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2021年 42卷 3期
刊出日期：2021-03-28
几何量计量
光学计量
热学计量
力学计量
流量计量
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
力学计量
265
用于量值传递的高精度单晶硅球质量测量研究
彭程,王健
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.03.01
基于单晶硅球与现行常用砝码的物理特性差异,提出空气浮力修正改进计算方法。通过对硅球质量测量时空气密度瞬态变化分析,得出单次测量序列中存在6种不同空气密度变化序列,根据不同精度等级测量对各环境参数变化限值的要求,利用CIPM公式计算环境条件动态变化下的空气密度变化量,分析得出即使在恒温恒湿精密实验室下开展测量,相邻2次测量间由于环境参数变化带来的空气密度变化幅度可达1×10
-4
kg/m3。并以铂铱合金砝码作为参考砝码开展对标称质量值为1kg的高精度单晶硅球进行质量测量时,通过实验验证测量环境空气密度在单个测量序列中产生浮动变化时,采用改进后的空气浮力修正算法可减少15.1～30.2μg的计算误差。
2021 Vol. 42 (3): 265-270 [
摘要
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301
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271
基于空气轴承支撑技术的高准确度大扭矩标准装置研究
张智敏,张跃,孟峰,蒋继乐,胡刚,张伟
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.03.02
介绍了新研制的基于空气轴承支撑技术的20kN·m高准确度扭矩标准装置的工作原理、机械结构、性能试验,评定了该装置的不确定度。该标准装置采用静压空气轴承作为力臂杠杆的支撑部件,力臂系统采用了多部件框架结构,力臂材料采用了低热膨胀系数的因瓦合金材料,砝码加载系统采用了多个砝码组、旋转托盘和升降机构结合的方式,实现了不同量程范围扭矩值测量时加卸荷中不出现逆程。理论分析和性能试验表明:20kN·m扭矩标准装置在100N·m～24kN·m范围内的重复性优于2×10
-5
,不确定度优于2×10
-5
(k=2)。
2021 Vol. 42 (3): 271-275 [
摘要
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276
基于双向流固耦合技术的活塞式压力计研究
张忠立,王灿,林正皓,倪玉山,洪扁,秦亭亭,李雪菁
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.03.03
针对传统实验研究无法控制单一变量的不足,基于双向流固耦合技术,建立了1000MPa简单型活塞式压力计的三维旋转模型,研究流体介质的黏度、活塞杆弹性模量以及活塞间隙对活塞式压力计压力量值复现的影响,结果表明:流体从活塞底部入口至出口的过程中,其流体压力先是近似线性快速下降至平衡压力的30%左右,再经过小范围的压力波动,最后近似线性缓慢降压至出口压力零;活塞杆弹性模量越大,流体黏度越小,活塞间隙越小,其活塞杆收缩量就越小;活塞杆弹性模量越大,流体黏度越大,活塞间隙越小,其活塞有效面积就越大,且流体黏度增大1倍,其有效面积最大增加约1.3%,对活塞有效面积影响最大,活塞杆弹性模量增大至10倍,其有效面积最大增加不足0.04%,活塞杆弹性模量对有效面积影响最小。
2021 Vol. 42 (3): 276-281 [
摘要
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282
基于激光干涉仪数字信号解码的振动校准方法
王朝,蔡晨光,杨明,孔明,郭天太,王道档
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.03.04
提出了一种基于Polytec外差激光干涉仪输出S/PDIF数字信号解码的加速度计校准方法, 优化了校准过程, 并保障了加速度计的灵敏度幅值与相位校准精度。通过与ISO 16063-11推荐的外差激光干涉法在5Hz~20kHz 频率范围内的校准结果对比, 提出方法的灵敏度幅值相对误差与相位差分别小于0.969%和0.165°;灵敏度幅值相对标准差与相位标准差分别小于0.560%和0.356°。
2021 Vol. 42 (3): 282-286 [
摘要
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几何量计量
287
