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2025年 46卷 2期
刊出日期：2025-02-28
几何量计量
光学计量
力学计量
流量计量
声学计量
电磁学计量
无线电、时间频率计量
电离辐射、化学计量与生物计量
几何量计量
151
基于可溯源光栅的高精度位移测量系统研究及不确定度分析
高启元, 施玉书, 张树, 史舟淼, 王康, 胡佳成
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2025.02.01
通过构建以光栅栅距校准值作为栅距量值的可溯源光栅位移测量系统，实现量值从米定义到光栅位移测量系统的传递。分析了光栅与读数头之间的对位误差对栅距和干涉信号对比度的影响。并进行系统的静态稳定性实验和与激光干涉仪的位移测量一致性实验，实验结果表明：可溯源光栅位移测量系统的短期稳定性为3.35 nm，长期稳定性优于70 nm；系统与激光干涉仪对不同行程位移的测量结果具有较好的一致性，在10 μm和500 μm位移范围内的各测量点处，测量平均值误差的绝对值分别不超过0.07%和0.013%。最后分析系统测量不确度的主要来源，并评定系统对10 μm位移测量的不确定度，结果显示相对扩展不确定度为0.83%（
k=2）。
2025 Vol. 46 (2): 151-159 [
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光学计量
160
MCT探测器相对光谱响应度测量及漂移修正研究
王琪雯, 赵云龙, 安保林, 卢小丰, 杨成志, 王高, 董伟, 李仰军
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2025.02.02
MCT探测器作为光电探测器的关键元件，其响应度的准确测量对于保证系统的探测精度至关重要。然而，探测器响应度会随温度变化、材料老化以及环境条件的波动产生漂移，影响测量结果的可靠性。现有研究多集中于MCT探测器的波长响应特性，但对漂移问题的研究较为薄弱。以热释电探测器为标准探测器，搭建了光电探测器相对光谱响应度测量系统，测量了MCT探测器3.5~5 μm的相对光谱响应度，并与已有结果进行对比。实验通过重复切换热释电探测器和MCT探测器，测量了热释电探测器信号的重复性。研究了相对光谱响应度测量典型时间段内MCT探测器随时间的漂移特性，提出了以序列交叉测量方法和线性修正系数来修正准线性漂移影响，将MCT探测器的相对光谱响应度测量结果的相对标准偏差由0.74%降低到了0.38%；利用线性修正系数进行修正更适用于快速的MCT探测器相对光谱响应度的测量。
2025 Vol. 46 (2): 160-166 [
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167
基于YOLOv8的车载红外目标检测改进算法研究
侯军, 杨洁, 邵凯青
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2025.02.03
针对车载红外图像检测中的目标相互遮挡和小尺度目标漏检问题，提出一种基于YOLOv8的车载红外目标检测改进算法（VITD-YOLO）。首先，在Neck网络中增加大尺寸特征网络预测层（S-layer），增强网络对于小目标的检测精度；其次， 在Backbone网络中设计C2F-DA模块， 利用offset轻量化结构增强模型对目标的局部特征感知能力，并结合3种不同尺度自注意力设计了动态卷积头检测模组（Dy-head），提高被遮挡和密集目标的定位和分类精度；最后，采用Focal-SIoU作为网络的损失函数，解决训练样本中行人车辆目标类别不均衡问题，并提高网络训练和推理能力。将该算法在FLIR红外数据集上测试，实验结果表明：VITD-YOLO具有良好的检测效果和鲁棒性，对小尺度目标检测精度更高；该算法的平均精度达到91.2%，比原算法提高了2.5%，召回率达到83.4%， 比原算法提高3.2%。
2025 Vol. 46 (2): 167-176 [
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流量计量
177
斜齿齿轮流量计多目标优化设计方法
郝宁, 王永峰, 朱沣樟, 刘子康, 王雪, 王林涛
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2025.02.04
针对现有设计方法无法有效提升斜齿齿轮流量计（HGF）综合性能的问题，对HGF多目标优化设计方法进行了研究。通过多学科建模，获得了HGF的流量脉动、内泄漏以及粘性摩擦功率损失的理论模型。然后，通过实验设计方法分析了各设计变量对HGF主要性能指标的影响。最后，选择以流量脉动、摩擦功率损失作为优化目标，以流量计的测量精度作为约束，并使用NSGA-II对多目标优化问题进行求解。实例计算结果表明，优化后的HGF流量脉动下降了31%，摩擦功率损失减小了18.4%。
2025 Vol. 46 (2): 177-183 [
