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2022年 43卷 1期
刊出日期：2022-01-28
计量学总论
几何量计量
光学计量
热学计量
力学计量
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
计量学总论
1
SI基本单位与时间计量
韩雨桐
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2022.01.01
讨论了SI“秒”在量子基准中的重要性和坐标时在时空统一及其他物理量基准统一中的作用,以史瓦西场为例说明了“原时”与“坐标时”的关系以及引力场对“原时”的影响,认为时间单位秒的不确定度决定了其他物理量单位的不确定度。只有“坐标时”的适用范围是全局的,涉及到大尺度时空的物理量必须用也只能用坐标量进行表征。SI“秒”定义的是一个“原时”秒长,是一个局域物理量,要使用量子基准对大尺度空间的物理量进行量值统一,需要进一步明确“坐标时”与SI“秒”之间的关系。
2022 Vol. 43 (1): 1-6 [
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几何量计量
7
一种基于YOLOv3算法的3D打印点阵结构缺陷识别方法
张玉燕, 任腾飞, 温银堂
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2022.01.02
针对3D打印点阵结构中缺陷目标因尺寸小、缺陷特征微弱而难以准确自动识别的问题,提出了一种基于YOLOv3算法的点阵结构缺陷智能识别新方法。该方法利用深度学习网络模型在特征提取方面的优势,采用多尺度网络进行预测,将缺陷的分类和定位问题作为回归问题处理。实验结果表明,所提算法实现了一种3D打印点阵结构内部典型缺陷的识别,缺陷检测回召率为96.6%,准确率为93.2%,模型平均精度均值为0.957,为进一步精确表征缺陷并分析缺陷对点阵结构性能的影响提供了依据。
2022 Vol. 43 (1): 7-13 [
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14
不连续平面的平面度误差评定方法研究
娄建起, 李巍, 付艳华, 蔺红运
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2022.01.03
提出了一种基于包容直线评定不连续平面的方法。首先,基于主成分分析对点云数据进行全局噪声剔除;然后,采用最小二乘平面拟合算法、多阈值点云提取算法及平行直线拟合算法获取符合条件的包容直线,并以空间中2条平行的包容直线代替包容平面建立最小区域;最后实现不连续平面的平面度误差评定及指导平面调整。实验结果表明:该方法与传统的特征点法相比平面度误差值比遗传算法降低0.011mm,并且根据输出的偏距信息对平面进行调整后,平面度误差值减小1.959mm。能有效地评定不连续平面的平面度误差和指导平面调整。
2022 Vol. 43 (1): 14-20 [
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光学计量
21
基于局部结构形态改进图像边缘限幅滤波算法研究
孙晓辉, 蔡永洪, 林雁飞
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2022.01.04
应用经典限幅滤波算法(CFA)对边缘去噪处理时容易造成有效的高频边缘被抑制、破坏边缘连续性、丢失目标结构特征的问题。提出了一种基于局部结构形态特征的改进型限幅滤波算法,用于图像边缘滤波处理。该算法利用限幅滤波的原理,引入由5个相邻边缘点构成的滑动模子并遍历边缘各点,对滑动模子中增量超限的点加以结构形态预测和阈值判断,即通过滑动模子建立局部轮廓的结构形态模型,并应用模型进行边缘预测;对超限点与预测值的差异进行了比较,为判定是否遇到台阶、凸缘或尖锐的结构特征提供了依据。为了测试新算法在边缘保持和滤波降噪方面的能力,与传统限幅滤波算法进行了对比实验。实验结果表明:基于局部结构形态特征的改进限幅滤波算法不但具有高效的去噪能力,而且对目标结构中的高频边缘具有显著保护作用。
2022 Vol. 43 (1): 21-25 [
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26
1 on 1损伤阈值测量结果不确定度分析
巴荣声, 李杰, 周信达, 郑垠波, 徐宏磊,丁磊, 李亚军, 那进
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2022.01.05
