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2022年 43卷 8期
刊出日期：2022-08-28
几何量计量
光学计量
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
无线电、时间频率计量
973
一种增强型的SOLR校准方法
吴爱华,王一帮,霍晔,梁法国,刘晨,栾鹏,陈晓华,王海
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2022.08.01
提出了一种增强型的在片SOLR校准方法(eSOLR),结合无需定义的直通传输线标准,2对对称的反射标准(开路标准、短路标准)和1对准确定义的负载标准,实现微波毫米波频段的校准测试。详细给出了8项误差模型的求解过程,同时采用校准比较算法对商用校准方法和eSOLR进行了验证。实验结果表明,eSOLR优于现有的商用SOLT、LRRM校准方法。0.2～110GHz陶瓷衬底的无源失配衰减器验证件测量结果表明,新方法S11测量结果更加连续,测量结果与多线TRL更为吻合。
2022 Vol. 43 (8): 973-978 [
摘要
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979
在片校准件参数定值方法
霍晔,吴爱华,王一帮,栾鹏,刘晨,梁法国,孙静,张立飞
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2022.08.02
为解决在片校准件长时间使用后,由于参数定值发生偏差,导致测试结果不准的问题,针对在片校准件的等效电路模型,提出了一种参数定值方法。通过测试在片校准件S参数、长度和电阻的方法,对特征阻抗、开路电容、短路电感、负载电阻和电感、直通延时和损耗准确定值。在100MHz~67GHz频段范围内,用定值后的在片校准件进行了试验分析,结果表明:与使用出厂值相比,重新定值后的在片校准件测试结果更接近被测件的实际值。
2022 Vol. 43 (8): 979-983 [
摘要
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984
基于共面波导传输线的宽频带介电常数提取方法
徐森锋,赵伟
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2022.08.03
提出了一种基于共面波导传输线的宽频带低损耗材料介电常数提取方法。设计5根共面波导传输线作为标准覆盖待测样品介电常数频率范围,采用在片矢量网络分析仪测得各传输线未经修正的S参数,经过多线TRL校准算法提取传播常数;采用quasi-TEM模型计算传输线的单位长度电阻R和单位长度电感L;最终求得0.1~50GHz GaAs材料的介电常数。相比于传统的腔体法只能点频测试,且需设计待测样品腔体结构,该测试方法支持宽频带介电常数的连续测试,且测试效率更高;测试结果与谐振腔法偏差±2.5%,满足工程实践需要。
2022 Vol. 43 (8): 984-988 [
摘要
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989
采样序列长度及周波数对正弦参数拟合的影响
梁志国
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2022.08.04
针对波形拟合法估计正弦参数时,测量条件对拟合参数带来的误差影响,进行了拟合误差界的搜索研究。选取的条件变量分别是A/D位数、幅度、序列所含波形的周波数、初始相位、直流分量以及序列数据点数。以两两联动的双条件组合方式进行误差界搜索,获得了幅度、频率、相位、直流分量、动态有效位数等拟合参数的误差界随不同条件变化而变化的曲线规律,筛分出了显著影响量和不显著影响量。并对A/D位数、序列所含波形的周波数、以及序列数据点数带来的影响进行了深入研究,获得了拟合参数的误差界呈现量子化阶梯特征的显著规律,并获得了量子化阶梯边界点估计的经验公式。该结果可用于拟合正弦参数的误差评价和不确定度估计,也可以用于在设定拟合误差和不确定度情况下,选择测量条件。
2022 Vol. 43 (8): 989-1000 [
摘要
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几何量计量
1001
基于激光测距原理的锻件倾斜度测量
王永达,张云刚,胡睿,倪楠,李琳颖
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2022.08.05
提出了一种基于激光测距原理的倾斜度测量方法。首先,利用激光位移传感器采集锻件表面信息, 并采用基于回归分析的异常值判别方法剔除测量数据中的异常值; 然后,将获得的距离信息经坐标变换转换为坐标信息,用直接最小二乘法对离散点进行椭圆曲线拟合; 最后,拟合竖直方向的多个椭圆长轴中心点得到锻件中轴线的三维直线方程,根据直线方程计算锻件的倾斜角度。实验结果表明:该方法的测量误差<0.1°。
2022 Vol. 43 (8): 1001-1007 [
摘要
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1008
针尖增强拉曼系统高数值孔径物镜对焦方法研究
孙晓爽,高思田,黄鹭,祝敏豪,刘林伟
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2022.08.06