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184
变面积孔板流量计活动锥体设计与研究
周艳, 徐旷宇, 朱宁, 李宁
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2025.02.05
通过对变面积孔板流量计的研究发现，活动锥体的表面形状是流量计的线性度和量程比的关键因素。设计了一种新型锥状体，使得变面积孔板流量计的流量与差压成线性关系。推导出了新型锥状体表面曲线的一种函数关系式，其主要影响因素为锥体表面加工精度和流量计的
β
值；比较了新型锥状体与普通圆锥体的流量和差压的线性关系，实验表明新型锥状体的线性范围更宽，其量程比大于150∶1。
2025 Vol. 46 (2): 184-189 [
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190
基于HBA-SVR混合模型的斜式轴流泵变角性能预测
郑海生, 周佩剑, 肖刚, 牟介刚, 项春, 钱亨
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2025.02.06
针对斜式轴流泵不同叶片角度下性能曲线获取难、耗费成本高的问题，提出了基于混合蝙蝠算法-支持向量回归模型（HBA-SVR）斜式轴流泵性能预测方法。在标准蝙蝠算法中加入方向加速策略和变异策略优化支持向量回归，利用斜30°轴流泵运行数据训练模型，并应用于斜式轴流泵变角性能预测。扬程、效率平均相对误差分别为1.49%、0.41%，收敛时间分别为15.47 s、18.78 s，相较于标准蝙蝠优化支持向量回归预测结果，收敛时间分别减少了122.11%、103.62%。对比PSO、GA、BA优化SVR，扬程预测误差分别降低了29.53%，70.46%，131.54%，效率预测误差分别降低了7.31%，9.75%，19.51%。结果表明所提出模型能快速、有效预测斜式轴流泵变角性能。
2025 Vol. 46 (2): 190-197 [
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力学计量
198
基于Lambert-Beer定律的吸光度监测微容量液体体积测量系统及方法研究
常旭, 王金涛, 刘翔, 张竟月, 佟林, 郭立功, 许常红, 时文才, 徐浩铭
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2025.02.07
为解决静力称量法对环境要求高、液体蒸发影响精度且难以实现现场检测的问题，基于Lambert-Beer定律研究了微容量液体体积测量方法。为了提高该方法的测量重复性，设计了具有吸光度监测光路的测量系统，用于监测光源波动等干扰因素并提出了修正系数。设计了测量方案，并给出了相应数学解析模型，以实现微容量液体体积的计算。搭建了实际测量系统并进行实验，液体混匀实验验证了所设计的测量系统可有效提高测量效率，针对100 μL微容量液体体积检定点开展的测量实验，验证了吸光度监测光路可以把重复性从2.02%提高至0.76%，最终测量结果符合JJG 646—2006的要求，验证了测量系统的有效性。
2025 Vol. 46 (2): 198-203 [
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204
多点粘贴式应变测量系统在线校准技术研究
周宁, 冯建民, 宋昊, 尧建平, 赵启迪, 张慧君, 黄晓龙, 尹伟, 高战朋, 武军, 于翀
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2025.02.08
在大型客机全机结构静强度试验中，针对多点粘贴式应变测量系统的在线校准问题，提出了通过降低敏感元件分散性建立伪溯源链的技术思路，开展了初步研究并将光纤和应变片的灵敏度分散性分别降低到1%和2.8%。研制了应变标准源，比对光纤、应变片和散斑3种应变测量方式的精度及其在线溯源方法，发现了借助高精度非接触式应变测量手段和低分散性的应变敏感元件特性建立真溯源链的技术途径。针对海量粘贴式应变敏感元件配套电路通道，研发了自动化的校准检测装置，总体效率提升10倍以上。
2025 Vol. 46 (2): 204-212 [
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213
直线电机驱动六自由度并联机器人运动学标定研究
张鑫璐, 刘志华, 蔡晨光, 孔明, 符磊
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2025.02.09
