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2021年 42卷 12期
刊出日期：2021-12-28
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
无线电、时间频率计量
1552
一种对在片测量系统中串扰误差进行修正的新型校准方法
王一帮,吴爱华,刘晨,梁法国,栾鹏,霍晔,孙静,赵伟
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.12.01
现有高频段在片S参数校准方法有16-term误差模型校准方法和基于多线TRL的二次串扰修正算法,它们对测试系统之间的串扰误差进行了较好的表征。提出了一种新型校准方法,即把测试系统之间的串扰等效为一个与被测件并联的二端口网络。整个校准方法一共分为两步,第一步采用常规的SOLR校准方法得到基本8项误差模型,第二步通过测量一个串扰标准件(可以是SOLR中的开路校准件)完成对串扰误差的表征。仿真和测试结果表明,新型校准方法准确度可达到16-term误差模型的准确度,并对串扰误差具有相当的抑制效果。同时,新模型方法只需使用4个校准件,数量少于传统16-term误差模型方法,在保证准确度的前提下,提高了测试效率。
2021 Vol. 42 (12): 1552-1557 [
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1558
四参数正弦波组合式拟合算法
梁志国
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.12.02
提出了一种组合式四参数正弦曲线拟合方法。首先,使用已知频率的三参数正弦拟合算法进行频率搜索,构造出一维搜索迭代正弦拟合算法,获得幅度、频率、相位、直流分量4个参数。然后,以其作为初始值,使用四参数搜索迭代方式,获得最终的正弦拟合结果。该方法可以适用于多周期和残周期序列情况,具有明确的收敛域,可以保证在任何情况下获得总体最优的收敛拟合结果。仿真和实测实验,均验证了所述方法的有效性与可行性。
2021 Vol. 42 (12): 1558-1565 [
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1566
电压驻波比测量不确定度的评定和表述
高申翔,夏伟,顾卫红,柏永斌
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.12.03
电压驻波比是无线电领域表征反射特性的传统参量,目前仍有应用场景,然而一些实验室对电压驻波比测量不确定度的报告是不完善的。比较了GUM法线性模型、GUM法非线性模型和蒙特卡洛法对电压驻波比测量不确定度的评定结果,给出了一种在常规测量条件下可代替蒙特卡洛法的快速估算方法,并将该方法推广到一元非线性测量模型。
2021 Vol. 42 (12): 1566-1569 [
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几何量计量
1570
基于反向共轴的大口径平面光学元件面形测量
赵彦龙,李加福,朱小平,杜华,陈爱军,胡佳成
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.12.04
提出了一种基于反向共轴的大口径平面光学元件面形测量方法。将双位移传感器反向共轴线扫描测量模式和多角度旋转三面互检技术结合,借助直线长导轨有效扩大平面光学元件测量口径,同时测量过程中不需要使用标准平晶,避免引入标准平晶参考面不确定度分量,测量结果直接溯源到激光波长基准。利用该测量方法对3块400mm口径光学平晶进行面形测量,验证了该测量方法的可行性。
2021 Vol. 42 (12): 1570-1577 [
摘要
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光学计量
1578
改进DCL的花卉子类细粒度分类算法
张立国,刘博,金梅, 孙胜春,张勇
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.12.05
针对现有的单一细粒度识别模型不能识别无训练样本花卉子类这一实际情况,结合DCL与KNN提出了一种将细粒度特征映射到高维空间自动分类的方法,实现无训练样本的子类分类。同时针对同一花卉子类特征较为相似且可能存在类间样本不均衡问题,改进了DCL模型的损失函数(focal loss),通过对比损失(contrastive loss)加大子类的类间距,用focal loss平衡类别损失。最后在308类样本不均衡的牡丹花上进行实验。实验结果表明:改进算法后有训练样本的子类准确率为0.932,F1值为0.925,较原始DCL算法有了较大的提升,对未训练样本的子类准确率为0.903,F1值为0.888。
2021 Vol. 42 (12): 1578-1584 [
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1585
电镜图像的量子衍生增强算法
崔法毅
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.12.06