为提高针尖增强拉曼系统对焦准确性和效率,提出通过分析CCD相机拍摄的光斑图像的像素值实现自动对焦的方法。首先快速粗调焦缩小调焦范围,然后再慢速细调焦提高调焦精度。实验表明:与Tenengrad评价函数相比,方差评价函数更适用于针尖增强拉曼光谱测量系统自动对焦,聚焦到样品表面时对焦结果的无偏估计标准差<0.25μm,具有较高的重复性和鲁棒性;快速粗调焦可提高调焦效率,避免陷入局部最优解;慢速细调焦评价函数曲线在焦点附近呈现“M”形,可通过二次拟合提高调焦精度。
2022 Vol. 43 (8): 1008-1014 [
摘要
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1015
基于改进ICP算法的叶片型线轮廓度误差评定
卢恒,徐旭松,王树刚,王皓
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2022.08.07
针对传统最近迭代点(ICP)算法存在配准精度较低的问题进行算法改进。首先,考虑到三坐标测量机测量数据呈现有序排列、且一一对应的特点,使用了一种基于矢量对齐法的型线数据初配准方法进行初配准;其次,在传统ICP算法配准的基础上,对待配准数据进行非均匀有理化B样条(NURBS)曲线拟合,再利用自适应粒子群算法对测量数据进一步精配准;最后,采用基于最小区域的叶片型线轮廓度误差评定方法进行误差评定。实验分析结果表明:改进方法相对于传统ICP算法,可在原有收敛值基础上达到进一步收敛的效果,轮廓度误差相对减小28.57%。该方法有效提高了叶片型线轮廓度误差评定的精确度,可为叶片的加工质量提供可靠判定。
2022 Vol. 43 (8): 1015-1020 [
摘要
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光学计量
1021
荧光量子效率绝对法测量系统校准及不确定度评定
贾志立,卜天佳,姚雅萱,任玲玲
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2022.08.08
荧光量子效率是发射与吸收的光子数之比,是表征荧光材料发光性能的关键参数。然而,用于绝对法测量荧光量子效率的光路和探测器未经校准溯源或是校准方法不当,会造成测量光谱的不准确,进一步影响荧光量子效率计算结果的不准确。采用汞氩灯对单色仪进行校准,保证了激发波长和发射波长的准确性,利用标准辐射源对光路、发射单元单色仪和探测器进行光谱相对强度校准,保证了激发波段和发射波段光谱相对强度的准确性;最后从测量模型出发,对测量不确定度进行了分析,得到在300~360nm的激发光波段和370~900nm的发射光波段内相对合成标准不确定度为3.58%,相对扩展不确定度为7.16%,k=2。通过对单色仪波长校准以及对光谱相对强度进行校准,为荧光量子效率的准确测量提供了参考。
2022 Vol. 43 (8): 1021-1026 [
摘要
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1027
电镜图像的量子衍生协同式边缘滤波
崔法毅
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2022.08.09
针对冠状病毒电镜图像特点及其轮廓提取、目标检测和噪声抑制的综合处理需求,研究了量子衍生边缘滤波机制及协同策略。从像素的双量子比特态表示与量子测量及结果检验方式出发,结合力场转换与量子衍生中值滤波,构建了量子衍生协同式边缘滤波框架及实施路线。实验分析了边缘滤波框架中的协同策略及融合效果,对比验证了量子测量结果检验方式的有效性。实验表明:冠状病毒电镜图像经过量子衍生协同式边缘滤波处理后,提升了形态学分析的质量条件。
2022 Vol. 43 (8): 1027-1035 [
摘要
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流量计量
1036
一种石油生产多分相检测新型光纤传感器研究
陈基亮,孔德明,郝虎,孔德瀚,刘国权,孔令富
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2022.08.10
为解决石油生产多分相检测问题,研制了一种用于多分相检测的新型双接收端光纤传感器(NDR-FOP),利用ZEMAX光线追迹方法构建了双接收端环形耦合光路(DR-RCOP)模型。对通过NDR-FOP锥形敏感头的光线传输轨迹进行了数学描述与仿真分析。基于研究结果,对油气水多相流混相介质中NDR-FOP多分相检测性能进行了评价以及在实验平台上进行了测试研究,仿真与实验结果均表明:油气水介质之间的差特征值形成了明显的间距,NDR-FOP多分相检测是可行和有效的。
2022 Vol. 43 (8): 1036-1043 [
摘要
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184
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1044
基于鲁棒正则化极限学习机的电容层析成像图像重建
张立峰,戴力
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2022.08.11
电容层析成像图像重建是一个非线性及病态性逆问题。基于此,提出了基于迭代重加权最小二乘法的鲁棒正则化极限学习机(RELM-IRLS)算法的电容层析成像图像重建方法,以油/气两相流为研究对象,通过有限元仿真构建随机分布流型,对RELM-IRLS算法完成训练,并与Landweber迭代算法及极限学习机算法进行对比,RELM-IRLS算法的测试集平均误差相比极限学习机算法减小4.6%。仿真及静态实验结果均表明, RELM-IRLS算法所得重建图像质量得到明显提升,且算法具有良好的泛化性能。
