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2020年 41卷 12期
刊出日期：2020-12-28
计量学总论
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
电磁学计量
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
1449
基于线激光传感器的工件尺寸测量系统的误差补偿方法
张旭,陈爱军,沈小燕,张瀚文,李东升,刘源
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2020.12.01
提出了一种基于线激光传感器的工件尺寸测量系统的误差补偿方法,利用坐标系投影和图像处理技术进行误差补偿。设定传感器坐标系OM-XMYMZM和设备坐标系O-XYZ,分析坐标轴夹角φ、δ、γ对工件尺寸坐标值X、Y、Z的误差,建立了基于φ、δ、γ在XOY、YOZ、XOZ平面上的投影角α、β、θ的误差补偿模型。利用图像处理技术测得α、β、θ,计算经过误差补偿的工件尺寸坐标值X′、Y′、Z′。对尺寸100mm×100mm×10mm的长方体工件进行测量实验,分别测量了长度、宽度、圆心距、圆直径、圆线距、台阶高度。测量结果表明:经误差补偿后的工件尺寸测量误差在40μm以内,优于未补偿前的520μm;均方根误差低于40μm,优于未补偿前的580μm。其中,圆心距误差补偿效果最显著,测量误差减小了560μm;圆直径误差补偿效果最不明显,测量误差减小了10μm。
2020 Vol. 41 (12): 1449-1455 [
摘要
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1456
适用于TERS系统的金修饰钨丝探针制备和研究
都伯林,高思田,黄鹭,施玉书,曲兴华
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2020.12.02
提出了一种适用于针尖增强拉曼光谱(TERS)系统的金修饰钨丝探针,研究了其制备方法。有限元仿真设计了针尖的形状为内弧形针尖,并进行二氧化硅粘结层和金颗粒外层双镀膜结构纳米修饰;通过调节实验室自主研制的电化学腐蚀探针装置的溶液浓度、电机位移和浸入深度制备符合形状要求的钨丝针尖;在此基础上,通过电感耦合等离子体化学气相沉积技术(ICP-CVD)进行二氧化硅涂层镀制,电子束加热物理气象沉积技术(EB-PVD)进行金涂层镀制。最终完成该探针制备,双层镀膜后针尖曲率半径达30~80nm,可用于TERS研究。
2020 Vol. 41 (12): 1456-1460 [
摘要
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1461
基于几何参数标定的串联机器人精度提升
赵艺兵,温秀兰,乔贵方,吕仲艳,宋爱国,康传帅
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2020.12.03
为了提升串联机器人绝对定位精度,提出了基于零参考模型(ZRM)的机器人几何参数标定方法。建立了包含方向矢量和连接矢量的机器人零参考模型;针对模型特点,利用改进遗传算法(IGA)优化求解零位方向分量和位置方向分量,给出了用IGA标定几何参数目标函数值计算方法及求解几何参数误差的具体步骤。通过对ER10L-C10工业机器人不同测点下仿真标定及实测研究结果表明:IGA方法能够快速对机器人ZRM的几何参数实现标定,当标定点设定为50个左右时,标定后的机器人在测试点的精度提升泛化能力较好,对ER10L-C10机器人在整个工作空间内实测标定其末端绝对定位精度提升约90%,该方法适于在有高定位精度要求的串联机器人中推广应用。
2020 Vol. 41 (12): 1461-1467 [
摘要
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326
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1468
基于Mask R-CNN算法的尾矿库干滩长度视频测量研究
杨俊,孙叶青,申屠南瑛,李青
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2020.12.04
干滩长度是整个尾矿坝安全稳定性的一个重要参数。为了实时准确地测得干滩长度值,提出了一种高效、智能、准确的在线监测新方法——基于Mask R-CNN实例分割算法的干滩长度测量方法。此方法共分为4部分:(1) 在尾矿坝两岸安装监控摄像头;(2) 基于Mask R-CNN算法,训练出识别水线并输出水线坐标的网络模型;(3) 将水线轮廓坐标与实际干滩长度进行回归分析,拟合出测量算法关系式;(4)将水线坐标输入上述关系式,即可通过视频画面实时测得干滩长度。研究结果表明,此模型能够准确地进行干滩长度的测量,且适用于光照不足、图像模糊、雨雪天气等情况。
2020 Vol. 41 (12): 1468-1474 [
摘要
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光学计量
1475
基于图像序列的运动目标检测识别的关键技术研究