在量子信息处理框架下,从像素灰度归一化、像素量子态表示、量子测量、测量结果映射等方面,总结了现有量子衍生图像增强算法的处理流程。以 SARS-CoV-2 新冠病毒电镜图像增强为样本,结合实验分析,改进了量子衍生增强算子的加权方式,提出了灰度变换可调参数优化值的非迭代式确定算子。实验结果表明,量子衍生增强算法综合考虑了电镜图像的全局与局部信息,兼顾了对电镜图像对比度与亮度的调节,图像细节清晰、明暗适宜。
2021 Vol. 42 (12): 1585-1595 [
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热学计量
1596
基于热成像的软包锂电池导热系数测试方法
董泽文,侯德鑫,叶树亮
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.12.07
为给软包锂电池热设计提供准确的导热系数值,提出了一种基于热成像技术的测试方法。通过热像仪记录电池表面温度场的演变数据,可同时反演电池的纵向和面向导热系数,避免了传统接触式表面测温引入的不确定因素。测试了多块不同规格的三元聚合物软包锂电池样品,并对其中一种样品进行了稳态法导热系数测量作为参考。结果显示,纵向和面向导热系数测试的相对标准差均在3%以内,纵向导热系数的测试结果与稳态法测量结果的相对偏差为3.1%,表明该方法具有较高的可靠性,可为电池的热设计提供参考。
2021 Vol. 42 (12): 1596-1602 [
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流量计量
1603
静水拖曳法电磁流速仪校准方法
郭泽宇,刘源,胡鹤鸣,谢代梁
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.12.08
利用搭建的高精度静水拖曳法流速标准装置,对JFE公司ACM3-RS电磁流速仪的流速测量能力进行了实验研究。考察了该流速仪的零点特性,以拖车车速为标准测试了不同速度下流速仪的示值误差,并分析了不同入水深度对测量结果的影响。实验结果表明,流速低于1600mm/s时该流速仪具有良好的线性和重复性,示值误差能够优于2%或5m/s,在流速更高时需重新标定;该流速仪存在明显的零点漂移现象,实际应用中需及时修正;淹没深度对流速仪测量结果有明显影响,建议应用前考虑实际淹没深度进行校准。
2021 Vol. 42 (12): 1603-1609 [
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1610
管道冲刷腐蚀缺陷对超声测量流体速度的影响
王兴国,张路鑫,黄志诚,李吴昊,范跃农
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.12.09
针对管道内流体冲刷腐蚀管壁变薄最终导致管内流体泄漏的问题,采用超声多普勒检测法测量管道内流体速度分布以判断管壁的损伤程度。建立带有缺陷的管道内流体模型,通过CFD数值模拟分析了不同雷诺数以及不同缺陷下管道内流体状态。利用含有不同预制缺陷管壁厚度的有机玻璃作为实验测量对象,超声多普勒检测法测量参量分别为入射频率8MHz,入射角10°。CFD数值模拟以及UVP实验结果均表明,在缺陷不同位置处的流体速度分布具有较大区别,具体表现为在缺陷位置处缺陷越大流体速度分布越平缓;在缺陷临界点位置处产生了涡流现象,随着缺陷的增大和流量的增大,涡流现象将更加明显;在远离缺陷位置后的流体速度分布与缺陷位置前的区别并不明显。
2021 Vol. 42 (12): 1610-1618 [
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力学计量
1619
地下水封石洞库容量校准方法研究
张永波,杨立宏,杨忠民,高岩
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.12.10
提出了一种利用全站仪进行地下水封石洞库容量校准的新方法,通过对洞库各个组成部分进行导线布置,形成统一的坐标系统,并对各部分进行数据采集和数据拟合,最终得出洞库的容量表及曲线图。通过建立测量模型,分析引入的各个不确定度分量,得出校准方法不确定度满足相关规范的技术要求。结果表明:洞库校准方法的相对扩展不确定度为4×10
-3
,包含因子k=2,置信概率P=95%。
2021 Vol. 42 (12): 1619-1623 [
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1624
500MPa活塞式压力计活塞系统关键参数设计
王琛,刘环宇,杨远超,樊双蛟,曹进,庞桂兵
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.12.11
针对500MPa活塞式压力计活塞系统设计的要求,对其参数进行理论计算,确定了活塞杆截面直径,活塞杆伸出活塞筒最大长度,活塞筒外径及其与固定套之间的间隙。通过有限元分析软件对设计结果进行分析,结果表明活塞系统设计结果强度可靠。按设计结果制造活塞系统,在研制的500MPa活塞式压力计样机上进行了验证试验,500次加减压试验证明活塞系统运行稳定。对活塞进行不确定度校准,扩展不确定度为0.0038%。说明活塞系统结构设计合理,能够满足实际应用要求。
2021 Vol. 42 (12): 1624-1628 [
摘要
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1629
基于模型重构的在役海洋钻机底座结构性能分析