基于CORDIC算法的单频激光干涉信号处理系统半波长误差分析与消除
樊宏伟,刁晓飞,张福民,薛梓,董欣媛,铁咪咪
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.03.05
为了满足纳米级分辨率和高速处理,设计了基于CORDIC算法的激光干涉信号处理系统。研究发现信号处理系统存在半波长大小的粗大误差。对该半波长误差的特点与形成机理进行了研究,研究表明该半波长误差的根源为小数相位测量存在一定的误差区间,在干涉信号相位零点附近,该误差区间导致小数相位处于［2π
-
,0
+
］,具有不确定性;与整数相位结合时,可能产生半波长误差。在对半波长误差深入研究的基础上,给出修正表,提出了基于CORDIC算法相位补偿技术,以消除半波长粗大误差对激光干涉测量系统的影响。实验结果表明:在信号处理系统中,该相位补偿技术能够有效地消除半波长粗大误差,由CORDIC算法引入的总量化误差小于±0.05nm。
2021 Vol. 42 (3): 287-293 [
摘要
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294
基于分数阶傅里叶变换的NURBS曲面拟合
孔德明,黄紫双,王书涛,史慧超
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.03.06
为了实现对自由曲面模型的高精度非均匀有理B样条(NURBS)曲面拟合,提出了一种基于分数阶傅里叶变换的NURBS曲面拟合方法。首先,借助分数阶傅里叶变换对自由曲面模型点云数据的高程图像展开分析,从中提取出表征自由曲面表面三维结构的特征点;然后,利用外切圆取点法结合提取的特征点选取用于NURBS曲面拟合的数据点;最后,利用分数阶傅里叶变换滤波及反插节点法对拟合曲面形状进行优化,提高拟合精度。实验结果表明:该方法与传统NURBS拟合方法相比,在不同调整次数下拟合结果的均方根误差降低了28%,取得了更好的拟合效果。
2021 Vol. 42 (3): 294-300 [
摘要
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光学计量
301
镜片全自动测量系统的研究
何荣,金涛
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.03.07
为了提高镜片焦度测量的精度和效率,针对镜片测量时因手动调节而存在镜片偏心等问题,提出了一种结合哈特曼检测法、机器视觉技术以及步进电机控制系统来测量镜片的技术方案。基于此方案设计并制作了一种镜片全自动测量系统。系统实现了对哈特曼光阑下多光斑实时大小和位置的分析,利用搭建的机械模块自动校准镜片位置并测量镜片。用-15m
-1
~+15m
-1
的球面镜片进行重复性测量,实验结果表明:该系统实现了镜片的全自动测量,检测结果符合国家检定规程的要求,与手动测量结果相比测量误差减少了0.02m
-1
,提高了测量精度。
2021 Vol. 42 (3): 301-307 [
摘要
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308
基于均值聚类和循环导向滤波算法的农业图像去雾研究
田源
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.03.08
采用均值聚类和循环导向滤波(MCLGF)算法对农业图像去雾进行了研究。首先,建立雾天图像光学模型;接着任意选取两个子特征向量作为初始聚类中心,根据分类结果,将有雾图像通过均值聚类分为天空区域和非天空区域,再通过天空区域中求取原图的最大像素值作为大气光值;然后,循环导向滤波实现细节平滑和边缘保持,最小化代价函数使导向滤波器的输出图像与输人图像差异最小;最后,给出了算法流程。实验仿真显示:该算法能够有效地降低图像中的雾气,结构相似度平均值为0.98、信息保真度平均值为0.96、图像信息熵可达9.12,可见边的正则梯度均值可达0.85,这4个评价指标相比其他算法均较好。
2021 Vol. 42 (3): 308-313 [
摘要
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热学计量
314
大口径高发射率面型黑体辐射源的研制
扈又华,郝小鹏,司马瑞衡,谢臣瑜,宋健,刘洋,武强,杨延龙
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.03.09
黑体辐射源作为定标标准器,在红外测量设备的辐射定标中具有重要作用。为应对大口径红外测量设备的辐射定标工作需求,设计了1台辐射面积为400mm×400mm的面型黑体辐射源。采用多路控温和连接固定冷源的方式对黑体进行温度控制;通过热仿真确定合适的传热模型,同时结合高发射率涂层工艺与辐射面的结构设计使黑体具备高发射率,辐射面有效发射率可达到0.992;在真空环境下,利用标准铂电阻温度计测量得到黑体辐射面源的温度均匀性偏差最大为0.101K,稳定性平均值为0.018K/10min,该黑体辐射光源能够满足现阶段大口径红外测量设备的使用需求。
