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2021年 42卷 7期
刊出日期：2021-07-28
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
几何量计量
833
协作机械臂末端执行器的快速定位算法
喻靖,江文松,罗哉,杨力,周根明
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.07.01
针对传统的协作机械臂末端执行器即时定位效果差的问题,采用AprilTag标签定位,提出一种基于几何学提取ROI的快速定位算法。该算法对宏观尺寸目标采用下采样方法搜索有效局部范围,建立几何约束提取边缘像素点,加速目标识别速度。为了验证所提出算法的有效性,设计了机械臂末端执行器的视觉定位系统实验。实验结果表明:该算法的角点检测相对误差平均值低于0.1pixel,且检测速度提高至40帧/s,实现了对机械臂末端的快速定位。
2021 Vol. 42 (7): 833-839 [
摘要
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光学计量
840
一种基于注意机制和卷积神经网络的视觉模型
李鹤喜,李记花,李威龙
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.07.02
针对目前的深度卷积神经网络(CNN)模型规模大、训练参数多、计算速度慢以及难以移植到移动端等问题,提出了一种深度可分离卷积结合3重注意机制模块(DSC-TAM)的视觉模型。首先,通过深度可分离卷积网络来减少模型参数,提高网络模型的计算速度;其次,引入3重注意机制模块提高网络的特征提取能力,改善网络性能。实验结果表明:该方法的识别率可达99.63%,模型规模降低了13%;与标准卷积神经网络视觉模型及其他方法比较,在保证识别精度的同时减少了网络模型的大小。
2021 Vol. 42 (7): 840-845 [
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846
基于车载16线激光雷达的障碍物检测方法
孔德明,段呈新,巴特·古森斯,王书涛
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.07.03
针对目前车载16线激光雷达点云数据中障碍物检测算法准确率不高的问题,提出了一种基于自适应网格聚类的障碍物检测方法。首先,结合八叉树与随机抽样一致性算法(RANSAC)去除地面点;其次,投影点云至二维网格,依据各网格高程信息快速提取高结构物;然后,建立两级网格模型,按照粗网格聚类结果的分布信息自适应地确定子网格分辨率,对可能包含多目标的障碍物在子网格层进行准确检测;最后,结合相邻时刻障碍物的状态信息修正检测结果。在16线激光雷达城市道路环境测试集下的实验结果表明:该算法可准确检测行驶区域内障碍物目标,优化后的聚类算法较好地降低了欠分割与过分割错误率,检测准确率达91%。
2021 Vol. 42 (7): 846-852 [
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热学计量
853
基于改进狮群算法的汽轮机热耗率模型预测
汪婵婵
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.07.04
针对汽轮机热消耗率模型难以精准预测的问题,提出一种基于改进的狮群算法和快速学习网综合建模的方法。首先,针对传统狮群算法易早熟收敛以及在迭代后期寻优速度缓慢导致算法陷入局部最优的缺陷,通过引入禁忌搜索、非线性扰动因子以及黄金正弦策略进行改进;其次,对改进后的狮群算法进行数值验证,结果证明其具有更高的收敛精度和收敛速度;最后,采用某热电厂汽轮机的运行数据建立汽轮机热消耗率预测模型,并将改进狮群算法优化的快速学习网对其进行热耗率预测,将实验结果与其他优化策略进行对比验证,实验结果表明,基于改进狮群算法的快速学习网预测模型具有更高的泛化能力,提高了汽轮机热耗率的预测精度。
2021 Vol. 42 (7): 853-860 [
摘要
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流量计量
861
基于电容层析成像系统测量信号稀疏性的两相流流型辨识
张立峰,苗雨
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.07.05
提出了基于电容层析成像(ECT)测量电容信号稀疏性的两相流流型辨识算法,该算法首先使用所有流型对应的归一化测量电容值信号构建一个过完备字典,并将待辨识样本通过该过完备字典进行稀疏表示,使其具有稀疏性并满足稀疏重构的基本要求,然后以压缩感知的正交匹配追踪(OMP)算法求取各标准样本对应于完备样本集的稀疏解,最后根据待辨识样本与标准样本稀疏解之间的线性相关程度进行流型辨识。使用该方法对5种典型的两相流流型识别进行了仿真及实验研究,结果表明:该方法的流型正确识别率均高于98%。
2021 Vol. 42 (7): 861-865 [
摘要
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866
超声速半球形多孔探针大气脱体激波仿真研究
张阳春,周树道,姚韬
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.07.06
为研究半球形多孔探针在超声速大气条件下产生脱体激波的形状和脱体距离随马赫数变化规律,采用CFD方法模拟大气环境,在1.2～1.7马赫数范围内进行数值仿真实验,用双曲线激波形状展示法和最小二乘法拟合得到了激波曲线离心率、脱体距离、曲率半径与马赫数间的函数关系,建立了脱体激波曲线参数化方程。将参数化方程与仿真结果和经验公式比较,结果证明,该参数化方程与仿真结果极为相符,且在距离球体较近处精度较高。参数化方程与经验公式预测的脱体距离差值不超过球体半径的5%。
2021 Vol. 42 (7): 866-872 [
摘要