为了解决并联机器人运动学标定中由于位置和姿态量纲不统一而引起的寻优算法过程中迭代收敛速度慢问题，提出了对误差模型中位移和姿态函数数量级进行统一的方法。首先，以直线电机驱动的6-PSS并联机器人为研究对象，基于闭环矢量方程，通过降低在误差雅可比矩阵中位移函数和姿态函数的损失函数值构建无量纲化的运动学参数误差模型；其次，采用最小二乘算法辨识动静平台球铰铰链点、杆长、导轨方向向量在内的运动学参数误差，根据辨识结果进一步对控制模型的参数进行修正；最后，进行直线电机驱动的6-PSS并联机器人运动学标定实验，将AICON双目立体视觉装置放置于没有光线突变的室内环境中测量并联机器人末端执行器的实际位置和姿态，并将理论位置和姿态进行对比得到误差，进而对样机进行精度补偿。实验结果表明，经过运动学标定后，样机位置精度提升96.736%，姿态精度提升83.750%，精度补偿有效，验证了误差模型的有效性。
2025 Vol. 46 (2): 213-221 [
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222
基于多分支特征融合注意力的轴承故障诊断方法
郭海宇, 于威, 张晓光, 陆凡凡, 陈洋, 赵学义
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2025.02.10
针对传统轴承故障诊断模型学习关键故障特征能力不足，且在噪声干扰下诊断精度受限的问题，提出了一种多分支多尺度卷积神经网络结合通道注意力（MBSACNN）的故障诊断方法。该方法采用多通道多输入的方式弥补传统模型只能分析单一维度故障特征信息的不足；进行连续小波变换将样本转化为时频信号，增强样本信息的多样性；利用多尺度并行卷积获取关键特征，增强特征学习能力；结合通道注意力机制有效融合多分支故障特征，提升故障诊断的准确性。与传统故障诊断模型相比，MBSACNN模型在特征学习和抗噪性能方面都表现出一定的优势。在凯斯西储大学（CWRU）实验数据集零噪声与强噪声情况下，故障分类准确率分别为99.99%和96.97%；工程应用中，在噪声干扰强烈的3类水泥生产设备上故障分类准确率均优于97.25%，具有较高的诊断精度与噪声鲁棒性。
2025 Vol. 46 (2): 222-232 [
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声学计量
233
空气静压下的水听器灵敏度校准系统
李斌, 王月兵, 赵鹏, 解建宇, 蔡越
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2025.02.11
针对水听器在空气中的灵敏度校准，阐述了空气静压下水听器灵敏度的校准原理，设计并搭建了一套便捷的校准系统。计算分析校准腔体中空气静压力的变化关系，控制装置内的声压变化，对频率约为6 Hz的水听器灵敏度进行校准。通过仿真和理论计算，分析了系统设计的合理性。实验结果表明：该校准系统测量的水听器灵敏度与甚低频静水压激励法测量的灵敏度最大偏差不超过0.5 dB。与振动液柱法、驻波管比较法测量灵敏度相比较，偏差分别在0.6 dB和1 dB以内，系统的扩展不确定度
U
≈
0.8 dB （
k=2），从而验证了该系统在空气静压下校准水听器低频灵敏度方法的可行性。
2025 Vol. 46 (2): 233-239 [
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240
基于激光测振技术的低频水声换能器辐射声源级测量
王文侠, 强成虎, 王敏, 杨平, 艾华, 王珂, 何龙标
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2025.02.12
针对低频水声换能器辐射声源级测量依赖大范围自由场水域、实施成本高等问题，提出了基于激光扫描测振的声源级测量方法。阐述了激光外差干涉振速测量原理和基于瑞利积分的远场声压推算方法；搭建了换能器表面振速扫描测量装置并开展实验，提取到低频换能器表面的复杂振动模态分布；由表面振速推算远场声压与湖试声源级测量结果相比较，在100 Hz和5 kHz频率处所测量声源级差异分别为-2.2 dB和0.9 dB，其结果基本吻合，验证了该方法的有效性。
2025 Vol. 46 (2): 240-246 [
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电磁学计量
247
双平面阵列静电传感器灵敏特性分析及结构优化
贾宝惠 熊亿杰 肖海建 丁梓航 段博文
针对阵列静电传感器在航空发动机滑油磨粒在线监测中存在灵敏度不高、敏感场分布不均匀等问题，通过理论与仿真相结合的方式，综合优化传感器结构单元，以提高传感器的灵敏特性。设计了一种新型双平面32极板阵列静电传感器，基于点电荷思想建立了该传感器的理论模型；探究了极板厚度、覆盖角、长度和双平面间距对传感器灵敏特性的影响。在此基础上，优化传感器构型并制备相应的实验样品，搭建实验测试平台开展实验。结果表明：双平面间距L和极板长度H是提高传感器灵敏特性的关键，优化后的传感器灵敏度增加75.80％及均匀性提高了56.05％。实验结果与有限元仿真变化趋势一致，当L由1cm增至2cm时，静电传感器监测电压幅值从29.23mV增至40.16mV；当H由2cm增至4cm时，电压幅值增至76.43mV；当综合优化L和H时，电压幅值进一步增至80.77mV。