刘金梅,肖绪好,周国强
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.12.12
为确保海上钻采安全高效生产,结合工程经验和测试数据,将有限元模型修正问题转化为最优化参数估计问题,提出了基于优化的底座模型重构方法,用于在役海洋钻机底座承载能力计量和结构安全评价。以加载试验结果修正数值模型,高阶载荷的修正值与实测值误差不超过6％;将修正后的结构参数作为参考值来模拟底座的静、动态力学性能,预测到底座的薄弱井位、结构的薄弱部位以及安全承载能力。
2021 Vol. 42 (12): 1629-1634 [
摘要
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声学计量
1635
高强度聚焦超声作用下体模组织温度上升研究
陈凝,赵鹏,王月兵,曹永刚
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.12.13
为研究高强度聚焦超声(HIFU)作用下组织温度上升规律,建立了高强度聚焦声场和组织温度场有限元仿真模型,并通过体外辐照实验对仿真模型进行了验证。通过仿真对水和组织域中的聚焦声场进行建模,计算吸收声能并将其用作热源以计算组织内的温升。进一步制备仿生物组织凝胶体模,利用热电偶进行HIFU作用下体模组织焦点处的测温。结果表明:该模型可有效预测HIFU治疗时的温度上升,与实验所得温度误差不超过 3℃;体模组织受到超声辐照时温度会立即升高,起初温升速率较快,随着辐照时间延长,温升速率逐渐降低,停止辐照后温度立即下降。
2021 Vol. 42 (12): 1635-1642 [
摘要
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电磁学计量
1643
局部放电校准器标准测量系统的研制及校验
潘洋,施豪,耿骥,秦毅,周力任,朱力,林艳
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.12.14
局部放电电荷量是国际计量局电磁计量领域校准测量能力的关键参数。在进行高压试品局部放电量的检测中,需首先用局部放电校准器对整个高压回路进行标定,局部放电校准器所复现的电荷量是局部放电测量准确与否的重要保证。通过理论推导和测量线路仿真,分析了局部放电校准器源内阻、连接电缆和积分电阻对积分波形和测量结果的影响。通过修正测量系统各档位积分系数,独立开发了自动化测量软件并将测量系统整体溯源到直流电流和时间参数。能力验证结果表明该测量系统满足参考电荷量测量仪准确度等级的要求。
2021 Vol. 42 (12): 1643-1648 [
摘要
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1649
基于小波包变换和随机森林算法的光伏系统故障分类
吴忠强,曹碧莲,侯林成,马博岩,胡晓宇
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.12.15
针对光伏系统故障分类问题,提出一种小波包变换和随机森林算法相结合的故障分类方法。采集光伏系统的故障电压数据,利用小波包变换对电压信号进行分解,提取各频带能量作为故障特征,将特征样本送入随机森林算法中进行分类。随机森林算法是结合集成学习理论和随机子空间方法的一种算法,可以对多种故障做出准确分类。使用PSCAD/EMTDC搭建独立光伏发电系统,选取12种故障进行模拟,得到600个故障样本,选取其中360个样本用于训练分类器,240个样本用于测试分类器的分类性能。仿真结果表明:该方法可有效辨别光伏系统的12种故障,分类准确率达到97.92%。与RBF神经网络分类器相比,故障分类准确率提高了4.17%,对进一步实现光伏系统故障诊断研究具有重要意义。
2021 Vol. 42 (12): 1649-1656 [
摘要
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236
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无线电、时间频率计量
1657
卫星双向时间频率比对软件接收技术研究
杨志强,梁坤,张爱敏,袁小迪,宋文霞
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.12.16
研究了一种基于软件无线电接收机(SDR)的卫星双向时间频率传递技术(TWSTFT),该技术能明显降低卫星双向比对中的测量噪声,与基于卫星时间调制解调器(SATRE)的TWSTFT相比,SDR TWSTFT表现出更优良的性能。在基于AM22通信卫星的亚洲—欧洲卫星双向比对链路中,NIM与俄罗斯计量院(SU)之间的SDR TWSTFT结果相对于SATRE TWSTFT得到明显改善,增益因子的平均值为2.0;同时,NIM-SU SDR链路也是全球第一条周日变化误差得到明显改善的长基线洲际SDR TWSTFT链路。分析了基于ABS-2A通信卫星的SDR TWSTFT和SATRE TWSTFT时间稳定度计算结果,结果表明SDR TWSTFT对短期链路噪声的抑制效果更为显著。
2021 Vol. 42 (12): 1657-1663 [
摘要
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电离辐射、标准物质与生物计量
1664