针对ISO 21254中1 on 1损伤阈值测试结果的测量不确定度评估需求,系统性分析测量结果不确定度的主要影响因素。采用公式法分析评定能量密度的测量不确定度以及损伤概率的测量不确定度分量。采用蒙特卡洛方法分析了线性拟合引入的测量不确定度,并对比分析了线性拟合过程中不同残差模型对损伤概率、能量密度线性拟合结果的影响。分析表明,在线性拟合过程中,基于损伤概率、能量密度误差的最小二乘法残差模型抗误差性能最好,可有效降低损伤概率误差及能量密度误差对损伤阈值测量结果影响。采用ISO 21254推荐的方法和蒙特卡洛方法处理同一损伤测试实验数据,结果对比表明ISO 21254方法获得的阈值测量不确定度偏小、阈值测量结果偏大,实际测试过程中容易高估样品损伤阈值。
2022 Vol. 43 (1): 26-34 [
摘要
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热学计量
35
ZrC-C包晶固定点研制及评价
孟苏, 刘旭东, 蔡静, 董磊
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2022.01.06
ZrC-C包晶固定点因其极高的名义相变温度2882℃,超出了绝大多数高温加热炉的使用上限。通过改进自行设计的HT271型加热炉,使其工作温度上限提高到2900℃以上,满足了ZrC-C包晶固定点的使用要求。采用ZrC粉末和C粉末配置混合粉末,进行了ZrC-C包晶固定点的灌注和复现试验,共得到2组复现循环数据,其中第1次循环结果较为理想,拐点温度为2882.298℃,拐点不确定度为26.3mK。经验证,改进后的HT271型加热炉能够在2900℃以上温度条件下稳定使用30min左右。提出了下一步高温炉改进方案,以期延长HT271型加热炉在极高温条件下的稳定使用时间。
2022 Vol. 43 (1): 35-39 [
摘要
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力学计量
40
基于环绕测点子区分割的数字图像相关方法剪切带宽度测量研究
张博闻, 王学滨, 董伟
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2022.01.07
提出了一种致力于改善狭窄、高应变梯度剪切带宽度测量精度的数字图像相关方法。通过对测点的原始子区的有限分割,使后代子区环绕在测点周围,以使一些后代子区位于简单变形区域,进而以最佳后代子区的结果作为测点结果。通过对比提出方法和粗-细方法的虚拟剪切带宽度测量结果,验证了提出方法的有效性,并从理论上分析了剪切带宽度测量误差。研究表明:对于虚拟剪切带,在理论上,提出方法的剪切带宽度不受子区尺寸的影响;与粗-细方法相比,受子区尺寸的影响较小,而受测点间隔的影响较大,但测量结果更准确。
2022 Vol. 43 (1): 40-47 [
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48
OVMD-MPE群稀疏全变分去噪算法研究
陈维兴, 孙习习
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2022.01.08
轴承振动数据在采集过程中易受噪声干扰,无法有效突出微弱局部故障脉冲,从而影响轴承故障诊断效率。针对这一问题,提出了一种OVMD-MPE的群稀疏全变分去噪算法。首先,利用变分模态分解分解信号,再利用蚱蜢优化算法获得变分模态分解的最优参数;然后,计算各模态分量的经验模态分解,分离出噪声主导分量和有用分量;最后,通过群稀疏全变分去噪算法对噪声主导分量滤波,并将滤波后分量和有用分量合并重构去噪信号。实验结果表明:与传统的去噪方法相比,模拟重构信号的平均信噪比提高了约3.3dB,轴承数据故障准确率提高至98.9%。
2022 Vol. 43 (1): 48-56 [
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57
一种黏温修正方法的研究与建立
金愿, 朱绚华, 乔家广
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2022.01.09
为提高非标准环境实验室内工作黏度计校准检测精度,依据实验定值的黏温数据,系统地分析了所选精制石油产品和精制甲基硅油标准黏度液的黏温特性。选择优化了Walther方程、Arrhenius方程,采用20、 25℃定值结果作为参考点,对精制石油产品标准黏度液的运动黏度-温度、精制甲基硅油标准黏度液的动力黏度-温度建立了黏温修正关系式。结果表明:该修正方法计算结果较定值结果最大偏差为0.65%。经验证,一定程度上能满足工作计量器具校准的需要,实现了在非标准环境实验室内较为准确的黏温修正。
