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2022年 43卷 6期
刊出日期：2022-06-28
计量学总论
几何量计量
光学计量
热学计量
力学计量
流量计量
无线电、时间频率计量
电离辐射、标准物质与生物计量
热学计量
700
微纳米尺度生物体温度测量方法及其展望
王政,欧阳可琛,邢力,冯晓娟,张金涛
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2022.06.01
温度是描述凝聚态物质系统热力学状态和演变的基本参数。微纳米级的温度传感在生物体(细胞)、芯片、低维人工材料等领域中有着重要的应用前景,可作为定量化观测生物体活动能力、化学反应、生命演变的技术途径。鉴于该类型温度传感器的种类繁多、计量性能差异明显,主要从测温技术特点和计量性能两个方面,对应用于微纳米尺度生物体测温的微纳热电偶、热电阻、红外热像仪、磁性纳米粒子和荧光发光等类型的温度测量方法进行了综述和比较分析,并展望了微纳米尺度生物体温度测量领域的发展前景。
2022 Vol. 43 (6): 700-710 [
摘要
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计量学总论
711
石墨烯在量子霍尔电阻中的应用
宋海龙,孙毅,于珉,王英爽,门伯龙,黄晓钉
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2022.06.02
基于砷化镓的量子霍尔电阻自然基准需要在约1.5K的温度条件下运行,存在成本高和操作复杂等诸多问题。随着石墨烯材料独特电性能的发现,因其可以在约4.2K的温度复现量子霍尔效应而成为制作量子霍尔电阻的理想材料。各国专家围绕石墨烯在电学计量领域的应用开展了大量的工作,取得了可喜的进展。对当前石墨烯在量子霍尔电阻中应用的进展和存在的问题进行了总结,并对未来的发展进行了展望。
2022 Vol. 43 (6): 711-717 [
摘要
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116
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几何量计量
718
逆向工程中圆锥体组件加工信息快速高精度检测与生成方法研究
孔德明,田小强,崔永强,孔令富
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2022.06.03
提出一种圆锥体组件加工信息快速高精度检测与生成的方法。首先,使用Delaunay网格划分法对圆锥体组件点云数据进行处理,得到其三角网格模型;其次,利用最小二乘拟合方法计算圆锥体组件点云数据各空间点最近邻域平面及其法向量,并构建空间点与法向量之间的映射关系,再根据该映射关系提取锥角;最后,通过对圆锥体组件点云数据的整体形貌分析提取锥高,利用锥角与锥高之间的关系计算出底面圆半径,通过计算的方式快速得到圆锥体组件的高精度加工信息。实验结果表明:该方法与几何测量方法相比,圆锥体组件的锥角θ、锥高h和底面圆半径r的误差分别降低了77.64%、70.53%和73.48%,时间减少了81.74%,能够实现圆锥体组件快速高精度加工信息检测与生成。
2022 Vol. 43 (6): 718-723 [
摘要
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724
一种基于快速搜索圆心的圆度新算法
盛东良,詹剑良,朱丹
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2022.06.04
根据ISO 1101-1983对圆度定义的要求,提出一种基于快速搜索圆心的圆度新算法。通过建立的数学模型和算法流程,快速搜索并找到两个同心圆和圆心。首先,采用最小二乘法拟合圆心,并获得距离该圆心的最远点和最近点,确定圆心移动方向;然后,结合设置的步长值搜索下一个圆心;最后,经过多次迭代计算直至圆度符合要求。实验结果表明:该算法与区域搜索法相比,圆度计算误差＜1μm,计算效率可提高10倍以上 ,符合工程应用需求。
2022 Vol. 43 (6): 724-728 [
摘要
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光学计量
729
基于环形特征的卷积神经网络轮毂识别
程淑红,芦嘉鑫,张典范,徐南
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2022.06.05
针对实际生产中不同种类轮毂的混流生产问题,提出了一种基于环形特征的卷积神经网络轮毂识别算法。将直角坐标下的环形轮毂映射到极坐标中,归一化为标准形式的矩形,提取轮毂图像的环形特征信息,减少冗余特征产生的影响;设计了一种改进的VGG网络架构,利用深度可分离卷积打破输出通道维度与卷积核大小的联系,在不损失网络性能的同时降低了计算量,能够在实际生产中轮毂识别任务在有限的算力情况下实时进行计算;从有效性和实时性两个方面对轮毂识别算法进行评估,且通过Inception V3、SVM、KNN等模型的对比实验,验证了该算法可以实时地对轮毂自适应分类。实验表明: 该方法对轮毂图像的处理精度达到99%以上,单幅图像平均处理时间降低至11.78ms。
2022 Vol. 43 (6): 729-735 [