2025 Vol. 46 (2): 247-258 [
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无线电、时间频率计量
259
异地光频梳校准方法实验研究
席文飞, 孟飞, 林百科, 苏亚北, 薛潇博, 赵耀, 高业胜, 曹士英, 林弋戈, 郎利影, 方占军
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2025.02.14
为实现异地校准光频梳，提出了利用1台稳频激光器作为传递标准器的校准方法并进行了实验研究。实验首先利用中国计量科学研究院的标准光频梳，标定了传递激光器的频率均值为194 369 489 387 885 Hz，相对扩展不确定度为1.03×10
-13
（
k=2），平均秒级稳定度为1.7×10
-13
。该实验持续一年半时间，并经过数次长途搬运。在此基础上，实验通过传递激光器分别对2台异地光频梳进行了校准，其中使用参考到氢钟的光频梳测量均值为194 369 489 387 827 Hz，相对扩展不确定度为3.2×10
-13
（
k=2）， 校准值为+58 Hz，平均秒级稳定度为2.0×10
-13
；使用参考至铷钟的光频梳测量均值为194 369 489 388 579 Hz，相对扩展不确定度为5.8×10
-11
（
k=2）， 校准值为-694 Hz，平均秒级稳定度为4.5×10
-12
。此研究为参考到微波频率标准上的光频梳远程校准提供了新的途径。
2025 Vol. 46 (2): 259-266 [
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267
微波功率锁定的高性能CPT原子钟频综
温智强, 云恩学, 孙思宇, 杨腾辉, 王弼松, 王雷刚, 罗鑫, 许进, 孙兵锋, 李文兵, 郝强
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2025.02.15
相干布局囚禁（CPT）原子钟通过微波调制激光器产生相干双色激光，与原子体系相互作用获得极窄的CPT共振信号，实现本振频率的锁定。因微波调制在光上，省去了微波腔，可以实现原子钟的小型化甚至芯片化。在追求CPT原子钟芯片化同时，其频率稳定度极限也得到深入研究，目前高性能CPT原子钟的频率稳定度已达~2×10
-13
τ
-1/2
（
τ=1 ~10 000 s）的水平，但由于微波相位噪声及其功率起伏等因素，限制了CPT原子钟性能的进一步提升。针对此瓶颈，设计了1款功率锁定的3.417 GHz低相位噪声微波频综。实验结果表明，在频偏为1 Hz、10 Hz、100 Hz、1 kHz、10 kHz处，频综绝对相噪分别可达到-55.27 dBc/Hz、83.85 dBc/Hz、-110.4 dBc/Hz、-129.5 dBc/Hz、-132.5 dBc/Hz低噪声水平。根据交调效应，其对CPT原子钟1s 处的频率稳定度贡献仅为5.0×10
-14
。该频综链路的残余频率稳定度在1 s时达7.99×10
-15
，并在平均时间万秒以内，优于目前报道最好CPT原子钟指标1个量级以上。锁定后的微波功率稳定性在10 000 s时提升了5倍。
2025 Vol. 46 (2): 267-273 [
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274
能量重心改进算法
赵兴印, 杨明极
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2025.02.16
为了提高校正效果，基于实偶窗函数的傅里叶变换依旧是实偶函数的特性，在分析传统能量重心法理论的基础上，提出了一种提高抗噪性的频谱校正方法，即能量重心改进算法。用此方法对信号加各种窗进行了校正精度分析，结果在取3条谱线加Hanning窗和Blackman窗的情况下，比传统能量重心校正法校正精度分别提高了0.002个频率分辨率和0.017个频率分辨率。在高斯白噪声背景下对改进算法进行了理论分析，结果表明此算法结果准确可靠、抗噪强，为无偏估计，并通过仿真验证了理论推导的正确性。
2025 Vol. 46 (2): 274-279 [
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电离辐射、化学计量与生物计量
280
基于原子磁力计的免疫层析试纸定量测量方法
蒋跃进, 王伯宇, 薄宇凡, 蒋志远, 沈洋
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2025.02.17