薛震,于莲芝,胡婵娟
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2020.12.05
为提高运动目标检测的识别效果,通过分析、综合比较各种运动目标检测算法的优劣性,提出了基于全局自适应帧差法和基于码本模型的背景减除法对同一运动目标进行检测。通过对运动目标检测提取运动目标的掩膜,对掩膜进行外接矩形分析,从而得到包围运动目标的矩形框;将矩形框内的图片截取出来,调整该矩形并提取图片的HOG特征,最后通过训练好的SVM进行分类。在训练过程中,针对难易情况应用自举法对训练器进行优化。实验表明,与传统HOG+SVM多尺度检测算法相比,该方法在速度和准确性上可提升20%左右,可作为运动目标检测与识别的参考方法。
2020 Vol. 41 (12): 1475-1481 [
摘要
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热学计量
1482
一种超长杆铂电阻温度计校准装置
曾佳旭,潘江,雷珍珍,赵文娟,赵晓东,孙建平
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2020.12.06
核电站所用的铂电阻温度计总长度超过3m,温度计的感温元件长度接近3m,常规的校准系统不能用于此类超长杆温度计的性能评估。介绍了一种用于核电站的超长杆铂电阻温度计的校准实验装置,通过实验验证,该系统的温度稳定性优于±0.015℃,水平和垂直温度均匀性分别优于0.05℃和0.02℃,标准不确定度和扩展不确定度分别为0.016℃和0.032℃,该实验系统可有效地评估长杆铂电阻温度计的性能。
2020 Vol. 41 (12): 1482-1487 [
摘要
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262
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流量计量
1488
基于粒子群优化极限学习机及电容层析成像的两相流流型及其参数预测
张立峰,朱炎峰
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2020.12.07
提出了一种基于粒子群优化极限学习机及电容层析成像的两相流流型辨识及其参数预测方法。首先,通过粒子群优化极限学习机的连接权值,并使用粒子群优化极限学习机算法对4种典型的油-气两相流流型进行辨识;其次,使用粒子群优化极限学习机算法对流型的参数进行预测;最后进行了仿真实验,结果表明,与极限学习机算法相比,粒子群优化极限学习机算法所需隐层节点数更少,流型辨识率更高,其正确辨识率达100%,对4种流型参数预测的最大相对误差为5.24%。
2020 Vol. 41 (12): 1488-1493 [
摘要
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1494
基于主成分分析及多维高斯贝叶斯的超声流量计故障智能诊断方法
朱建新,吕宝林,乔松,王溢芳,陈嘉宏
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2020.12.08
提出了基于多维高斯贝叶斯模型的设备故障智能诊断流程,包括数据的筛选与结构化分析、数据的降维、模型的构建、诊断结果的检验与分析等。研究表明采用主成分分析方法进行降维时,不同的诊断对象在降维参数的选择方面存在较大差别,诊断效果因诊断对象和样本数量的不同而有所差异。利用公开发表的超声波流量计数据库对流程进行验证。结果显示:针对B型流量计进行280次、C型流量计进行550次智能故障诊断,故障状态的首选正确识别率分别达到99.3%和95.1%,较k-最近邻(KNN)聚类分析算法有一定的优势。
2020 Vol. 41 (12): 1494-1499 [
摘要
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力学计量
1500
空气中双称量法砝码体积测量方法的研究
苏祎,王阳,熊忠琪,韩瑜
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2020.12.09
利用被测砝码和参考砝码在2种不同密度的空气介质中比较称量时,砝码间的质量差与空气密度差成线性变化这一特性,通过最小二乘法拟合质量差随空气密度差变化的曲线,提出了空气中双称量法砝码体积测量方法。基于空气中双称量法砝码体积测量数学模型和测量装置工作原理,分析影响测量结果的3个主要因素:2次测量的大气压变化范围,砝码表面解吸作用和质量比较仪计量特性。以10g~1kg OIML不锈钢砝码为例,将该方法测得的体积与液体静力比较法的测量结果比对,En值评定结果小于1。
2020 Vol. 41 (12): 1500-1504 [
摘要
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1505
压缩热效应对单晶硅密度测量的影响
钟家栋,孙斌,赵玉晓,马鑫钰,张竟月,张殿龙
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2020.12.10