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873
基于双声道的低压超声气体流量计数据融合方法
赵伟国,卜勤超,姚海滨,章圣意,章涛
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.07.07
针对双声道的超声流量测量计测量低压中小管径流量时,超声波信号在低压气体中衰减大、信噪比低,导致某一声道的测量数据产生较大误差或错误,从而降低超声气体流量计测量的准确性和稳定性的问题,提出了一种时差法的双声道超声流量计数据融合方法。该方法首先对单一声道的时差数据进行粗大误差剔除和流量计算后,然后对数据进行预估处理获得流量状态,最后采用改进的卡尔曼融合方法计算管道内的平均流量,从而实现双声道气体超声流量计的数据融合和故障的判断。实验证明该方法的测量相对误差和重复性分别为-0.58%和0.21%。
2021 Vol. 42 (7): 873-878 [
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879
基于改进线性Bregman算法的ECT图像重建算法
马敏,孙美娟
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.07.08
针对电容层析成像(ECT)逆问题求解的欠定性,将分别利用奇异值分解(SVD)和二阶迭代思想改进后的线性Bregman算法应用到ECT图像重建过程中。仿真实验结果表明,它们比SVD、Landweber、CG和线性Bregman算法的成像分辨率更高,速度也更快;在2种改进算法中,基于奇异值分解改进的图像重建伪影更少,而基于二阶迭代改进的速度明显提升。
2021 Vol. 42 (7): 879-884 [
摘要
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力学计量
885
200kW/180MJ飞轮储能系统转子有限元分析与实验分析
金梅,颜廷鑫,张立国,李光军,王玮,王娜
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.07.09
为解决电网系统载荷波动大的问题,研制了200kW/180MJ飞轮储能系统实现动力调峰运行。采用有限元法对飞轮轴系进行建模与仿真,计算出飞轮转子临界转速、振型;并对以机械轴承为支撑的飞轮转子进行模态及谐波响应分析;进行多次飞轮升降速全周期检测,记录飞轮运行过程的幅频特性,进行对比分析。飞轮储能系统运行良好,未产生摩擦,振动幅度最大为1.6mm, 小于设计空隙3mm。
2021 Vol. 42 (7): 885-891 [
摘要
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892
基于VMD和卷积神经网络的变工况轴承故障诊断方法
陈剑,黄凯旋,吕伍佯,刘圆圆,杨斌,刘幸福,蔡坤奇
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.07.10
针对变工况条件下轴承故障数据无法大量获取以及诊断困难的问题,提出了基于变分模态分解和卷积神经网络的轴承故障诊断方法,使用稳态工况获取的数据训练,能对变工况下的数据实现有效诊断。首先对轴承振动信号进行变分模态分解,以获得有限带宽的固有模态函数;然后构建卷积神经网络模型,采用优化技术提高模型适应性,实现对固有模态函数的自适应特征提取和分类;最后使用台架试验获得的滚动轴承故障数据进行验证,并与深度残差网络和支持向量机进行对比。结果表明,该模型对变工况数据的诊断/识别率达到100%/98.86%,高于对比模型的测试结果,有效实现了变工况轴承故障诊断。
2021 Vol. 42 (7): 892-897 [
摘要
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898
基于VMD能量熵与优化支持向量机的轴承故障诊断
金江涛,许子非,李春,缪维跑,李根
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.07.11
滚动轴承早期故障信号比较微弱,且受噪声与振动耦合影响,导致其故障判别失准。基于变分模态分解算法(VMD)与能量熵结合构建多模态特征矩阵,以灰狼算法(GWO)优化支持向量机(SVM)参数,提出VMD-Entropy-OSVM轴承智能故障诊断,采用轴承实验数据验证所提方法的有效性与优越性。实验结果表明:VMD-Entropy-OSVM不仅可识别轴承损伤末期的不同故障类型,且在识别损伤初期亦有较高准确度;在信噪比为8dB下准确率高达99.8%,比现有方法提高3.3%～27.3%;当信噪比为0dB下仍有73.5%的准确度,比现有方法提高11%～33%,该模型表现出良好的泛化性能;在相同计算资源下,所需运行时间更短,效率更高。
2021 Vol. 42 (7): 898-905 [
摘要
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906
基于改进深度信念网络训练的冷轧轧制力预报
魏立新,王恒,孙浩,呼子宇
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.07.12
在带钢冷轧过程中,轧制力预报精度直接决定板带材的轧制精度以及产品质量。传统的基于单隐层的神经网络建模方法结构简单,对复杂函数的表达能力与泛化能力都受到一定制约;轧制现场环境复杂,数据测量存在噪声干扰,都会直接影响预报精度。针对这些问题,提出一种基于非监督学习的改进深度信念网络预测模型。深层网络的构建以及去噪机制的引入可提高系统对输入数据特征学习的能力,同时采用改进的对比散度算法对网络进行训练,提高网络训练速度。最后,利用某钢厂1200mm轧机组的实测数据对模型进行检验,对比分析3种不同模型,结果表明该模型对轧制力预测的平均相对误差控制在4.5%以内,建模所需时间相比于栈式自编码网络减少26%。
2021 Vol. 42 (7): 906-912 [
摘要
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226