2021 Vol. 42 (3): 314-320 [
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321
三段控温固定点炉复现铝凝固点研究
何沛,林林,闫小克,张明宇,王宁
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.03.10
固定点炉垂直温场均匀性是影响ITS-90国际温标固定点温坪质量的重要因素。为了提高铝凝固温坪的复现水平,设计了三段控温固定点炉,利用金属外壳铝固定点容器,研究了垂直温场均匀性及其影响因素;在此基础上,采用连续热流密度法高精度复现了铝凝固点。实验结果表明:通过调整上部、中部、下部炉温的设置,可改善固定点炉温场均匀性,铝凝固温坪4h内的温度变化在1mK以内;此外,在实验条件下,高纯铝相变的过冷度约为0.14℃。
2021 Vol. 42 (3): 321-326 [
摘要
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流量计量
327
多因素耦合影响亚音速喷口强化气体流场分布研究
张翰,贾力,崔骊水,李春辉
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.03.11
为了研究多因素耦合条件下亚音速喷口内气体流场分布演变的作用机制与影响规律,基于标准k-ε湍流模型,对压力-流速-收缩比耦合条件下的亚音速喷口构造均匀气体流场进行了数值模拟,通过定义top-hat流场分布关键参数的方式,定量评估压力-流速-收缩比对强化后流场分布的耦合影响。结果表明:多因素耦合条件下,亚音速喷口通过影响压力梯度平衡点与临界位置点在内的强化过程关键点改变强化流场分布的品质;提高气体压力可以有效减小构造流场中的边界层厚度,降低强化过程中关键点对流速的依赖,提升不同流速下边界层厚度的稳定性,收缩比的增加则会使得强化流场进一步偏离理想分布。
2021 Vol. 42 (3): 327-333 [
摘要
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334
基于MO-PLP-ELM及电容层析成像的两相流流型辨识
张立峰,朱炎峰
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.03.12
提出一种基于多目标优化并行感知器的极限学习机(MO-PLP-ELM)及电容层析成像(ECT)技术的两相流流型辨识算法。首先,为保证样本具有代表性,采用随机思想生成7类流型的训练及测试样本集;其次,对样本模型的电容数据归一化处理;最后,采用MO-PLP-ELM算法进行流型辨识,并与常用的BP神经网络、支持向量机、极限学习机及并行感知器改进极限学习机算法进行比较,结果表明,提出的MO-PLP-ELM算法其辨识率明显高于其它算法,平均辨识率达96.1%。
2021 Vol. 42 (3): 334-338 [
摘要
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339
天然气工作级标准装置的能力提升
杨延平,刘博韬,徐明
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.03.13
介绍了国家石油天然气大流量计量站武汉分站工作级标准装置的组成、测量原理、量值溯源方式以及装置校准能力提升的关键措施,并对其不确定度进行评定。重点分析了“绝压+差压测量”的不确定度,实验法评定压缩因子比值的不确定度,以及标准涡轮流量计修正不确定度。利用传递比较法对评定的不确定度进行了验证,结果表明,该标准装置的不确定度为0.13%~0.16%(k=2),可满足开展0.5级及以下天然气流量计的检定要求。
2021 Vol. 42 (3): 339-345 [
摘要
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346
粒子图像测速技术测量精度影响因素分析
刘兵,崔骊水,李小亭,王毅
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.03.14
对基于粒子图像测速(PIV)技术的瞬时全流场测量方法进行了综述。系统介绍了PIV的工作原理、技术的关键环节(获取图像的品质)和影响测量精度主要因素(示踪粒子性能、光源性能、背景噪声、成像畸变、同步器时间分辨率及图像处理算法)。基于这些分析,给出了示踪粒子性能的保障、成像组件的选择以及图像处理方法确定的具体建议。
