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2021年 42卷 10期
刊出日期：2021-10-28
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、标准物质与生物计量
光学计量
1265
太赫兹阵列探测器响应度校准溯源研究
高艳姣,方波,邓玉强,於康杰,戚岑科,蔡晋辉
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.10.01
提出了一种太赫兹阵列探测器响应度校准溯源方法。首先,使用阵列探测器的每一像元对太赫兹辐照场中心进行逐一扫描,识别有效像元、死像元和过热像元,并对有效像元响应值进行归一化处理,获得阵列探测器的相对辐照度响应值。其次,使用中心像元对太赫兹辐照场进行扫描测量,扫描总面积大于太赫兹光斑尺寸,保证太赫兹功率被完整测量,获得中心像元与其他有效像元的太赫兹功率响应值。最后,用标准太赫兹功率计标定高莱功率计,扩展太赫兹功率校准量限,实现微瓦级太赫兹辐射功率测量溯源,用高莱功率计测得的太赫兹辐射源总功率对阵列探测器测得的积分响应值进行校准,得到阵列探测器辐照度响应绝对值。对探测器进行测量校准和不确定度分析,测得辐照度响应度的相对扩展不确定度为Urel=20%(k=2),测量结果可溯源至国家太赫兹辐射功率标准。
2021 Vol. 42 (10): 1265-1270 [
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1271
拉曼光谱仪成像定位精度检测方法
定翔,付彦哲,李飞,刘文丽
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.10.02
激光共焦拉曼光谱仪通常采用逐点扫描的方式进行成像,若三维移动平台定位不准确,图像就会产生畸变,导致图像与样品不能匹配。针对这一问题提出了一种简便的拉曼成像定位精度检测方法,并基于费米函数拟合方法寻找边界来提高测量精度。通过在硅基底上镀一层70nm厚金属铬图形的方法制作了检测模体,利用商业化仪器进行了实验验证,仪器的定位重复性为0.2μm。结果表明:该方法可以用于检测拉曼光谱仪的成像定位精度,具有简便和稳定的特点。
2021 Vol. 42 (10): 1271-1274 [
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流量计量
1275
活塞式气体流量标准装置活塞缸内径测量及不确定度评估
李培晶,崔骊水,李春辉
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.10.03
针对活塞缸自身结构特点对测量器具的限制,提出了三坐标测量机测量活塞缸内径的方法。以名义内径为19mm、45mm、140mm的活塞缸为例,对活塞缸的内径、外径和厚度进行测量,比较不同方法测量得到的活塞缸内径的差异,验证了三坐标测量机测量活塞缸内径的可靠性。此外,分析了活塞缸的形状特征对其内径测量不确定度的影响,得到活塞缸内径测量结果分别为18.999mm、44.983mm、139.975mm,测量相对不确定度分别为0.016%、0.015%、0.010%。
2021 Vol. 42 (10): 1275-1281 [
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1282
超声测流装置的实验室测试与优化
刘敦利,蔡勤,胡鹤鸣
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.10.04
为提高大口径管道流量在线校准的准确度,建立了一套多声道超声测流装置,对其现场探头定位安装及几何测量方法进行了优化,并在研究流量计算模型的基础上进行了不同探头插入状态的实验室测试。在DN400的管道上安装交叉4声道超声探头,测试了3种探头插入状态,通过分析流量测量误差来得到最优化方案。实验表明,探头插入状态显著影响装置流量测量误差,随着插入深度的增加流量测量结果逐渐增大,但即使全突状态流量依然偏小;3种状态中全缩线性较好,经过系数修正后,全缩状态下超声测流装置计量准确性最高,达到0.2级;超声测流装置经过实验室测试与优化,可以满足1.0级大口径管道流量在线校准的要求。
2021 Vol. 42 (10): 1282-1287 [
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力学计量
1288
微机电系统微摩擦测试技术研究
吴翠红,于博,赵晶,刘效含,吴欣宇
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.10.05