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电磁学计量
913
阶梯型正弦波相角量化误差的周期性与对称性——阶梯波研究之五
陆祖良
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.07.13
一般数模转换器产生的正弦波实际上是阶梯波的基波,提出了这类正弦波相角量化误差的概念,描述并证明了它的固有特性诸如周期性、对称性,推导了相角量化误差的零点分布,讨论了这些特性在高准确度相角建立中的应用。这种零点分布是量化的,其宽度为0.5H(H=2π/N),当N为奇数时则为0.25H。为了克服相角量化误差,可使相角成为该宽度的整数(p)倍。在规定的不确定度内任意指定的相角差原则上可通过调节参数p和N得以实现。
2021 Vol. 42 (7): 913-922 [
摘要
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292
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923
基于优化回声状态网络的微电网等效建模
吴忠强,戚松岐,尚梦瑶,申丹丹
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.07.14
为了使微电网建模更加精确,提出了一种基于优化回声状态网络(echo state network,ESN)的微电网等效建模方法。以微电网各种运行状态下并网接入端的电流和功率等数据分别作为网络的输入和输出,构建基于回声状态网络的微电网等效模型。由于回声状态网络初始化参数选取后就不再改变,缺乏自适应性,往往导致逼近能力不能达到最优;而烟花算法具有爆发性、瞬时性、分布并行性和可扩充性等优点;为了提高建模的精确性,故利用烟花算法对回声状态网络进行参数优化。通过模拟烟花的爆炸来建立数学模型,计算个体适应度值选择最优个体。建模结果与微电网并网仿真的实测数据对比,验证了该建模方法的合理型和准确性,说明所建模型具有较好的实际应用价值。
2021 Vol. 42 (7): 923-929 [
摘要
] (
203
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无线电、时间频率计量
930
一种调制度测量仪的数字化精确评价与溯源方法
梁志国,何昭,缪京元,郭晓涛,张亦弛
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.07.15
提出一种调制度测量仪校准方法,对低频载波情况,直接使用数字示波器进行采集测量,用软件无线电方式解调分析,获得调制域参数。对高频载波情况,首先用下变频技术将其转换成低频载波情况,然后进行测量、解调分析,并给出了详细过程。以此方式,将调制度测量仪的量值溯源到数字示波器的采样速率和幅度上,从而达到校准调制度测量仪的目的。在一种具体型号的仪器上所做的校准验证实验,验证了所述方法的有效性与可行性。
2021 Vol. 42 (7): 930-936 [
摘要
] (
235
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937
基于流形正则化的批量分层编码极限学习机
刘彬,杨有恒,刘静,王卫涛,刘浩然,闻岩
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.07.16
针对极限学习机在处理高维数据时存在内存能耗大、分类准确率低、泛化性差等问题,提出了一种批量分层编码极限学习机算法。首先通过对数据集分批处理,以减小数据维度,降低输入复杂性;然后采用多层自动编码器结构对各批次数据进行无监督编码,以实现深层特征提取;最后利用流形正则化思想构建含有继承因子的流形分类器,以保持数据的完整性,提高算法的泛化性能。实验结果表明,该方法实现简单,在NORB,MNIST和USPS数据集上的分类准确率分别可以达到92.16%、99.35%和98.86%,与其它极限学习机算法对比,在降低计算复杂度和减少CPU内存消耗上具有较明显的优势。
2021 Vol. 42 (7): 937-943 [
摘要
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226
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电离辐射、标准物质与生物计量
944
大反射负载牵引测量系统校准参数优化选取及应用
张立飞,杜静,王一帮,栾鹏,吴爱华,梁法国
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.07.17
相对于传统负载牵引测量系统,大反射负载牵引测量系统可以对微波功率放大器件的负载阻抗端实现更大的调配范围,成为目前比较流行的测量方案。对大反射负载牵引测量系统的验证,一般选择转换功率增益作为负载牵引测量系统优化验证参数。通过对比功率增益和转换功率增益的理论值和测量值的偏差,认为在大反射条件下,功率增益对系统校准后的剩余误差更加敏感,对系统准确度优化提升效果更好。最后通过功率优化的应用实验验证,在负载反射系数为0.9时,转换功率增益变化0.4dB,而功率增益变化0.8dB,因此,选取功率增益作为大反射优化校准参数效果更明显,而在小反射系数下可选择转换功率增益作为负载牵引测量系统验证参数。
2021 Vol. 42 (7): 944-949 [
摘要
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243
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950
密度法测定有机硅玻纤复合材料的树脂含量
吕辉,马开宝,梁旭,蔡晨,刘新,荀其宁,龚维,姚旭霞
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.07.18