为了探究压缩热效应对近单晶硅液体(DSL-2329)温度的影响,可采用理论推导与实验结果相结合的方式分析计算DSL-2329液体恒温压缩系数与恒熵压缩系数的比值,比值越大,则液体温度对压强越敏感。在0.1mK的恒温液体测量环境中,通过对液体温度与所受压强的微量调节,实现单晶硅球特定的3种悬浮状态,这3种状态之间包括液体密度分别在恒温与恒熵条件下的变化过程,利用这3种特定悬浮状态之间的压强关系计算出液体等温压缩系数与等熵压缩系数的比值。实验数据表明,压强变化量越小,测得的恒熵压缩系数与液体恒温压缩系数的比值与理论值0.72越接近。
2020 Vol. 41 (12): 1505-1509 [
摘要
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1510
灭火飞机投放试验地面附着密度测量方法研究
彭冉,王晨昱
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2020.12.11
基于水体投放的扩散特性和工程试验的要求,设计了一种灭火飞机量化落水地面附着特性的测量方法。该方法主要包含地面数据采集的试验设备、矩阵布局和精度评估3个方面,考虑到工程试验费用的有限性,根据飞机投水的计算流体力学仿真计算结果,采用纸杯地面布阵的方法进行落水质量采集,综合数值模拟和线性插值等数学方法,给出了适用于大型水陆两栖飞机投水任务系统性能评估的试验矩阵方案和投水精度评估的具体方式,并通过与国外特定型号的投放试验数据绘图结果的比对,验证了测量方法的有效性。
2020 Vol. 41 (12): 1510-1515 [
摘要
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215
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1516
基于图像处理的皮带机上煤量体积计量
贺杰,王桂梅,刘杰辉,杨立洁
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2020.12.12
为了实现皮带机上煤体积实时计量,提出了一种基于图像处理技术实现皮带上煤量计量方法。通过线激光仪器和工业相机进行皮带机煤图像采集,首先对图像进行预处理,包括滤波、灰度化、二值化;然后通过图像膨胀减少骨架提取的毛刺现象,根据获取的空载无煤时刻的基线与实时获取的激光线,通过对比形成煤轮廓;计算出皮带上煤量截面积,根据截面积与皮带机带速关系实现皮带上煤量体积计量。通过在皮带机不同带速下进行试验测量,最大误差为4.2%,最小误差为0.9%,并且运行稳定。
2020 Vol. 41 (12): 1516-1520 [
摘要
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277
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声学计量
1521
球壳换能器电声效率测量方法研究
李荣基,赵鹏,王月兵,郑慧峰
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2020.12.13
换能器电声效率是高强度聚焦超声系统治疗剂量预测的重要参数。基于平面扫描法、辐射力天平法和自易法测量球壳聚焦换能器的输出声功率,同时测量换能器激励电功率,计算得到换能器电声效率。以1.1MHz的球壳换能器为被测对象,平面扫描法的相对扩展不确定度为14.21%,辐射力天平法的相对扩展不确定度为5.82%,自易法的相对扩展不确定度为15.30%。3种方法测量所得电声效率偏差在4%以内,实验证明3种方法在测量球壳聚焦换能器的电声效率时具有较好的一致性。
2020 Vol. 41 (12): 1521-1528 [
摘要
] (
261
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电磁学计量
1529
1V脉冲驱动型交流量子电压源研究
周琨荔,韩琪娜,赵建亭,鲁云峰,施杨,杨雁,屈继峰
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2020.12.14
脉冲驱动型交流量子电压标准ACJVS通过高速脉冲序列驱动约瑟夫森结阵芯片的方式实现宽频带交流量子电压的合成,相比于可编程型交流量子电压标准PJVS,具有免台阶切换、频谱纯净、频带宽等优点。搭建的系统主要包括8位高速脉冲码型发生器、微波放大器、直流阻断、约瑟夫森结阵芯片等。通过驱动包含4个子阵列,每个子阵列含12810个约瑟夫森结的结阵芯片,并结合4通道联合低频补偿的方式,成功产生了1V有效值的脉冲驱动型交流量子电压,为进一步建立交流量子电压基准打下了坚实的基础。最后,展望了脉冲驱动型交流量子电压在量子阻抗桥、交流量子功率源、交流量子功率表方面的应用价值。
2020 Vol. 41 (12): 1529-1535 [
摘要
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387
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1536
基于改进蝗虫优化算法的光伏电池模型参数辨识
吴忠强,申丹丹,尚梦瑶,戚松崎