2022 Vol. 43 (8): 1044-1049 [
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1050
对向测量皮托管的国际比对
杨美昭,张亮,方立德,王池
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2022.08.12
为验证现场烟道流量测量使用的对向测量S型皮托管、球形三维皮托管和棱形三维皮托管校准系数的一致性,中国计量科学研究院(NIM)主导开展了包括美国国家标准与技术研究院(NIST)和韩国标准科学研究院(KRISS)参加的皮托管校准比对。比对结果表明:S型皮托管在不同实验室间比对结果吻合度相对较差,不适合作为比对标准器;球形三维皮托管在不同实验室间比对结果吻合度高于棱形三维皮托管,流速校准系数差异对测量轴向流速的影响高于偏航角参考位置偏差与俯仰角校准系数差异造成的影响;皮托管的偏航角参考位置偏差和俯仰角校准系数差异造成的轴向流速差异在0.03%~0.9%,由于流速校准系数差异造成的轴向流速差异在1.9%~12.2%。
2022 Vol. 43 (8): 1050-1057 [
摘要
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力学计量
1058
多点称重法测量质心误差修正
王梅宝,张晓琳,陈莉,余箫,张启元
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2022.08.13
为了提高多点称重法测质心时的测量准确度,提出一种采用总体最小二乘法修正称重传感器受力点坐标的方法。首先,分析了多点称重法测量质心的原理,影响质心测量结果的主要误差源;其次,将标准件的形心坐标作为其质心的相对真值,并将该值用来修正称重传感器受力点的坐标;再次,改变标准件在质心测量设备上5个以上位置,采用激光跟踪仪测量标准件的形心坐标并转换到测量坐标系下,采用总体最小二乘法计算出称重传感器受力点的坐标;最后,测量标准件的质心进行验证。实验结果表明,修正后的设备质心测量误差≤0.1mm,可以通过修正称重传感器的受力点坐标,实现质心的高精度测量。
2022 Vol. 43 (8): 1058-1063 [
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1064
基于地球重力法的低频加速度计校准
杨明,赵焕兴,刘志华,李贺佳,蔡晨光
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2022.08.14
ISO 16063-16描述的地球重力法只能用于低频加速度计灵敏度幅值静态校准, 无法用于灵敏度幅值与相位的动态校准。采用机器视觉方法测量激励加速度相位,并得到对应时刻的加速度计输出信号相位,该方法可同时实现基于地球重力法的灵敏度幅值与相位动态校准。该方法测量时由转台为被校加速度计提供峰值恒定为1g的正弦激励加速度,有效避免了低频时微小激励加速度引起的加速度计输出低信噪比信号对校准精度的影响。实验结果表明,地球重力法可实现从静态(DC)至10Hz范围内的灵敏度幅值与相位高精度校准。
2022 Vol. 43 (8): 1064-1069 [
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169
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1070
视频引伸计标定装置设计及标定方法研究
房永强,余泽利,杨军红,魏康,马晓晨,郑铱,余森
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2022.08.15
视频引伸计被用于测量材料的变形,需要进行在线标定和校准,然而目前尚无相应的标准和校准规范的指导,针对此,设计了一种光栅式引伸计在线标定装置,主要由控制器、步进电机、机械传动机构、光栅位移传感器、显示器以及上标定板、下标定板组成。第三方校准结果显示,该装置标距标定板最大相对示值误差为0.07%(Urel=0.04%,k=2);光栅位移部分技术指标:小于等于1/3mm时,绝对误差小于0.3μm(U=0.1μm,k=2),大于1/3mm时,相对误差小于0.1%(Urel=0.04%,k=2),技术指标明显优于使用要求。用该装置对视频引伸计进行了重复性和稳定性验证实验,对标定结果评定了不确定度。结果表明:该装置技术指标完全满足视频引伸计的在线标定。
2022 Vol. 43 (8): 1070-1076 [
摘要
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电磁学计量
1077
新型箝位式压电电机的设计研究
岳志涵,潘巧生,陶圣至,商静怡,李晓杰
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2022.08.16