2022 Vol. 43 (1): 57-64 [
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65
基于多子种群和密度估计的高维多目标进化算法的冷轧负荷分配
赵志伟, 刘月, 熊志坚, 杨秀伟
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2022.01.10
提出一种基于多子种群和密度估计的高维多目标进化算法,通过生成参考向量来划分子种群,借助收敛性保持机制提高逼近帕累托前沿的程度。该算法通过计算个体与参考向量的欧式距离来评估个体密度,从而保持解集的多样性。数值仿真实验结果表明,该算法所得解集的收敛性和多样性明显优于对比算法。最后,使用该算法对冷轧负荷分配进行高维多目标优化,优化后的负荷分配方案可使能耗降低2.2%,改善了产品质量。
2022 Vol. 43 (1): 65-71 [
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72
摄像头自动平视玻璃量器标线算法研究
蔡永洪, 孙晓辉
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2022.01.11
介绍了一种摄像头自动平视玻璃量器标线的算法,该算法基于像平面标线开口大小与运动系摄像头高度的变化关系,给出了自动平视的程序框图。实验研究结果表明:图像处理误差是影响重复性的主要不确定因素,算法为实现摄像头自动平视标线提供了一种高效的解决方案。
2022 Vol. 43 (1): 72-76 [
摘要
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77
基于EEMD和低秩稀疏分解的超声缺陷回波检测方法
周航锐, 孙坚, 徐红伟, 缪存坚, 宋鑫
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2022.01.12
针对应用超声对金属材料微小缺陷检测时缺陷回波容易被噪声干扰的问题,提出了一种基于集合经验模态分解(EEMD)和低秩稀疏分解相结合的检测方法,以避免传统基于经验模态分解(EMD)的去噪方法难以消除结构噪声的问题。首先对缺陷检测信号进行EEMD得到一系列本征模态函数(IMF),采用基于概率密度函数的相似性测量方法选取相关模态,同时舍弃非相关模态以实现初步降噪;然后基于短时傅里叶变换(STFT)计算相关模态重构信号的幅度谱,执行低秩稀疏分解算法提取幅度谱中的稀疏成份实现进一步降噪;最后对稀疏成份进行逆STFT得到纯净的缺陷回波信号。分别对仿真和实测信号进行处理,结果表明该方法在缺陷回波检测方面是有效的。
2022 Vol. 43 (1): 77-84 [
摘要
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电磁学计量
85
低频电磁振动台非均匀气隙磁场优化设计
张旭飞, 姜文琦, 胡天恩, 张锋阳
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2022.01.13
针对大行程低频电磁振动台气隙磁感应强度参数非线性导致振动激励信号产生失真的问题,在电磁振动台机电耦合模型分析基础上,采用电路等效原理建立大行程磁路简化数学模型,并基于Ansys Maxwell软件对气隙磁感应强度的非均匀分布特性进行仿真分析。基于连续混合整数非线性规划算法,分别仿真分析不同内磁轭母线轮廓及端面结构非线性参数对应的气隙磁感应强度分布特性,得到具有最小不均匀度的变气隙及变截面磁路最优解。仿真结果表明:变气隙和变截面结构分别将优化前25.95%的不均匀度降低到7.09%和2.70%,变截面结构具有更好的优化效果。设计的优化磁路结构可有效改善大行程低频电磁振动台气隙磁感应强度的非线性,降低输出振动信号的失真度,提高低频振动校准精度。
2022 Vol. 43 (1): 85-91 [
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92
NTLBO算法优化ELM的SOC预测方法
胡坚, 刘超
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2022.01.14
为提高锂电池荷电状态SOC预测的精度,提出了新型教与学优化(NTLBO)算法优化极限学习机的SOC预测方法。首先,采用Logistics混沌对种群中精英个体进行优化以改善算法的全局优化性能;其次,采用改进的TLBO算法优化调整ELM模型的输入权值和隐含层阈值,构建NTLBO-ELM预测模型以提升模型的泛化能力。以某锰酸锂电池为研究对象对NTLBO-ELM模型进行测试验证并与其他3种模型相比较,结果表明提出的方法具有较小的预测误差和良好的泛化能力,验证了模型的有效性。