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2020.12.15
针对蝗虫优化算法容易陷入局部最优、收敛精度不足等缺点,提出一种改进蝗虫优化算法。将混沌算法与蝗虫优化算法融合,对蝗虫优化算法进行混沌初始化,改善初始种群质量;再引入差分进化算法的差分策略,通过变异、交叉和选择过程,维持种群的多样性,增大算法跳出局部最优的可能性,从而使算法能搜索到更好的解;在个体更新部分引入了粒子群算法的思想,以当前的最优个体为目标进行个体位置更新,加快算法寻优速度。将改进蝗虫优化算法用于多晶硅太阳能电池模型参数的辨识中,并通过与其它智能优化算法的比较,验证了改进蝗虫算法辨识太阳能电池参数的有效性和优越性。通过实验验证了改进蝗虫优化算法在不同光照下对太阳能电池参数的辨识效果。
2020 Vol. 41 (12): 1536-1543 [
摘要
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276
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无线电、时间频率计量
1544
一种数字时钟的校准方法及验证装置
张宇,陈静,龙波,黄徐瑞晗,王菊凤,韩锋,沈力
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2020.12.16
为准确测量数字时钟示值偏差,保障数字时钟溯源的有效性,提出并设计一种数字时钟的校准方法及验证装置。采用PIN结硅光电二极管对数字时钟的数码管进行检测,将多路检测信号运算放大,与阈值电压进行比较后输出逻辑电平,再经过秒脉冲发生电路输出秒脉冲信号与标准时间秒脉冲进行比较测量。实验表明,验证装置延时223.4ns,不确定度为100.1ns(k=1)。
2020 Vol. 41 (12): 1544-1551 [
摘要
] (
232
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电离辐射、标准物质与生物计量
1552
水量热法加速器光子水吸收剂量绝对测量与国际比对
王坤,张健,王志鹏,金孙均,杨小元,刘福斌
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2020.12.17
为实现加速器光子水吸收剂量绝对测量,研制了水量热计系统,在此基础上取得国际互认并建立加速器光子水吸收剂量基准,进一步提高了我国放疗剂量量值传递能力。通过水浴与半导体制冷系统二级控温,将量热计水模体的温度漂移控制在0.5μ℃/s。利用惠斯通交流电桥测量辐射所致的热敏探针阻值变化,逐次校准热敏探针和交流电桥,实现了医用加速器光子水吸收剂量的绝对测量,合成标准不确定度为0.30%。参加了国际计量局加速器光子水吸收剂量关键比对,复现的6MV和10MV光子水吸收剂量值与比对参考值之比分别为0.9917和0.9949,在不确定度允许的范围内一致。
2020 Vol. 41 (12): 1552-1558 [
摘要
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254
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1559
伴生放射性矿中放射性核素检测实验室比对总结
李多宏,王铁健,潘玉婷,郭冬发,黄秋红,杨丽芳,武朝辉
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2020.12.18
The state has issued a series of measures to regulate the radiation of associated radioactive ores. For this reason, the Beijing Research Institute of Uranium Geology organized the activity of “BRIUG IC-2018 Interlaboratory Comparison of Radionuclides and Heavy Metals in Associated Radioactive Mines”. Our laboratory actively participated in 238U, 232Th, 226Ra, 40K comparing activities and studied measuring parameters, sample loading conditions and so on. Satisfactory results were obtained in the comparison activities.It shows that our laboratory has strong detection ability, which lays a solid foundation for similar radionuclide detection work in the future. Finally, some suggestions for future work improvement are put forward.