为解决微机电系统存在的微摩擦问题,提出了一种以光反射为基础的微摩擦测试技术。探讨了该测试方法的基本原理和实施步骤,设计研发了微机电系统的微摩擦测试样机,详细分析了该测试系统计量标定的完整过程,最终得到了该系统的计量测试数据及曲线。通过对Cu-Si、Al-Si表面进行微摩擦实验测试,得到了Cu-Si、Al-Si表面的μm量级微摩擦系数,有效验证了该测试系统能够满足微机电系统微摩擦测试的需要,同时,也为微机构运动特性的理解及设计提供了依据。
2021 Vol. 42 (10): 1288-1293 [
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1294
一种直接驱动式振动管密度测量装置的研制
魏传喆,潘江,宋夏红,徐旭
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.10.06
研制了一种基于直接驱动式振动管原理的密度测量装置。在振动管内为真空和充满无水乙醇的条件下,温度为260～360K、压力为0.1～20MPa范围内标定了装置的仪器常数。通过测量异丙醇和仲丁醇的液体密度检验了装置的性能,并将实验结果与文献数据进行比较,异丙醇数据与文献数据偏差在0.2%以内,仲丁醇数据与文献数据偏差在0.3%以内,验证了装置的精度满足密度测量需求。
2021 Vol. 42 (10): 1294-1298 [
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1299
基于相空间重构改进算法的混沌奇异谱分析及应用
张立国,刘婉,张淑清,刘海涛,董伟,宋姗姗
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.10.07
针对混沌奇异谱分析嵌入维数和延迟时间不确定性问题,提出相空间重构的改进算法。利用补充准则E2(m)进行联合判断,同时对Cao算法进行了改进,给出了一种改进的嵌入维数的稳定性准则。嵌入维数利用改进的Cao算法,能够快速准确地确定嵌入维数m的值,具有准确性和高效性;用基于符号分析的极大联合熵求取延迟时间的方法,减少计算量和误差。通过数值验证对比实验验证了该方法的优越性。将该方法在滚动轴承早期故障识别中应用,结果表明:混沌奇异谱可以清楚看出不同故障信号的图形分布,实现对机械故障信号的特征提取。为机械故障早期诊断提供一种新的有效途径。
2021 Vol. 42 (10): 1299-1306 [
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1307
滚动轴承的振动性能退化过程与保持可靠性研究
程立,夏新涛, 马文锁
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.10.08
为了分析滚动轴承的振动性能退化过程与保持可靠性之间的关系,提出一种基于最大熵法和相似度法的滚动轴承振动性能退化模型,并对滚动轴承的退化过程进行评估;然后基于最大熵法和泊松过程建立滚动轴承振动性能保持可靠性模型;最后基于灰关系理论对滚动轴承的性能退化序列和保持可靠性序列进行分析。实验结果表明,所提出的滚动轴承振动性能退化模型能够有效地识别滚动轴承的退化状态,并且滚动轴承振动性能保持可靠性的演变历程与振动性能退化过程之间有明显的灰关系,可信水平均达到80%以上。
2021 Vol. 42 (10): 1307-1315 [
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1316
气体活塞式压力计基准量值传递自动化研究
曾麟,杨远超,悦进,黄谦
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.10.09
研制和改进了基于传感器辅助方法的活塞式压力计自动化校准系统,介绍了基于LabVIEW编制的校准软件的组成和功能。通过与传统方法的比对,实验研究了自动校准系统应用于气体活塞式压力计国家基准量值传递工作的可靠性。研究表明,传感器系数γ与1的偏差和相对压差β的乘积小于10
-6
时,γ可作为1处理;测量上限为7MPa的反压型气体活塞,全量程和半量程的拟合数据表明活塞的压力形变具有一定的非线性,因此对于高压活塞应进行全量程校准;PG7607活塞底座发热导致0.33 ℃的活塞温度测量误差,由此产生3×10
-6
的压力测量误差,对于压力基准是不可忽略的;180kPa、360kPa和3MPa 活塞的2种方法校准结果偏差分别约为标准不确定度的10%、1%和2%,验证了自动化校准系统的高可靠性。
2021 Vol. 42 (10): 1316-1322 [
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1323
先进测量实验区素地环境振动实测与分析
汪洪军, 刘志华,董玉平
