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2016年 37卷 1期
刊出日期：2016-01-22
1
原子力显微镜的双探针接触测量研究
张华坤,高思田,李伟
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2016.01.01
为实现双探针原子力显微镜的探针对准,用探针A对探针B的成像进行了深入的研究。首先对音叉探针进行有限元仿真,分析探针的机械特性。其次用锁相放大器获取探针的幅度和频率信号,让探针接近样品（硅片）以获得系统的分辨率。最后在YOZ平面用探针A对探针B扫描成像,逐步缩小扫描范围并同时减小扫描步进。实验表明,探针的分辨率优于1 nm,双探针对准精度可达5 nm。
2016 Vol. 37 (1): 1-5 [
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6
时栅转台自动标定系统的研究
张天恒,王培懿,武亮,索龙博
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2016.01.02
提出一种自动检测时栅转台误差、辨识误差模型系数和误差补偿的方法。该系统利用自制的数控控制箱结合嵌入式技术,以高精度的圆光栅作为基准量仪, 以双微控制器与上位机为基础,形成双闭环控制结构,实现系统的高精度定位。在对极点8个待定参数和对极内20个待定参数分别进行傅里叶变换的参数辨识,得到辨识误差模型的系数,实现了实时在线误差补偿。实验结果表明,时栅转台的精度达到2.4″,提高了时栅转台标定精度与标定效率。
2016 Vol. 37 (1): 6-9 [
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10
光栅数字细分的CORDIC算法总量化误差分析
王晓娜,钟玉龙,朱维斌,叶树亮
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2016.01.03
针对光栅数字细分的CORDIC算法总量化误差EOQ进行了研究,根据CORDIC算法的基本原理进行了仿真和电路实验,结果表明在不同位宽b条件下预测值EOQs与实验值EOQp的差值与迭代次数n成反比,n=12时两者差值为1.8×10
-4
rad,证明了EOQ对CORDIC算法在光栅数字细分角度运算中的误差表征的有效性。对影响EOQ的关键参数以及误差分量进行了量化分析,分析结果表明EOQ随着n和b的增大呈现减少的趋势,其中n对EOQ的减小起决定性作用。电路测试结果显示当b维持不变,n每增一次, EOQ近似减小50%。获得了关于EOQ影响CORDIC算法角度计算的结论,对于光栅数字细分过程中的误差分析具有参考和实用价值。
2016 Vol. 37 (1): 10-14 [
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15
手持式激光测距仪检定方法及系统研究
乔卫东,赵敏,刘康,李倩,方静
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2016.01.04
针对现有手持式激光测距仪检定方法所需场地大、室外环境干扰因素多的问题,提出了一种“小空间长距离”的测量方案,基于此方案研制的手持式激光测距仪检定装置,以高精度全站仪的示值作为长度基准,利用镜面反射原理,在室内16 m长导轨上复现50 m标准长度,消除了野外测量中环境因素的影响。实验结果表明,检定系统满足JJG 966—2010《手持式激光测距仪》检定规程中示值误差检定技术要求,可以实现对手持式激光测距仪示值误差的检定。
2016 Vol. 37 (1): 15-18 [
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19
A级点钞机纸币边缘的单向扫描定位新方法
罗颖,郭涛,刘霖,黄柄权, 宋昀岑,叶玉堂,刘永
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2016.01.05
针对新国标A级点钞机900张/min纸币的高速图像处理需求,提出了一种基于现场可编程逻辑门阵列和双核数字信号处理器的纸币边缘实时定位新方法。该方法用单向扫描代替了传统的4向扫描,将一维边缘信息编码过程与图像采集过程合二为一,通过双核实现了信息处理的并行性,极大地提高了纸币边缘定位的效率。实验结果表明,使用该方法将几十ms的纸币边缘定位耗时缩短至μm级,定位效率相比4向扫描定位法提高了50.5倍,对于新国标A级点钞机检钞速度的提高具有重要价值。
2016 Vol. 37 (1): 19-23 [
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24
套管对水三相点的影响研究
王鹏,闫小克,蒲玲,张婧瑜,李萌,张佳仁
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2016.01.06
为了研究套管对水三相点的影响,研制了计阱内径分别为16 mm和18 mm的水三相点容器以及直径为15.5 mm的套管。通过在计阱内加套管和不加套管,并利用准确度为0.02×10
-6
的交流比较仪电桥测量标准铂电阻温度计在计阱内的电阻值,比较不同直径水三相点容器内套管对水三相点的影响。实验结果表明:实验中套管对水三相点值的影响小于30 μK,且在相同的测量条件下,套管的直径与水三相点容器温度计阱的内径越接近,套管对水三相点值的影响越小。
2016 Vol. 37 (1): 24-26 [
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27
铜线材热膨胀系数的理论分析和实验研究
