古丽·艾尼瓦尔,刘瑞,贾丽霞,贾冬
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2020.01.20
为获得方便快捷的棉糖仪器检验方法,采用纺织业常用的色度仪建立棉糖的色度分级法(CGTM)与色度定量法(CQTM),经棉样实测检验,认为这2种棉糖的色度检验法都是可行的。通过色度分级法(CGTM),可实现色度参数(a*,b*,h*)对颜色级(蓝~橙红)进行数字化描述,取代纸质标准色卡;通过色度定量法(CQTM),与分光定量法类似,可直接用L*,C*,b*,K/S,dE*等色度参数描述棉糖含量,但存在同批次不同色度参数拟合数据波动较大、不同色度参数拟合方法差异显著性等问题,后续还需要深入研究。
2020 Vol. 41 (1): 109-114 [摘要] ( 13 ) HTML (1 KB)  PDF  (0 KB)  ( 10 )
115 一种纯水机内置在线监测仪表的现场校准方法
张遥奇,任昀,李娅,贺俊宾
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2020.01.21
为满足实验室纯水机内置在线监测仪表的现场校准需求,建立了一套由高精度电导率仪、总有机碳分析仪和可调流速缓冲装置组成的标准测量装置。通过将纯水机在线监测仪表的测量结果与标准测量装置的测量结果进行比较,实现了纯水机在线电导率/电阻率和总有机碳监测仪表的现场校准。对11家实验室纯水机进行现场试验和分析。结果表明:纯水机在线电导率仪器相对示值误差在-2.4%~15%,测量扩展不确定度为1.7%(k=2);总有机碳仪器相对示值误差为-98%~125%,测量扩展不确定度为4.8%(k=2)。
2020 Vol. 41 (1): 115-120 [摘要] ( 20 ) HTML (1 KB)  PDF  (0 KB)  ( 9 )
121 菌落的等效性模拟及标准物质研究
陈玲,黄彦捷,周瑾艳,吴向垒,黄敏晗,许俊斌,罗旭东
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2020.01.22
菌落本身不稳定,不方便携带,不适合用作菌落计数器计量校准用标准物质。采用菌落的模拟图像来代表菌落,根据菌落的特点,将大小不一、分布不均的菌落图像加工成图片,等效模拟菌落总数和大小研制成模拟菌落标准物质。采用分层随机抽样的方法,进行均匀性和稳定性的研究,结果表明制备的模拟菌落标准物质具有良好的均匀性和足够的稳定性。通过人工计数和影像测量机对模拟菌落的总数、大小进行了定值并评定了不确定度。该系列标准物质便于存放、携带,已通过国家二级标准物质评审,编号为GBW(E)130586~GBW(E)130590,可用于菌落计数器的校准、分析方法评价等方面。
2020 Vol. 41 (1): 121-128 [摘要] ( 17 ) HTML (1 KB)  PDF  (0 KB)  ( 9 )
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