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.10.10
素地环境振动实测与分析对于先进测量实验室建设意义重大,可用于指导先进测量实验室建设选址的适用性和环境振动控制设计。以中国计量科学研究院先进测量实验区选址为例,采用环境激励法对其素地环境振动进行现场测量,通过1/3倍频程分析法对测点速度时程数据进行处理。结果表明:稳态工况下1~100Hz频段该地块振动速度均方根值低于VC-F标准,但在12.5~20Hz频段振动速度最大值接近或大于VC-G标准,振动主要来源于21:00~次日10:00集装箱码头装卸货物时引起的随机振动,如果移除集装箱码头将有助于满足实验室振动控制VC-G标准要求。大型巴士在规定工况下运行时,实验室最佳退让距离分别为195m、182m和160m,这样可满足8~25Hz频段环境振动控制VC-G、VC-F、VC-E标准要求。通过对周边道路交通不同工况下环境振动的测试和分析,可确定不同环境振动标准实验室建设最佳退让距离。
2021 Vol. 42 (10): 1323-1327 [
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1328
宽频带电磁式角振动校准系统研究进展
唐波,何闻,刘爱东
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.10.11
在分析激光干涉测量法基础上,阐述了Ａ类和Ｂ类激光干涉角振动测量的系统组成、测量原理、数据处理和测量范围,特别指出角振动台性能直接影响角振动校准结果。在此基础上,分析了角振动台国内外研究现状,指出各种类型的性能参数、应用范围和局限性。建立了宽频带角振动台的机电耦合方程,对其所涉及的高扭振频率运动部件设计技术、强而均匀气隙磁场磁路结构设计技术及可调电粘弹性支撑装置设计技术等关键技术进行了深入分析,并给出了相应的研究思路和建议。
2021 Vol. 42 (10): 1328-1334 [
摘要
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声学计量
1335
基于近场声全息的重建算法分析与研究
陈璐,郭世旭,王月兵,郑慧峰,徐遨璇
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.10.12
针对声全息算法种类繁多及应用场合不同需求,通过有限元仿真和数值仿真相结合,对基于傅里叶变换、统计最优和等效源3种算法进行分析,寻找声源频率、重建距离、采样间距及正则化方法对重建精度的影响,并对其计算效率进行对比。在开阔水域进行实验验证。结果表明:随着声源频率增大,重建距离增加,采样点数减少,声全息算法的重建精度逐渐降低。在低频区域,结合L-曲线正则化法的统计最优近场声全息具有最佳的声场重建效果;基于等效源法的声全息重建精度最高,但容易产生虚像;基于傅里叶变换的声全息算法受重建距离影响严重,但重建速度优异,且声源定位准确。
2021 Vol. 42 (10): 1335-1342 [
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电磁学计量
1343
变压器工频短路电流测量技术研究
梅国健,李传生,王家福,赵叶铭,董平,邵海明,姚燕
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.10.13
针对变压器工频短路电流测量需求,研究了外积分式罗氏线圈技术和光纤电流传感技术。建立了2种传感器的低频数学模型,基于MATLAB/Simulink仿真计算传感器对工频短路电流的响应特性,结果表明:罗氏线圈对工频短路电流的测量精度受其下截止频率影响,下截止频率越低,测量精度越高;光纤电流传感器理论上可以精确复现工频短路电流。采用多种电流传感器进行变压器工频短路电流现场对比测试,结果表明:电流比较仪、光纤电流传感器及下截止频率为0.02Hz的罗氏线圈测得的电流波形吻合较好,而下截止频率为0.2Hz的罗氏线圈测量结果出现了明显的偏移,且无法归零,与仿真分析结论基本一致。对于外积分式罗氏线圈,为保证高精度测量,建议下截止频率应低于0.1Hz;光纤电流传感器具有极好的直流及低频响应特性,是工频短路电流高精度测量的理想方案。
2021 Vol. 42 (10): 1343-1348 [
摘要
] (
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1349
基于SQUID的直流电阻电桥指零仪设计
张鹏,鄢志丹,赵建亭,鲁云峰
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.10.14