刘建科,崔永宏
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2016.01.07
分析了面心立方结构晶体铜线材的热膨胀系数随温度的变化关系。采用精密仪器DIL402PC热膨胀仪测定了铜的热膨胀系数,得到在100℃到380℃之间铜的热膨胀系数基本保持在2.0836×10
-5
/℃,比通常实验室条件下测得的结果稍大。温度大于380℃时,铜的热膨胀系数随温度呈线性增加。理论分析与实验测定的结果基本一致,说明应用此理论亦可以解释其它面心结构晶体的热膨胀系数。
2016 Vol. 37 (1): 27-29 [
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Fe-C共晶点的复现与温坪特性的研究
吕国义,刘裕盛,杨永军
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2016.01.08
在温度量传体系中,铜凝固点(1084.62 ℃)以上目前还没有其他纯金属固定点,而金属-碳共晶点作为新兴的固定点具备良好的复现性,可补充铜点以上的温度固定点,拓展现有的高温温度量值传递水平。尽管Fe-C共晶点非常接近铜凝固点,但其仍有较高的使用价值,可为更高温共晶点灌注及复现提供宝贵的经验。用一等标准S偶对Fe-C共晶点的温坪进行测量,其共晶点温度为1152.4 ~1152.5 ℃。
2016 Vol. 37 (1): 30-33 [
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基于高发射率标靶的物体表面温度快速精确测量研究
王则瑶,陈乐,富雅琼,吾云霞,徐建斌
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2016.01.09
针对某些工业现场物体表面温度测量要求快速且精确,红外测温仪直接测温虽然快速,但准确性较低,提出了一种基于高发射率标靶的物体表面温度快速精确测量方法。采用高发射率涂料涂层制作标靶,通过在测量现场使用该标靶,可以避免物体表面发射率对物体表面红外温度测量准确性的影响,同时,对比直接测量和标靶测量结果,消除环境温度、大气温度、测量距离、大气衰减等因素的影响,从而实现物体表面温度测量的快速和准确性。实验结果与理论分析表明,该方法能有效提高物体表面红外温度测量精度,平均测量误差小于1%。
2016 Vol. 37 (1): 34-37 [
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电磁流量计矩形与鞍状线圈磁场的数值仿真
杜胜雪,孔令富,李英伟
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2016.01.10
讨论了电磁流量计矩形和鞍状线圈所产生磁感应强度的分布情况。运用毕奥-萨伐尔定律和叠加原理,通过数值仿真得到励磁线圈在测量管道内电极横截面上的磁场分布情况。提出磁感应强度的方向平行程度和大小均匀程度2个指标,并用其来判别感应磁场分布的均匀程度。依据以上2个指标,分别对不同尺寸的矩形和鞍状励磁线圈所产生的感应磁场进行计算分析和优化。
2016 Vol. 37 (1): 38-42 [
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43
有刷直流电机振动转矩及其抑制方法的研究
曾华,冯浩,赵浩
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2016.01.11
对有刷直流电机的振动转矩进行了实际的测试,并从换向过程和气隙磁场分布情况进行推导,表明有刷直流电机振动转矩的客观存在。并在此基础上,提出了一种抑制振动转矩的方法。通过调节换向片的空间相对位置,使得转子在换向过程中产生的振动转矩分量错开一定的电角度,相互叠加后可有效地减小电磁转矩中的振动分量,最后通过实验证明了该方法的有效性。
2016 Vol. 37 (1): 43-46 [
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记忆径向基神经网络在冷轧液压自动位置系统的优化控制
魏立新,郑翠红,李莹,王洪瑞
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2016.01.12
针对冷轧液压自动位置控制系统多变量、强耦合、高阶次和时变性等特点,提出一种引入记忆因子的径向基函数神经网络在线自适应调节PID参数的系统。为提高网络精度,利用改进的混洗蛙跳算法离线全优化记忆径向基神经网络,在获得网络结构的同时得到初始参数,避免网络模型训练的繁琐,并利用测试函数证明优化后的网络具有良好的逼近能力。然后利用优化后记忆径向基神经网络的自校正功能在线细调PID参数,仿真结果表明,该控制系统跟踪快、超调小、适应性强,控制品质优于传统PID和普通径向基神经网络PID控制方法。
2016 Vol. 37 (1): 47-52 [
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53
基于改进鱼群算法的铝热连轧摩擦系数模型研究
孙浩,杨景明,呼子宇,车海军,韩乐
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2016.01.13
铝热连轧机二级过程自动化中,存在变形区摩擦系数预报精度低的问题。通过定量分析油膜厚度、轧制温度和摩擦系数的关系,运用改进的鱼群算法回归并建立起了针对轧制现场的摩擦系数模型。将上述模型应用到铝热连轧机结果表明,新模型提高了摩擦系数的软测量精度,提高了轧制的稳定性,对以摩擦系数为基础的其他轧制模型起到了参考作用。
2016 Vol. 37 (1): 53-55 [