灼烧法是玻纤复合材料树脂含量测定的常用方法，但是对于有机硅树脂类的玻纤复合材料，不能通过灼烧完全去除掉树脂基，无法采用此方法进行测试，通过测定玻纤、样品和树脂的密度可以计算出其树脂含量。本文采用密度法和灼烧法对同一批玻纤复合材料进行树脂含量的测定，通过比较两种方法的测量结果以及不确定度可以得到：密度法的树脂含量结果为40.8%，灼烧法树脂含量结果为38.6%，密度法较灼烧法偏高2.2%；密度法的扩展不确定度为1.2%，灼烧法的扩展不确定度为0.3%。灼烧法较密度法更加准确，但不适用于有机硅树脂的玻纤复合材料。密度法可以适用于有机硅树脂的玻纤复合材料并可以满足指标的测试要求，因此可以替代灼烧法对样品进行测试，需要严格把控实验过程提高测试结果的准确性。
2021 Vol. 42 (7): 950-955 [
摘要
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268
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956
气体动态稀释装置的可靠性评价
吴雨彤,毕哲,杨扬仲夫,马浩淼,吴海
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.07.19
基于质量流量控制器(MFC)搭建了一套稀释装置,并通过高精度甲烷光谱仪验证了该装置的可靠性。试验结果表明,稀释比为0.01～0.02时,理论稀释浓度的相对误差不超过±4%;稀释比为0.04～0.1时,理论稀释浓度的相对误差在±0.5%以内。因此,稀释比很小时稀释装置的准确性欠佳。MFC上游输入气体压力变化对其输出气体流量存在影响,当输入压力在0.2～0.6MPa范围内变化时,MFC输出气体流量变化极差不超过1%,由此导致稀释装置输出的标准气体浓度的变化不超过1%。使用稀释装置制备标准气体时,优先设定MFC在满量程10%以上的范围内工作,以保证稀释装置的可靠性。
2021 Vol. 42 (7): 956-963 [
摘要
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319
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964
国家标准物质在不同化学发光免疫分析系统上换算系数的研究
汤尧旭,杨晓东,张轩溥
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.07.20
为了找出可供室内质控、室间质评参考的不同厂家的化学发光免疫分析系统之间的换算系数, 使用19种国家有证标准物质作为样本,在9个厂家的181台仪器上进行测试,利用统计学方法对测试结果进行分析。结果表明:tPSA、TSH项目在各系统间可参考换算系数进行比较,CEA项目仅在部分检验系统间可通过换算系数进行比较,HCG项目在各系统间不能通过换算系数进行比较,HBsAg项目在各系统间可按照浓度区间参考换算系数或比例系数进行比较,AFP项目在各系统间的可比性尚待进一步研究。
2021 Vol. 42 (7): 964-970 [
摘要
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245
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971
基于D-D中子源校准中子周围剂量当量仪的最小房间尺寸研究
田兴宇,张雄杰,汤彬,胡斌,宋乐天
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.07.21
在中子周围剂量当量仪校准过程中,使用D-D中子源代替传统同位素中子源会使校准过程具有更高的安全性。为推动D-D中子源在中子周围剂量当量仪校准过程中的应用,提出了应用蒙特卡罗(MC)法的能量截断法代替影锥法的散射中子研究方法;分析了在不同类型房间中,不同内部空间尺寸对散射中子的影响。计算结果表明随着房间内部空间的增大,入射探测器的散射中子所占比例会逐渐减小。若使用D-D中子源进行中子周围剂量当量仪校准,在探测距离75cm,探测器直径20cm的情况下,所需的最小正方体房间的内部空间棱长为332cm;所需最小长方体房间的内部空间的长、宽、高分别为410cm、410cm、205cm。
2021 Vol. 42 (7): 971-976 [
摘要
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234
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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
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《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
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关于召开“第12届中日韩计量测试学术研讨会”通知
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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
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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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主办单位：
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出 版：
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月刊
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主 编：
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