2020 Vol. 41 (12): 1559-1564 [
摘要
] (
223
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1565
CO的第二泛频(3←0)跃迁谱线线形强度测量研究
潘金明,林鸿,冯晓娟,宦克为,张金涛
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2020.12.19
CO分子是监测大气污染气体的优异示踪气体,要实现对CO分子实时监控就需要做到对气体浓度的精确快速测量。气体分子浓度测量可以利用测量吸收光谱和谱线线形强度得到,CO的(3←0)泛频谱带是吸收较弱的跃迁波段,利用以干空气为缓冲气体的200μmol/mol的CO混合物,基于稳频的光腔衰荡装置测量了在温度293K、压力13~93kPa下的CO分子R支3条跃迁谱线的吸收光谱。HTP(Hartmann-Tran profile)线形被用来获得这些谱线的线形强度,测量结果的相对标准不确定度优于1%,与国际HITRAN、HITEMP和GEISA光谱数据库比较,相对偏差小于4%。
2020 Vol. 41 (12): 1565-1569 [
摘要
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254
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1570
高效液相色谱法测定化妆品中防晒剂奥克立林含量的不确定度评定
邸铮,贾伯阳,周荔,王颖,左雪,张蓉,邬国庆
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2020.12.20
通过对化妆品能力验证样品中奥克立林含量检测的不确定度评定,分析影响防晒剂定量检测的相关因素。根据《化妆品安全技术规范》(2015年版)中15种防晒剂的高效液相色谱测定法,按照JJF 1135-2005《化学分析测量不确定度评定》和JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》中的有关规定,建立测定奥克立林的不确定度数学模型,并对不确定度来源进行分析和评定。结果表明,当化妆品中奥克立林含量为0.843%时,拓展不确定度为0.026%(k=2)。不确定度的主要来源为标准溶液的配制及工作曲线的拟合。
2020 Vol. 41 (12): 1570-1575 [
摘要
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计量学总论
1576
海气界面观测浮标现场原位校准技术研究
贾伟广,朱丽萍,秦鑫培,于建清
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2020.12.21
海气界面观测浮标可长时间、连续不断地同步收集海面气象和水文数据,是全球海气相互作用研究的重要技术之一。分析了海气浮标校准工作存在问题,提出了一种海气界面观测浮标现场原位校准技术,依托国家浅海海洋综合试验场,进行海气界面观测浮标计量校准技术研究。海试数据显示现场原位校准技术可行、过程可控、结果可信,气象和水文参数均满足《气象观测规范》和《海滨观测规范》要求,可达到陆地校准技术精度要求,研究结果为海气浮标量值溯源提供了一种新的有效途径。
2020 Vol. 41 (12): 1576-1582 [
摘要
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224
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1583
生命体征模拟仪计量校准方法的研究
吴思圻,杨世金,胡志雄,叶福钰,洪炜,刘文丽,王建林
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2020.12.22
基于系列设备与多项计量技术法规开展了生命体征模拟仪校准方法的研究。针对一款典型的生命体征模拟仪,依据已颁布实施的相关计量校准规范,开展计量校准检测并进行不确定度评定。重点论述现行相关校准规范中关键参数计量方法的典型特征,明确指出这些规范在某些计量参数选取与校准方法实施方面存在的问题,并提出可行的解决方案。采用自动化测量程序实现了生命体征模拟仪的智能化计量校准。
2020 Vol. 41 (12): 1583-1589 [
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信息动态
·
《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
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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！
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电子专刊阶梯波研究论文专辑
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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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万方数据
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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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