设计了一款基于超导量子干涉仪(SQUID)的直流电阻电桥指零仪电路,该电路可用作高精度电阻电桥中低值电阻(0.1~100Ω)测量的指零仪电路。通过自制SQUID外围电路并优化电路其输入耦合线圈的互感值,实现微弱电桥不平衡电流的精密测量。与传统电阻电桥基于测量不平衡电压的纳伏计指零仪相比,其检测灵敏度在中低值电阻测量范围有数量级的提升。设计的作为指零仪的SQUID磁通锁定环1/f转折频率在2Hz左右,磁通白噪声水平在3.5μΦ
0
/
左右,并且输入线圈与SQUID互感系数高达10nH,其等效的电流白噪声密度0.7pA/
。将其用作电阻电桥指零仪测量100Ω标准电阻(工作电流为10mA)的分辨率可达到10
-11
量级。
2021 Vol. 42 (10): 1349-1353 [
摘要
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1354
偏振式电流传感器研究进展与展望
许少毅,薛宏宇,邢方方,张栓,陈光,彭强,董峰
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.10.15
随着材料和技术的不断发展,偏振式光纤电流传感器的性能和精度相比过去有了很大的提升,已经能够初步满足当今的工程实际需求。回顾偏振式光纤电流传感器的发展,关键的技术逐步被突破,如温度补偿、线性双折射的抑制、变旋转率光纤、集成光波导技术以及旋转高双折射光纤的制作。基于这些新技术,一种新的偏振式电流传感器被提出。该传感器采用单模光纤进行引导,具有结构简单、精度高、成本低的优点。
2021 Vol. 42 (10): 1354-1366 [
摘要
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无线电、时间频率计量
1367
三天线法环天线校准系统建立及测量结果不确定度评定
秦瑶,吴艳丽,刘潇
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.10.16
在350kHz~30MHz频段内,为了准确得到环天线所处位置的场强,环天线的天线系数需要校准。三天线法是一种校准天线系数的绝对方法,需要3个环天线,两两组对测量,且不需要任何参考标准。介绍了三天线法校准环天线的原理,基于矢量网络分析仪建立校准系统,并评定校准系统的测量结果不确定度。基于K(i,j)的计算公式复杂,很难计算出其引入的不确定度,因此采用数字电磁学代码(NEC)建模评定K(i,j)的不确定度。评定结果表明,在350kHz~30MHz频段内4个典型频点的扩展不确定度小于0.81dB(k=2)。
2021 Vol. 42 (10): 1367-1371 [
摘要
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1372
Atangana-Baleanu分数阶双稳系统的随机共振现象
汪洋百慧,郑永军,罗哉
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.10.17
针对基于常用分数阶微积分对随机共振现象的研究存在奇异性的问题,提出了基于Atangana-Baleanu分数阶微积分的双稳系统随机共振现象的研究方法。首先,根据Atangana-Baleanu分数阶微积分的定义构造了用于描述随机共振系统的Langevin方程;其次,通过改进的Oustaloup算法对其近似化求解;最后,编写仿真程序,利用控制单一变量法研究参数变化对随机共振的影响。仿真结果表明:噪声强度一定时改变分数阶求导阶次,分数阶求导阶次与输出信号的功率谱值呈非线性关系且存在一个最佳分数阶求导阶次使系统产生随机共振;分数阶求导阶次一定时改变噪声强度,噪声强度与输出信号的功率谱值呈非线性关系且存在一个最佳噪声强度使系统产生随机共振。
2021 Vol. 42 (10): 1372-1379 [
摘要
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电离辐射、标准物质与生物计量
1380
中子源强度基准装置
张辉,龚晓明,张亚楠,樊成
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.10.18
中子源强度基准装置采用锰浴法绝对测量放射性核素中子源的中子发射率,可以开展中子发射率的量值传递。基准装置由内部直径110cm的球形锰池、具有2路NaI探测器的伽马测量系统以及配套的溶液循环系统和屏蔽铅室组成,改造后的基准装置参加了国际计量局组织的中子发射率国际比对(BIPM CCRI(III)-K9.AmBe.1),比对结果等效,为实现中子发射率测量结果的国际互认提供了技术依据。
2021 Vol. 42 (10): 1380-1385 [
摘要
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189
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1386