2021 Vol. 42 (3): 346-351 [
摘要
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356
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电磁学计量
352
基于峰谷互补方法的开关磁阻电机转矩脉动抑制研究
何伟福,王宁黎,赵浩,冯浩
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.03.15
开关磁阻电机的非线性电磁特性以及脉冲工作方式会产生明显的转矩脉动,针对这一问题,在分析开关磁阻电机转矩脉动产生原因和实际测量转矩脉动波形的基础上,提出了一种基于峰谷互补原理抑制开关磁阻电机转矩脉动的方法。该方法使用2套定转子参数相同的电机系统,使之产生相位互差180°电角度,幅值近似相同的转矩脉动波形,利用峰谷互补原理相互叠加以抵消开关磁阻电机的转矩脉动,最后通过实验验证基于上述方法测得的脉动转矩与单台开关磁阻电机脉动转矩相比降低了50%~60%之间。
2021 Vol. 42 (3): 352-357 [
摘要
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无线电、时间频率计量
358
非均匀采样条件下残周期正弦波形的最小二乘拟合算法
梁志国
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.03.16
对一种用三参数正弦波拟合算法实现的四参数最小二乘正弦波拟合算法进行了实验研究。主要针对在极低频率正弦信号测量控制过程中问题比较突出的,以不足一个信号周期且非均匀采样的部分信号波形估计其4个参数的工程问题。提出了一种以局部周期正弦波形实现的四参数拟合方法,其优点是无需先验初值估计。仿真及实验均证明了该方法的有效性和可行性,从而为波形参数测量与控制提供了一种实现方式。
2021 Vol. 42 (3): 358-364 [
摘要
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234
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365
110GHz在片16项误差模型校准件定值方法研究
王一帮,周瑞,陈婷,吴爱华,刘晨,梁法国
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.03.17
现有商用集总参数校准件电路模型使用简便,但由于校准件电路模型的不完善、电路中参数在提取过程中采用拟合算法等原因,导致其定值准确度受限。从用于高频串扰修正的16项误差模型校准件设计入手,给出了校准件高精度的定值方法——即通过研制辅助的Multiline TRL校准标准,采用测试加仿真的方式对校准件进行定值,并采用定值文件作为定值样式。采用定值过的16项误差模型校准件校准在片测试系统,并与美国NIST基于Multiline TRL的二次校准方法比较,在110GHz内,两者S21相差在0.30dB以内,相位相差1°以内。所不同的是,16项误差模型校准件的个数远低于NIST,并且在校准过程中不需要移动探针。在保证准确度的前提下,大大提高了测试效率。
2021 Vol. 42 (3): 365-369 [
摘要
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电离辐射、标准物质与生物计量
370
窄X射线束屏蔽材料铅当量测量研究
韩露,赵瑞,吴金杰,陆春海,文玉琴,严永强
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.03.18
辐射防护材料屏蔽性能常用铅当量表示,为了准确衡量不同防护材料的屏蔽能力,根据IEC 61331标准,研究建立了用于铅当量测量的X射线辐射质。利用EGSnrc软件对辐射质能谱进行了模拟,研究了不同厚度的铅对辐射质能谱的影响以及窄射线束X射线铅当量测量方法,并在窄射线束条件下对16种不同防护材料进行了铅当量测量。结果表明建立的辐射质满足标准要求,在120kV管电压条件下,防护材料的铅当量测量结果等于或大于标称铅当量值,说明所测试材料屏蔽效果满足要求。
2021 Vol. 42 (3): 370-374 [
摘要
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375
口腔锥形束CT关键参数检测方法的研究
黄锦锋,陈晓朝,王宏
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.03.19