摘要
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736
基于可变形卷积的双目视觉三维重建
李鹤喜,李威龙
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2022.06.06
提出一种基于可变形卷积的立体匹配算法来进行双目视觉三维重建。首先,采用二维可变形卷积对输入的左右两幅图像进行特征提取;然后,利用三维可变形卷积,在匹配代价空间中有效地聚合两个图像之间的相关特征;最后,采用3个阶段级联残差学习的方式来降低匹配代价空间的参数计算量,以达到快速匹配的实时要求。根据该算法原理完成了视差深度图的检测,并通过Open3D重建三维物体。实验结果表明:该算法的参数量为0.5×10
6
,运行时间只需0.02s,生成的视差图精度较高,三维重建效果较好。
2022 Vol. 43 (6): 736-744 [
摘要
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流量计量
745
混合颗粒系重叠图像分割与分类方法研究
陈宗元,张磊磊,赵宁宁,苏明旭
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2022.06.07
针对传统图像处理算法对重叠颗粒的分割困难,引入Mask R-CNN深度学习算法并做针对性改进,通过调整残差网络ResNet-101加速训练,提出双FPN结构实现全局特征融合,使用Soft-NMS避免重叠颗粒漏检。设计了颗粒重叠图像实验系统,采集单一球形、球形与不规则混合多分散颗粒重叠图像用于分割研究。实验结果表明:该方法对混合颗粒分类准确率为91%,召回率为92%,均优于传统算法;其应用于含气泡的一水柠檬酸结晶过程中结晶的在线测量,所得结晶颗粒中位径误差为3.8%,数目误差为-1.3%。所提方法为混合颗粒的重叠图像分析提供了思路,后续有望解决图像法结晶过程后期在线监测乏力与气泡干扰的问题。
2022 Vol. 43 (6): 745-752 [
摘要
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753
6 种典型流场中超声流量计校准系数随企业污染源烟气排放量变化研究
方昱雯,张亮,赵不贿,王池
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2022.06.08
采用计算流体力学方法,对6种典型流场中超声流量计校准系数随企业污染源烟气不同流速变化的规律进行研究。分析不同负荷下超声流量计校准系数相对标准偏差在不同声道角度、管道直径、声道布置形式、上游直管段长度、管道形式时的变化规律。通过国家烟道流量计量标准装置进行实验验证,验证结果表明:不同负荷下校准系数相对标准偏差均未超过1%,且可以通过单负荷校准实现对烟道超声流量计的校准。
2022 Vol. 43 (6): 753-759 [
摘要
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760
基于旋转分流的同向换向器流量测量模型及实验研究
马龙博,赵进慧,孙斌,梅从立,罗云霞
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2022.06.09
针对水流量标准装置中不同向开式换向器带来误差问题,研制了一种旋转分流型的同向换向器,分析了新换向器工作原理,建立了新换向器流量测量数学模型;根据流量测量数学模型推导过程得出了流量测量结果不受脉冲触发位置、流速分布及换入-换出时间影响的结论。在水流量标准装置上对新研制换向器进行了实验,结果表明:新换向器较好地克服了不同向换向器对流量测量带来的误差问题,可以代替不同向换向器用于水流量标准装置进行流量测量。
2022 Vol. 43 (6): 760-765 [
摘要
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766
尿素机中高频微弯型科氏质量流量计信号处理
刘陈慈,徐科军,黄雅
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2022.06.10
为了将微弯型高频传感器的科氏质量流量计应用于尿素加注机,根据在企业现场采集到的流量信号数据,建立科氏质量流量传感器加注过程的信号模型。根据此模型分析已有的数字信号处理算法产生误差的原因,并从兼顾实时性与准确性两方面出发对算法进行改进,以适用于尿素机测量的需要。在研制的基于DSP的科氏质量流量变送器上,实时实现算法,并进行水流量标定实验和尿素加注机标定实验,其测量误差小于0.1%,重复性误差小于0.05%。
2022 Vol. 43 (6): 766-775 [
摘要
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力学计量
776
基于奇异值分解和独立分量分析的滚动轴承故障诊断方法
陈剑,刘圆圆,黄凯旋,杨斌,刘幸福,蔡坤奇
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2022.06.11