40~125kV脉冲X射线参考辐射场的建立
张晓乐,黄建微,李德红,成建波,杨扬,曹蕾,赵瑞
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.12.17
为解决用于X射线诊断、安检等涉及到的脉冲X射线剂量监测仪表的时间响应修正问题,建立了模拟上述辐射条件的40~125kV脉冲X射线参考辐射场。该参考辐射场同时具备了常规辐射场特性和脉冲辐射场特性。基于栅控技术的高压发生器可以调控光管产生不同脉冲特性的X射线,使用脉冲时间测量模块对产生X射线的脉冲特性(上升和下降沿时间、曝光时间等)进行测量,得到的结果表明该参考辐射场可用于主动式剂量监测设备的时间响应修正和剂量溯源。
2021 Vol. 42 (12): 1664-1668 [
摘要
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1669
极端颗粒物浓度环境对低成本光散射颗粒物传感器性能影响
吴丹,张国城,赵晓宁,赵红达,吕超,刘晨照,李晶晶
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.12.18
选取了市场上占有率比较大的几款低成本颗粒物传感器,与中高端光散射颗粒物监测仪做对比,以高浓度淹没实验模拟极端颗粒物浓度环境,检测传感器线性响应和平行性。结果发现,高浓度淹没实验后,PT、SF传感器线性较好,且仪器间平行性也较好;YT和NF传感器线性出现了较大偏差。结论表明,有必要将极端环境条件下传感器性能检测纳入考察范畴,尤其是对使用低成本传感器作为核心检测部件的扬尘监测系统和微型空气监测站,从而在最大程度上避免极端环境或突发环境变化时监测仪器性能受到影响,进一步保障颗粒物监测数据质量。
2021 Vol. 42 (12): 1669-1673 [
摘要
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1674
小麦粉脂肪酸值测定的不确定度分析
林秀,谢婷婷,林滉,郑琳
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.12.19
针对苯提取法测定小麦粉脂肪酸值过程进行研究,分析了该方法不确定度各个分量,对其不确定度评定中的建模、分量计算、合成标准不确定度、扩展不确定度等进行了阐述。结果表明:小麦粉脂肪酸值测定结果为54.8mg/100g时, 其扩展不确定度U=1.2mg/100g, k=2。空白试验是引入不确定度的主要原因。
2021 Vol. 42 (12): 1674-1678 [
摘要
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1679
基于集合经验模态分解的脑电信号高阶张量特征提取
付荣荣,杨阳,于宝,刘冲,张驰
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.12.20
为了实现脑机接口系统需要有效的特征提取算法。针对二维主成分分析(2DPCA)的特征提取方法忽略脑电信号(EEG)频域特征的缺点和基于小波分解构建EEG高阶张量时小波参数难以确定的局限性,提出了基于集合经验模态分解(EEMD)构建高阶张量结合多线性主成分分析(MPCA)降维的特征提取方法。设计了3种不同特征提取方法的对照实验,并结合Fisher线性判别分析分类方法取得分类准确率。结果表明:新提出的方法相比基于小波分解构建高阶张量结合MPCA进行降维和2DPCA的特征提取方法,平均识别准确率分别提高4.75%和2.6%,且识别准确率的方差分别减小72.69%和23.86%。该方法在提高单次运动想象脑电信号识别准确率的同时还具有更好的适用性,为实现运动想象脑电信号解码奠定了基础。
2021 Vol. 42 (12): 1679-1685 [
摘要
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1686
生物气溶胶监测仪生物计数评价装置的搭建和方法研究
田莹,张国城,吴丹,刘佳琪,沈上圯,潘一廷,李晶晶
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.12.21
生物气溶胶监测仪基于生物分子激光诱导荧光的原理监测生物性颗粒物的存在和数量,其发展对公共卫生安全以及国防安全的早期预警具有重要意义。通过设计并搭建一套生物气溶胶监测仪的校准装置,雾化菌液后,利用菌落计数法评价生物气溶胶监测仪的关键技术指标,研究了菌种,菌液浓度,荧光强度等因素对监测结果的影响。结果表明:搭建的装置产生的生物气溶胶足够均匀稳定,通过采样菌落计数法对气溶胶浓度进行定值,初步实现对生物气溶胶监测仪的校准。
2021 Vol. 42 (12): 1686-1691 [
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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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出 版：
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月刊
编 辑：
计量学报编辑委员会
主 编：
崔丽红
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