口腔颌面锥形束CT(CBCT)与传统CT的成像原理不同,原螺旋CT所依据的检测方法已经不太适用于口腔CBCT的检测。针对口腔CBCT的特性,对剂量面积乘积、空间分辨力、对比度噪声比指数、均匀性等关键参数的检测方法进行了研究,阐述了新方法相较于传统方法的优势,并给出了相应的分析计算方法和全国10家口腔医院(诊所)的口腔CBCT的实际检测结果。除Newton VG不适用剂量面积乘积法外,其它设备的检测结果均满足以下要求: 这些参数相应的计量性能指标应满足:归一化后的剂量面积乘积值应不大于250mGy·cm2;调制传递函数(MTF)曲线上10%处的测量值应不小于1LP/mm;CNI应小于20%;均匀性指标应大于5。
2021 Vol. 42 (3): 375-379 [
摘要
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380
筛分法和激光粒度法联合测定陆源碎屑岩粒度
尤帆,耿向
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.03.20
用筛分法和激光粒度法联合测定陆源碎屑岩粒度,对激光粒度法的分析数据进行了校正,以保证两种方法的分析数据配套衔接。通过对比不同地质年代沉积岩的岩心校正前后概率累积频率曲线,校正后的曲线能更好地表征碎屑岩粒度的分布。对影响马尔文Mastersizer 2000激光粒度仪背景测量的进样器搅拌转速A、泵速B、超声强度C三个因子进行L9(34)正交优化设计,筛选出最优的测量条件是A取600r/min,B取2000r/min,可使背景测量稳定,并得出它们对背景测量影响程度可用B>A>误差>C表示。用仪器自带的9个标准物质校正了粒度标准曲线,粒度标准曲线与仪器标准曲线的加权残差小,在0.795%～2.934%之间。该方法相对标准偏差在0.24%～0.33%之间,适用于各种地质年代陆源碎屑岩的粒度分析。
2021 Vol. 42 (3): 380-387 [
摘要
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388
光散射法颗粒物监测仪粒径识别检测装置的搭建及方法研究
吴丹,张国城,赵晓宁
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.03.21
设计并搭建了粒径识别法光散射粉尘仪检测装置,以柴田LD-5型光散射粉尘仪作为参考粉尘仪(TSP),采用不同粒径(0.6,2.0,2.3,2.5,2.7,3.0,3.2,3.4,3.7μm)的单分散聚苯乙烯小球对某台具有粒径识别功能的PM2.5传感器的粒径识别误差进行检测。如果传感器粒径识别功能是准确的,当粒径>2.5μm时,浓度值TSP=PM10>PM2.5=0。检测结果表明,该传感器在粒径>3μm时,PM2.5/PM10或PM2.5/TSP才显著下降,即其粒径识别点在3μm之后;同时还观察到PM2.5/PM10在3.7μm出现不降反升的现象。
2021 Vol. 42 (3): 388-394 [
摘要
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395
基于EEMD-ICA的脑电去噪算法研究
樊凤杰,白洋,纪会芳
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.03.22
脑电信号(EEG)是脑神经细胞的电生理活动在大脑皮层的反映,但采集到的脑电信号一般都含有大量噪声。为了保留有效信息同时消除尽可能多的噪声,提出通过构造虚拟通道将集合经验模态分解与独立成分分析相结合的脑电信号去噪方法。首先,对脑电信号进行EEMD分解得到固有模态函数(IMF)分量,根据相关性准则筛选含噪声成分多的IMF分量构造虚拟通道进行ICA去噪;然后,将消噪后的结果与含信号成分多的IMF分量进行重构再次ICA去噪,得到最终去噪信号。为了验证EEMD-ICA去噪方法的有效性,以信噪比、均方根误差作为评价指标,将该方法与小波去噪法、EEMD去噪法、ICA去噪法进行比较,结果表明,EEMD-ICA去噪后的信噪比高于其它方法,均方根误差小于其它方法,综合分析该方法能更好地消除噪声。
2021 Vol. 42 (3): 395-400 [
摘要
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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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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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