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56
基于DEMD和模糊熵的滚动轴承故障诊断方法研究
孟宗,季艳,闫晓丽
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2016.01.14
提出一种基于微分的经验模式分解(DEMD)模糊熵和支持向量机(SVM)相结合的滚动轴承故障诊断方法。首先对信号进行基于微分的经验模式分解,得到若干具有物理意义的本征模函数(IMF)分量,再利用相关度准则对固有模式分量进行筛选,计算所选分量的模糊熵,组成故障特征向量,然后将其作为支持向量机的输入来识别滚动轴承的状态。并将该方法与基于EMD模糊熵和SVM相结合的方法进行比较,实验结果表明该方法对机械故障信号能够更有效准确地进行识别分类。
2016 Vol. 37 (1): 56-61 [
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62
基于包络线算法改进EMD的旋转机械故障诊断方法研究
时培明,王敬,温江涛,田广军
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2016.01.15
针对经验模态分解（EMD）中包络线拟合算法存在的过冲/欠冲以及端点问题,提出采用分段三次Hermite插值解决包络线过冲/欠冲问题,并结合基于斜率再优化的极值点延拓加窗函数的端点效应抑制方法,来优化EMD分解中包络线拟合的结果,得到更准确内禀模态函数（IMF）的同时也可以通过Hilbert变换得到更准确的边界谱和Hilbert谱,提高EMD分解质量。通过仿真分析和滚动轴承内圈故障诊断实例研究表明,该方法有良好的效果,实现旋转机械故障的有效诊断。
2016 Vol. 37 (1): 62-66 [
摘要
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一种基于EEMD-SVD和FCM聚类的轴承故障诊断方法
张立国,康乐,金梅,李盼
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2016.01.16
提出了一种基于总体平均经验模式分解（EEMD）和奇异值分解（SVD）的模糊C均值聚类（FCM）相结合的轴承故障诊断方法。首先对轴承信号进行EEMD分解,得到若干个平稳的本征模函数（IMF）,再通过相关性分析筛选包含主要信息的前几个分量进行奇异值分解,然后将得到的奇异值矩阵作为特征向量,通过FCM模糊聚类进行识别。实验结果表明,此方法可有效地对轴承故障类型进行识别。
2016 Vol. 37 (1): 67-70 [
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71
基于粒子群算法优化支持向量机的铝热连轧机轧制力预报
杨景明,陈伟明,车海军,吕金,贾林
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2016.01.17
为了提高热轧带材的轧制力预报精度,提出了粒子群算法和支持向量机结合的方法来预报轧制力。根据轧制原理用支持向量机建立轧制力预报的模型,通过粒子群算法优化支持向量机参数来提高预报精度。为了进一步提高轧制力预报精度,还提出了支持向量机网络与数学模型相结合的方法,对某“1+4”铝热连轧厂现场采集的5052铝合金轧制数据进行离线仿真,仿真结果可以看出支持向量机网络与数学模型结合的方法预报轧制力,提高了轧制力预报速度并使其轧制力预报精度控制在7%以内。
2016 Vol. 37 (1): 71-74 [
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75
基于巴克豪森效应的无损检测技术应用现状
苑会娟,付剑,李洪梅,李君忠,姜雪,杨赢,张恩静
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2016.01.18
基于巴克豪森效应的无损检测技术可用于应力、硬度、晶粒度、磨削烧伤等的检测,因其具有快速、无损、定量等优点而受到关注。综述了巴克豪森效应国内外研究现状。围绕基于巴克豪森效应的无损检测技术,介绍了其在应力、硬度、晶粒度、磨削烧伤检测上的应用情况,并给出了应力、应变、硬度、晶粒度及磨削烧伤与磁巴克豪森噪声信号之间的关系。简述了MBN传感器设计要点。
2016 Vol. 37 (1): 75-78 [
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79
改进的正交相关超声换能器阻抗角测量新方法
纪华伟,李旭龙,胡小平
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2016.01.19
蜂窝复合材料超声切割中,超声波电源与换能器的阻抗匹配失效导致材料的加工质量和加工效率极度降低,甚至损坏超声设备,实时、在线对阻抗角度进行检测,实现动态匹配是解决该问题的关键。在正交相关原理的基础上,提出了一种与采样是否同步无关的阻抗角度检测新方法,并采用微处理器及传感器测量电路实现了阻抗角的在线检测。仿真与实验均证明,该方法适用于超声频信号的同步与非同步采样,为实现动态匹配奠定基础,且计算量小、实时性强、测量精度高,改进后测量误差接近0.0551°。
2016 Vol. 37 (1): 79-83 [
摘要
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84
250Hz～8kHz频率范围水听器自由场校准补充比对
陈毅,平自红,A E Isaev,A N Matveev
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2016.01.20