针对强背景噪声下难以提取滚动轴承早期故障信号中故障特征频率的问题,提出奇异值分解和独立分量分析相结合的滚动轴承故障诊断方法。该方法首先利用相空间重构将一维时域矩阵拓展到高维矩阵,得到吸引子轨迹矩阵;然后对轨迹矩阵进行奇异值分解降噪,依据奇异值差分谱阈值原则选取相应阶次分量进行重组构造虚拟噪声通道;接着将重组信号和观测信号进行独立分量分析分离;最后利用能量算子解调方法提取出有效的故障特征分量,进而识别故障类型。滚动轴承故障诊断实验和仿真结果表明该方法有效可行。
2022 Vol. 43 (6): 776-784 [
摘要
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785
基于SIMPACK的一系悬挂阻尼对车辆运行品质影响研究
刘志远,张红涛,徐腾养,郭兆团
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2022.06.12
建立了某高速列车动力学模型及该列车一系悬挂阻尼三维结构原理图,基于该结构研究了列车一系悬挂阻尼常见的失效形式,并仿真分析了一系悬挂阻尼发生故障对车辆运行品质的影响。研究结果表明:一系悬挂阻尼常见故障主要由骨架密封磨损严重、O型圈老化严重、油液乳化等引起;当每辆车1个或每辆车2个一系悬挂阻尼发生故障,车辆横向及垂向平稳性受影响较小,其指标恶化率小于5%,但对舒适性有一定影响,舒适性指标恶化率最高可达15%;当车辆一系悬挂阻尼全部发生故障,其运行品质存在显著恶化,而舒适性恶化最为严重,其指标恶化率达186%。
2022 Vol. 43 (6): 785-790 [
摘要
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140
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无线电、时间频率计量
791
射频功率器件宽带多层TRL校准算法研究
赵思源,王翔,苏江涛,王飞,刘军
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2022.06.13
多层TRL校准是微波毫米波大功率器件测试中常用的一种校准方法。针对经典TRL校准方法在大功率器件测试中易出现的误差系数相位跳变问题,提出了一种结合先验知识和动态最小化误差逼近的宽带TRL校准优化算法。基于国产AV3672矢量网络分析仪和负载牵引测试系统在3.8GHz及三次谐波对该算法的有效性进行了验证。实验结果证明,该算法有效地修正了误差系数相位跳变的问题,对器件大信号工作状态最优阻抗点的分析更为准确,并且算法复杂度没有大幅增加,可以应用为经典TRL算法的后续修正步骤,具备极强的实用性和通用性。
2022 Vol. 43 (6): 791-797 [
摘要
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165
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798
基于正则化线性调频模式追踪算法的信号消噪方法及其应用
上官甲新,张淑清,郑龙江,姜安琦,艾洪克,张立国,刘海涛
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2022.06.14
信号在采集过程中存在的噪声会给后续工作造成一定程度的困难,因此消除噪声干扰是准确进行下一步工作的关键问题。提出了一种正则化线性调频模式追踪(regularized chirp mode pursuit, RCMP)算法,该算法通过先验频率信息及递归框架提取信号中的每一个信号模式,具有一定的自适应性。将提出的RCMP算法应用到传感器数据降噪中,通过仿真信号和实际信号研究了RCMP算法的去噪性能。同时,通过与EMD结合区间阈值的降噪方法、CEEMDAN结合区间阈值的降噪方法以及VMD结合相关系数的降噪方法进行对比,验证了所提方法的可行性和优越性。
2022 Vol. 43 (6): 798-804 [
摘要
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117
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805
GPS在轨卫星原子钟性能评估
雷雨,赵丹宁
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2022.06.15
卫星钟在轨性能评估对于卫星钟差预报与系统完好性监测具有重要作用。利用国际GNSS服务组织发布的事后GPS精密卫星钟差数据,基于频率准确度、漂移率、万秒稳定度及天稳定度对GPS Block IIR、IIR-M、IIF与IIIA 4类卫星的星载钟性能进行评估。结果表明:1) GPS卫星钟的频率准确度与天漂移率分别在10
-13
～10
-12
量级与10
-15
～10
-14
量级;2) 星载铷钟的万秒稳定度与天稳定度分别可达10
-14
与10
-15
量级,比星载铯钟的同类指标高近一个数量级;3) 新型Block IIIA卫星的星载钟的天稳定度比另外3种类型卫星的星载钟的天稳定度更高,达到(3～5)×10
-15
的水平;4) 无论对于不同系列卫星还是同一系列卫星,各星载钟之间均存在一定的性能差异,这种差异与卫星钟在轨运行时间长短无显著关系。
2022 Vol. 43 (6): 805-810 [
摘要
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172