2022 Vol. 43 (1): 92-96 [
摘要
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无线电、时间频率计量
97
在片LRRM校准算法研究
霍晔, 梁法国, 吴爱华, 王一帮, 栾鹏, 刘晨, 孙静
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2022.01.15
研究了LRRM(传输线-反射-反射-匹配负载)校准算法,完善了负载标准测量模型,通过参考面平移将测量结果由被测件中间平移到探针端面,基于MATLAB开发平台编制了校准软件。用研究的校准方法和商用校准方法分别对同一在片散射参数测量系统进行校准,校准后的系统测量相同的短路标准和衰减器。测量结果显示,在100MHz~110GHz频段范围内,反射幅度最大偏差0.02,反射相位最大偏差0.3°,传输幅度最大偏差0.05dB,传输相位最大偏差0.5°,能够满足国内在片散射参数校准和测量需求。
2022 Vol. 43 (1): 97-101 [
摘要
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102
负载牵引系统校准结果性能评价方法研究
栾鹏, 杜静, 王一帮, 刘晨, 吴爱华, 胡海龙
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2022.01.16
针对采用标准失配衰减网络实现负载牵引测量系统校准时,转换增益测量误差ΔG
T
作为校准结果无法直观反映系统测量输出功率(P
out
)以及功率附加效率(PAE)的测量性能问题。通过在后端模块的负载端插入经校准的精密极化步进衰减器对ΔG
T
进行衰减替代测量,给出了校准结果ΔG
T
与P
out
及PAE变化量的曲线族,方便设计师快速获取系统测量性能。其中,P
out
误差随ΔG
T
呈等量线性变化斜率45°;PAE误差随ΔG
T
线性增加,当PAE为70%、ΔG
T
为0.5dB时,对应的功率附加效率PAE的不确定度约为8.5%。经实验验证,P
out
及PAE的曲线查询误差与实际测量误差的偏差小于1%,应用设计的查询曲线,可有效提高负载牵引应用工程师的设计效率。
2022 Vol. 43 (1): 102-106 [
摘要
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107
基于多算法融合的跌倒行为识别
程淑红, 谢文锐, 张典范, 徐南
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2022.01.17
提出一种多算法融合的跌倒行为识别算法。首先,针对人体目标的特征对YOLOv3 tiny检测算法进行改进,有效框定人体动态目标区域,提取出目标前景;在此基础上利用AlphaPose姿态识别框架识别出人体骨骼关键点,得到人体主要关节图;最后以人体关节图坐标信息为输入,通过时空图卷积神经网络对跌倒等动作进行检测识别,满足对不同场景跌倒的有效检测。实验结果表明:融合算法改善了不同场景下跌倒行为的检测效果,检测的准确率可达到97.4%,并有效降低了误检率。
2022 Vol. 43 (1): 107-113 [
摘要
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281
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电离辐射、标准物质与生物计量
114
气载氚监测仪校准用氚化甲烷体积活度测量方法及其不确定度分析
刘佳煜, 郭涛, 朱惠臣, 钱楠, 曾友石, 赵超
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2022.01.18
针对气载氚监测仪校准用气体参考源氚化甲烷,提出其体积活度测量方法,用催化氧化燃烧炉将其转化为氚化水,用二级串联鼓泡器收集氚化水,并用液体闪烁计数器测定活度,从而确定气体参考源氚化甲烷体积活度,并进行了不确定度分析测定实验室已有氚化甲烷的体积活度为17.4MBq/m3,不确定度为6.4%k=2,符合GBT 30150-2013对气体参考源不确定度的要求。利用该气体对一款商用气载氚监测仪完成了校准实验,校准因子为0.88,表明利用所述方法确定气体参考源氚化甲烷体积活度及其不确定度,可为气载氚监测仪校准的量值溯源提供技术基础。
2022 Vol. 43 (1): 114-119 [
摘要
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120