介绍了以杭州应用声学研究所作为主导实验室与俄罗斯国立物理技术和无线电工程测量研究院开展COOMET.AUV.W-S1:250 Hz~8 kHz频率范围水听器自由场校准国际补充比对的结果。比对校准了两只标准水听器TC 4033和GI 55。互易法和比较法及其校准装置被用于评估中俄两国在水听器自由场低频校准方面的当前水平。结果显示,中俄两国得到的两只标准水听器的自由场灵敏度校准结果具有很好的一致性,绝大多数频率点的校准结果与参考值的差值小于0.40 dB,最大偏差为0.59 dB。结果证明,中俄两国的自由场水听器校准低限可扩展至250 Hz。
2016 Vol. 37 (1): 84-89 [
摘要
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90
基于LMD能量熵和GK模糊聚类的电能质量扰动识别
张淑清,李盼,冯璐,李男,张航飞,乔永静,徐剑涛
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2016.01.21
提出一种基于局部均值分解方法(LMD)能量熵和GK模糊聚类相结合的电能质量扰动识别的新方法。LMD能量熵具有局域化的特性并且能够表征扰动信号复杂度,可以量化扰动特征。GK模糊聚类可处理分布不规则数据,因此可对各种扰动信号进行识别。非平稳的扰动信号首先由LMD分解,得到若干个有物理意义的乘积函数(PF）,通过Shannon熵的特征筛选方法对PF分量进行筛选,求取其能量熵组成特征向量。进而通过GK聚类对特征向量进行识别分类。实验表明,该方法能够有效准确地识别电能扰动信号,并具有良好的抗噪性。
2016 Vol. 37 (1): 90-95 [
摘要
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96
一种新型快速收敛的LMS谐波检测算法
郭瑞,李宝华,马奥运
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2016.01.22
针对传统基于固定步长LMS算法在电网谐波检测中存在收敛速度与稳态精度需折中选择的问题,提出了一种新型具有较高收敛速度的改进变步长LMS算法。该算法以同一相位下相邻两时刻的误差信号e(n)、e(n－1)的自相关估计调节步长更新,并且采用归一化处理方式,以误差信号在总电流信号中的比例k(n)、k(n－1)作为新反馈量,同时对新的反馈量进行相干平均估计来调整步长迭代;在权值迭代公式中引入相邻时刻估计误差绝对值之差的扰动量来加快自适应滤波器权矢量的迭代速度。MATLAB/Simulink仿真和实验证明,该方法相对于传统固定步长LMS谐波检测算法在收敛速度和稳态精度上有了进一步的提高,尤其在负载发生突变时的跟踪能力。
2016 Vol. 37 (1): 96-101 [
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102
磁场线圈常数的频率响应测量
张伟,汤元会
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2016.01.23
线圈常数是磁场线圈的重要技术指标。分析了线圈常数的频率响应产生原因,提出基于感应线圈法的测量方法,并运用测量相对比值以消除测量误差。通过对三段巴凯尔圆环磁场线圈的频率响应测量结果表明,该方法的理论分析结果与实际测量结果基本一致。
2016 Vol. 37 (1): 102-104 [
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105
基于FFT的舍入不确定度评估
荆学东,陈芷,张智慧,黄韡霖
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2016.01.24
舍入不确定度是快速傅里叶算法不确定度评估中的一个重要来源。将表示成向量矩阵的FFT算法分解为稀疏矩阵,以此确定信号传递流图,从而得出舍入不确定度在每一级的传递形式。再利用GUM中的B类方法对其进行评定,评定时假设舍入测量不确定度为均匀分布,通过对FFT算法中基-2算法的舍入不确定度进行评定,最终经过算法传递后得到其舍入不确定度的结果,在此基础上建立了FFT舍入测量不确定度的通用评估方法。
2016 Vol. 37 (1): 105-108 [
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对流量测量不确定度评估中若干名词术语的看法
沈昱明,张进明
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2016.01.25
根据VIM(3rd)、JJF 1001—2011和JJF 1059.1—2012,对《ISO/TR 7066-1:1997 Assessment of uncertainty in calibration and use of flow measurement devices-Part1:Linear calibration relationships》、ISO 5168:2005和GB/T 29820.1—2013,对其中的若干术语、定义和符号作了初步分析,提出了一些不同看法和修改意见;分别对ISO/TR 7066-1和ISO 5168中关于“随机误差”、“系统误差”、“标准偏差和方差”;“不确定度和不确定度评定”、“重复性测量条件”,以及“灵敏度”和“线性校准方程”等定义和注解的表述进行了讨论。
2016 Vol. 37 (1): 109-112 [
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出 版：
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