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电离辐射、标准物质与生物计量
811
基于MCNP的X光机模拟及足跟效应修正
严永强,吴金杰,金尚忠,赵瑞
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2022.06.16
为修正X射线管的足跟效应,根据常用的X射线管参数,基于MCNP建立了X光机仿真模型,模仿光机成像系统增感屏,建立了169个像素的探测器阵列,并利用该阵列探究了X射线管的足跟效应现象,采用多项式拟合分段修正的方法设计了足跟效应过滤片HEF,对足跟效应照度过高的区域进行匀整修正。通过平面过滤片与HEF的通量分布对比,发现HEF成功地将阴阳极轴线方向-12°至19°的范围修正到无过滤片时强度的60%,该区域通量的最大相对误差小于3%,实现较大匀整面积。通过模拟成像对比分析发现,经过HEF修正后的X光机,大大提高了物体分辨的能力。所提出的对特定X光管参数和成像阵列面足跟效应的修正方法具有一定的实用性与可推广性,对X光机的设计和使用具有一定的参考价值。
2022 Vol. 43 (6): 811-817 [
摘要
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140
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818
标准曲线配制对电感耦合等离子体质谱法测定饮用水中重金属元素的影响研究
王意,邓小娟,薛涛,杜海燕,胡小侠,刘洋
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2022.06.17
采用容量法和称量法分别配制了ICP-MS法的标准工作曲线,并测定了生活饮用水中铅和镍的含量,对两种方法的不确定度进行评定。对不确定度的来源进行了全面分析,评定了各不确定度分量并合成了扩展不确定度。按照建立的不确定度评定方法得到容量法相对不确定度为urel(Pb)=2.8%,urel(Ni)=2.4%;称量法相对不确定度为urel(Pb)=1.6%,urel(Ni)=1.0%。所建立的不确定度评定程序适用于ICP-MS法测定饮用水中重金属元素含量的不确定度评定。通过比较两种方法的不确定度及相关分量贡献,从标准溶液配制的角度提出完善ICP-MS分析方法的途径,为加强饮用水中重金属检测、确保水质安全提供科学依据。
2022 Vol. 43 (6): 818-824 [
摘要
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825
安德森六级撞击采样器采集效率评价方法研究
刘佳琪,张国城,吴丹,霍胜伟,荆文杰,沈上圯,田莹
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2022.06.18
研究了适用于安德森六级撞击式空气微生物采样器的采集效率评价方法,并搭建了评价系统。将不同粒径的单分散聚苯乙烯微球雾化形成气溶胶,使用空气动力学粒径谱仪分别对采样器上、下游的颗粒物数量浓度进行测量,测量出采样器各级的采集效率,从而计算出采集效率为50%时的空气动力学直径Da50。通过对国产某品牌的6级安德森空气微生物采样器进行评价,测得1~6级的Da50分别为7.2,6.7,4.7,2.9,1.5,0.8μm。
2022 Vol. 43 (6): 825-829 [
摘要
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计量学总论
830
考虑非正定相关性的测量不确定度蒙特卡洛评定方法
俱岩飞,王俊彪,常崇义,赵泽平
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2022.06.19
当采用蒙特卡洛法评定测量不确定度考虑输入量相关性时,需基于Nataf逆变换产生服从任意边缘概率分布的相关多维随机变量。为了解决Nataf逆变换过程中输入量相关系数矩阵非正定时,无法产生线性变换矩阵的问题,提出了基于Barzilai-Borwein梯度法的迭代修正算法。进而探讨了输入量服从非正态分布且相关的蒙特卡洛法实施步骤。最后,采用提出的迭代修正算法并基于Nataf逆变换的蒙特卡洛方法,对高速轮轨试验台轮轨纵向蠕滑率不确定度进行了评定,验证了该算法的可行性及有效性。
2022 Vol. 43 (6): 830-836 [
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
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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
·
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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版权信息
主管单位：
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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
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