针对传统箝位式压电电机在谐振态下工作时,方波振动的箝位部分结构设计复杂问题,提出一种新型箝位式压电电机。该电机箝位部分与驱动部分均由同频正弦电压驱动实现正弦振动,通过定子对动子的箝位接触,实现动子单向输出运动。相较于传统箝位式压电电机和超声电机,该电机的定子结构设计无需采用模态简并,结构设计难度降低。利用有限元仿真确定定、动子结构参数,制造样机并搭建实验平台。对箝位部分分别采用正弦波与方波做激励,再对驱动部分进行波形对比,表明正弦波亦能达到预期效果。实验结果表明:准静态时,激励电压频率为250Hz、电压峰峰值Vp-p为10V时,步进距离为0.5μm,步进速度0.13mm/s;谐振态时,激励电压频率为540Hz、电压峰峰值Vp-p为70V时,步进距离为32μm,步进速度16.9mm/s;该电机可兼顾低频高分辨率和高频高速输出以实现跨尺度工作。
2022 Vol. 43 (8): 1077-1082 [
摘要
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1083
光纤电焊电流测量技术研究
赵叶铭,王晓飞,李传生,邵海明,李奇
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2022.08.17
针对直流逆变电阻焊机焊接电流精确测量的需求,提出基于光纤电流传感技术的焊接电流测量方法。建立了光纤电流传感器闭环检测系统动态模型,通过优化系统的前向增益,提升了传感器响应速度和带宽。仿真和实验结果表明:传感器的上升时间约为4.1 μs,在DC~30kHz范围内幅频特性衰减小于0.3%。基于该动态模型计算传感器对焊接电流纹波分量的响应,仿真结果表明:系统的动态跟踪能力可满足对纹波电流的测量需求。利用等安匝法对光纤电流传感器进行校准,在直流5~50kA范围内,传感器的测量误差优于±0.05%。现场实验结果证明了光纤电流传感器用于直流逆变焊接电流测量及电焊电流测试仪现场校准的可行性。
2022 Vol. 43 (8): 1083-1088 [
摘要
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1089
基于决策树和聚类算法的智能电表误差估计与故障检测
史鹏博,李蕊,李铭凯,赵成,朱锦山
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2022.08.18
针对智能电能表故障检测问题,研究了低压电能系统模型,提出了一种电能表误差估计方法。该方法采用决策树对异常数据进行过滤,并对不同损失水平的数据进行分类,然后对数据进行聚类,得到不同使用行为的数据集。此外,建立了仪表数据矩阵,采用递推算法求解矩阵方程,对仪表误差进行估计。采用递推算法求解方程,并对仪表误差进行估计。最终通过算例验证了所提方法的有效性。
2022 Vol. 43 (8): 1089-1094 [
摘要
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151
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电离辐射、标准物质与生物计量
1095
防护水平X射线电离室的校准及不确定度分析
屈冰冰,吴金杰,鲁平周,李梦宇,宋飞,张德亮,马英杰,赵瑞
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2022.08.19
防护水平电离室剂量计是辐射防护的主要计量器具,需要在窄谱参考辐射质下进行检定和校准。利用EGSnrc软件模拟了参考辐射质X射线能谱,分析得到的能谱分辨率和平均能量与ISO 4037-1推荐值的最大偏差分别为7.1％和1.04％,均满足规范要求。依托60~250kV X射线空气比释动能国家基准装置,在窄谱系列参考辐射质下完成了距离X光机1m处参考点的空气比释动能量值复现;然后通过替代法对两个传递电离室进行校准并完成量值传递;最后利用传递电离室复现的2.25m处的空气比释动能率对PTW-32002球形电离室进行校准,获得相应的校准因子,校准因子相对扩展不确定度为2.2%(k=2)。
2022 Vol. 43 (8): 1095-1102 [
摘要
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1103
基于共空间模式和均匀流形投影的运动想象脑电信号识别方法
付荣荣,隋佳新,刘冲,张扬
运动想象脑电信号的识别与分类问题一直是脑机领域研究的热点问题。针对此问题,使用区别传统线性降维方法的流形学习方法,将共空间模式算法与均匀流形投影算法相结合,充分利用了脑电信号中的非线性特征,对运动想象脑电信号进行了特征提取和数据降维,并使用KNN分类器进行了分类,对分类效果做出了评价;将降维前后的数据分类结果进行对比,说明了数据降维的优点和必要性;进一步讨论了降维结果在数据可视化方面的表现。发现经过数据降维的特征数据的可视化效果明显优于未经过降维的数据,进一步提出了一种基于共空间模式和均匀流形投影的新型脑电信号识别方法,对进行脑电信号深度剖析。挖掘脑电信号非线性特征提供了参考价值,同时也在数据流形分布以及数据可视化的角度为运动想象脑电信号识别提供了新思路。
2022 Vol. 43 (8): 1103-1108 [
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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：
计量学报编辑部
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月刊
编 辑：
计量学报编辑委员会
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崔丽红
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