二氧化碳排放连续在线监测过程的模拟与不确定度评定
郭振, 王小龙, 任健, 屠国平, 郑小美, 邓程薏
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2022.01.19
通过搭建碳排放连续在线监测实验平台,模拟分析二氧化碳排放连续在线监测过程。依据JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》和JJG 640-2016《差压式流量计》等技术规范,建立碳排放量测量结果的不确定度评定数学模型,全面地分析测量不确定度来源,并对测量结果进行不确定度评定。结果表明:碳排放连续在线监测实验平台的扩展相对不确定度为5.86%,包含因子k=2,置信水平为95%,测量结果的不确定度主要来源于环境温度引入的系统误差。
2022 Vol. 43 (1): 120-126 [
摘要
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127
自适应蒙特卡洛法评定肥料中苯并［a］芘含量的测量不确定度
王高俊, 吴昊, 章明洪
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2022.01.20
通过Python编写计算程序,完成自适应蒙特卡洛法评定测量不确定度的代码实现,进而评定气相色谱质谱法测定肥料中苯并［a］芘含量的测量不确定度。结果表明,气相色谱质谱仪测定肥料中苯并［a］芘含量的标准不确定度为0.0179mg/kg。探索了自适应MC法在肥料成分含量测定的测量不确定度评定中的应用,结果表明,这种方法具有适用性广、计算过程直观、计算结果可靠的优点。
2022 Vol. 43 (1): 127-132 [
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133
基于脑电非线性动力学特征探究TEAS内关穴对焦虑的影响
樊凤杰, 白洋, 纪会芳
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2022.01.21
基于脑电非线性动力学特征,探究经皮穴位电刺激(TEAS)内关穴对焦虑的影响及其机制。实验选取12位焦虑受试者随机分为TEAS内关穴干预组(穴位组)和TEAS非穴位干预组(非穴位组),分别采集电刺激前后各组受试者脑电数据,提取脑电信号的特征近似熵(ApEn)与关联维数(D;2),分析大脑复杂度的变化,同时比较电刺激前后焦虑自评量表(SAS)评分变化进行效果评定。实验表明,电刺激后穴位组的SAS量表评分比刺激前显著降低,且各个脑区的复杂度均存在下降趋势,脑电信号的ApEn在AF3、F7、F3、P7、F8、F4、AF4通道具有显著性差异(p<0.05),D;2在AF3、F3、Fc5、T7、P7、F8、F4、AF4通道存在显著性差异(p<0.05);但非穴位组量表评分及参数值均无明显变化。进而得出TEAS内关穴能有效缓解焦虑情绪,并改善各脑区的复杂度,尤以左、右额区及左右颞区最为明显。
2022 Vol. 43 (1): 133-139 [
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140
生物气溶胶监测仪的校准方法比较
田莹, 张国城, 吴丹, 刘佳琪, 李晶晶, 霍胜伟, 沈上圯, 潘一廷
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2022.01.22
生物气溶胶监测仪利用荧光光谱法检测空气中的生物性物质,对疾病防控以及生物防恐预警意义重大。研究发现目前的国产生物气溶胶监测仪在采集空气中的生物颗粒时并不能区分不同细菌状态,得到的为总细菌数。通过实时定量PCR法和菌落计数法检测BioSampler采集瓶中的微生物,发现总细菌数和可培养的细菌数差异显著。利用扫描电子显微镜和荧光显微镜观察发现,采样器的撞击和离心作用影响了所收集的空气中微生物的生存能力,因此不宜用菌落计数法校准生物气溶胶监测仪。
2022 Vol. 43 (1): 140-144 [
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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：
计量学报编辑部
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月刊
编 辑：
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主 编：
崔丽红
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