基于GMM-ICSA的光谱重叠峰分解研究
朱丹丹,孙世成,杨惠,张灿,朱奇光,李康,史彦新,陈颖
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.10.19
针对X射线荧光光谱法(XRF)中Pb元素和As元素的重叠峰导致的元素浓度建模困难、乌鸦搜索算法(CSA)鲁棒性较弱等问题,将高斯混合模型(GMM)与改进型乌鸦算法(ICSA)相结合来实现重叠峰的分解。ICSA相比于CSA的改进主要有:引入了“乌鸦反哺”的特性,将GMM与ICSA更好的衔接在一起;将固定的意识概率更改为梯度型,使种群迭代更有多样性;适当调整了全局的优化策略,使算法更稳定收敛更快。将GMM模型与GMM-ICSA模型作对比实验,可得优化后的模型分解精度提升了4.93%;同时以均方误差和迭代时间为衡量搜索算法的标准,将ICSA与同类型的4种算法做了对比实验得出:CSA的均方误差和迭代时间均优于其他算法,从而表明改进后的算法能处理重叠峰问题的可行性。
2021 Vol. 42 (10): 1386-1392 [
摘要
] (
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1393
标准气体气瓶体积膨胀的精确测量
王德发,吴海,黄鹏,王振,王漫,刘智勇,冯和平,韩桥
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.10.20
目前普遍采用称量法制备标准气体,在此过程中气瓶体积膨胀所引入的空气浮力的不确定度贡献不可忽视。设计了一个气瓶充气膨胀率测量装置,该装置可以控制气瓶内充入气体的压力,并利用精密移液管测量气瓶体积的膨胀量,从而准确计算出气瓶的充气膨胀率。利用该装置对国内常见的2L、4L和8L铝合金气瓶进行了测量,结果显示气瓶体积的膨胀与充入气体的压力近似成线性正相关。而且气瓶外观体积越大,充气膨胀率的数值越大,量值之间也呈现出较强的相关性。基于获得的气瓶充气膨胀率数据,可以进一步降低气瓶体积膨胀对瓶内充入气体质量的不确定度贡献,从而使气体质量的计算更加精确。
2021 Vol. 42 (10): 1393-1397 [
摘要
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228
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1398
基于静态箱法的PM2.5切割器捕集效率评价及拟合曲线优化研究
刘佳琪,张国城,吴丹,赵晓宁,荆文杰
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.10.21
研究了基于静态箱法的PM2.5切割器捕集效率评价系统。通过设计并搭建评价系统,使用标准规定的8种粒径的聚苯乙烯小球进行雾化发尘,在静态箱中产生符合测量要求的气溶胶环境,使用空气动力学粒径谱仪对切割前后的颗粒物进行计数测量、最终获取切割器的捕集效率曲线,并选择最佳插值拟合算法进行数据拟合。通过对国产以及进口的切割器分别进行评价实验,获取了切割器的捕集效率。该研究结果有助于规范切割器的生产与使用,为后续开展其他类型切割器的评价提供参考。
2021 Vol. 42 (10): 1398-1403 [
摘要
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1404
微生物法测定特殊医学用途配方食品中生物素含量的不确定度评定
孟静,吴裕健,钟立霞,程祥龙,王锐
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.10.22
特殊医学用途配方食品是部分人群摄取营养的唯一来源,其中生物素的准确定量具有重要的意义。采用GB 5009.259—2016中规定的微生物法进行生物素含量测定,并评定了标准不确定度和扩展不确定度,测定结果生物素含量为(27.16±1.15)μg/100g, p=95%, k=2。分析了各个分量对不确定度的贡献,结果表明:实验重复性为主要影响因素,为微生物法测定生物素的关键控制点。
2021 Vol. 42 (10): 1404-1408 [
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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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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
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