侧流免疫层析技术（lateral flow immunoassay，LFIA）因其操作便捷、试样用量少、结果易判读等优点被广泛应用于疾病快速诊断领域。然而，如何对目标检测物进行定量测量仍是LFIA应用中的一个关键问题。选用超顺磁纳米颗粒（magnetic nanoparticles，MNP）作为LFIA标记物，结合量子磁学传感技术提出一种基于原子磁力计的LFIA试纸定量测量方法。通过原子磁力计线性扫描待测试纸得到剩磁通量密度谱，解析磁矩与目标检测物浓度对数线性关系，计算所含MNP数量以实现定量测量。当磁力计与待测样品间距为9 mm时，采用该方法测得胃泌素释放肽前体（pro-gastrin releasing peptide，Pro-GRP）LFIA试纸的线性范围为10
2
~10
4
pg/mL，最低检测限10
2
pg/mL，并得到该浓度下MNP数量约为1.057×10
4
个。
2025 Vol. 46 (2): 280-286 [
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287
轻度认知功能障碍高低阶耦合网络特征分析
甄浩延, 徐佳森, 李梓澎, 李昕
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2025.02.18
针对轻度认知功能障碍患者（MCI）脑功能连接异常问题，提出了一种新的高低阶耦合脑功能网络构建方法。基于皮尔逊相关，在分析不同脑区功能相关与同步基础上，构建脑区之间的高阶耦合网络，并分析高低阶耦合网络特征、小世界属性、rich-club系数以及网络的稳定性等重要脑功能网络特征标记。研究结果表明：相较于阿尔茨海默病患者（AD）对照组，MCI组的delta频段其脑网络连接连接强度，全局效率和聚类系数均有显著下降（
P<0.05）。分析功能网络核心节点发现AD组和MCI组在各网络下的核心节点数均少于正常（HC）组，MCI组核心节点主要分布在前额叶，AD核心节点主要分布在顶叶和枕叶，在beta和delta频段AD组相较于HC组的核心节点易损性显著提高（
P<0.05），而在beta和theta频段中，MCI组的核心节点易损性显著大于HC组（
P<0.05）。上述结果说明：高低阶耦合网络特征可以有效地表达轻度认知障碍脑功能状态，将为轻度认知障碍早期诊断提供帮助。
2025 Vol. 46 (2): 287-297 [
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298
不同条件对肿瘤球制备单细胞效果的评价
杨璐璐, 张永卓, 龚晓云, 薛志超, 申屠旭萍
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2025.02.19
不同的单细胞分离、制备技术会直接影响着细胞状态和生理功能，最终导致相关研究的偏倚。通过培养一致性较强的肿瘤球作为研究模型，采用4种分离方法包括水浴法、金属浴法、机械法、优化水浴法，和3种分解酶包括胶原酶、胰蛋白酶和人肿瘤温和酶解试剂盒来分离多组单细胞样本群并对单细胞数量、活率、代谢产物、药物通路等关键指标进行研究。结果显示，优化水浴法的单细胞活率最高，为（90.27±8.56）%，而在分解酶方面胰蛋白酶表现最佳，单细胞活率为（93.20±3.84）%，获得的细胞数量最多。胶原酶制备的单细胞增殖克隆能力最强，且与肿瘤球相比表达改变的代谢物数量少，接近肿瘤球的真实状态。胰蛋白酶制备的单细胞中参与甲硫代谢的代谢物表达下调，降低癌细胞对药物的敏感度，影响药物效果的评估。
2025 Vol. 46 (2): 298-308 [
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信息动态
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《计量学报》“生物计量”专刊征稿通知
·
《计量学报》变更为月刊公告
·
关于征集2019-2021年度“青年人才托举工程”托举人选的通知
·
关于召开“第12届中日韩计量测试学术研讨会”通知
·
关于开展“2019年度中国计量测试学会科学技术进步奖”推荐工作的通知
·
快讯︱《计量学报》2019年增刊征稿啦！
·
电子专刊阶梯波研究论文专辑
·
关于召开“纪念5.20世界计量日学术报告会”的通知
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友情链接
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中国计量测试学会
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中国计量网
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中国计量科学研究院
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版权信息
主管单位：
国家市场监督管理
总局
主办单位：
中国计量测试学会
出 版：
计量学报编辑部
周 期：
月刊
编 辑：
计量学报编辑委员会
主 编：
崔丽红
邮发代号：
2-798
国内定价：
全年1200.0元
单价100元/期
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