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2023年 44卷 11期
刊出日期：2023-11-28
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、化学计量与生物计量
力学计量
1639
能量天平悬挂线圈姿态调整方法研究
甘伟,曾涛,白洋,李正坤,王越
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2023.11.01
能量天平悬挂线圈初始位姿不理想会引入准直误差,线圈中心水平位置的精密控制可以借助两轴高精度位移平台实现;但调整线圈姿态的3路连杆调整机构之间存在的相互耦合,使得对姿态的精确调整难以实现。基于能量天平悬挂系统初始位姿与寄生位移之间的数学模型,确定线圈绝对水平位置。在线圈绝对水平位置附近进行姿态控制实验,利用递推最小二乘法得到悬挂线圈姿态控制系统的离散状态空间模型。在此基础上,建立基于状态空间的模型预测控制策略,将悬挂线圈姿态调整逼近至绝对水平,其3路连杆控制准确度优于0.25μm,姿态控制准确度优于1μrad。
2023 Vol. 44 (11): 1639-1645 [
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几何量计量
1646
基于电荷泵的压电致动器迟滞非线性改善研究
张连生,张鹏程,郝爽,黄强先,程荣俊,李红莉
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2023.11.02
压电致动器在精密定位、微纳米测量等领域得到了广泛的应用,然而迟滞和非线性现象严重影响了其定位精度和性能。虽然电荷驱动的方法可以降低大部分迟滞,但仍存在较为明显的残余迟滞,尤其是电压工作范围较大时,压电致动器的迟滞呈现增大的趋势。基于残余迟滞的分析和计算,提出了一种用于电荷泵驱动的残余迟滞改进方法,研究了校正参数的推导方法,改善了经典电荷泵驱动的迟滞非线性。通过实验发现,在驱动电压范围为0~100V、驱动频率为0.1~2Hz时,相比经典电荷泵驱动的2.79%迟滞,改进后的电荷泵驱动方法可以将迟滞进一步降低至0.47%以下,比经典的电荷泵驱动方法降低了83%左右。所提方法在精密测量等领域具有较好的应用价值。
2023 Vol. 44 (11): 1646-1651 [
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1652
基于分数傅里叶域信号处理的迈克尔逊干涉法测量波长
姜盛,武进敏,鲁溟峰,魏洪涛,范军芳,张峰,陶然
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2023.11.03
建立了迈克尔逊干涉法测量波长所得条纹图的数学模型,揭示了其线性调频信号(chirp信号)特性,提出了基于分数傅里叶变换信号处理方法对迈克尔逊干涉条纹进行处理,实现了激光波长测量。实验结果表明:该测量方法具有可行性,对于波长范围为400～635nm的激光,波长测量的平均相对误差约为0.39%。在干涉条纹图被高斯白噪声污损情况下,波长测量的平均相对误差仍然小于1%。
2023 Vol. 44 (11): 1652-1658 [
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光学计量
1659
基于改进FCOS的水下目标检测算法
陈卫东,谢晓东,岑强,陈娜兰,朱奇光
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2023.11.04
提出一种基于改进全卷积单阶段目标检测(FCOS)算法的水下目标检测算法。针对水下光学图像存在高色偏、低对比度、色彩偏暗、模糊失真而导致现有目标检测算法在水下环境检测效果不佳等问题,将骨干网络中的普通卷积替换为可变形卷积(DCN)进行优化,增强算法在模糊的水下光学图片的特征提取能力。通过神经架构搜索(NAS)改进网络的特征融合网络以及检测网络,提升对骨干网络提取到的特征的利用能力。采用CIoU Loss作为新的损失函数来提高坐标回归的准确率。实验表明:改进的FCOS算法在DUO数据集上,检测的准确率提高了1.8%,召回率提高了2.2%,检测速度为53.4帧/s(相比改进前降低了5.0%)。该算法准确率较高并基本达到实时检测的要求。
2023 Vol. 44 (11): 1659-1666 [
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1667
基于FSRCNN补充模块的图像超分辨率重建算法研究
陈蔚瑞,侯培国
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2023.11.05
激活函数在超分辨率重建算法中可以增加算法的非线性、提高算法的复杂程度。利用ReLU激活函数在算法训练时间短的优点,针对负值通过ReLU激活函数置零导致部分神经元失活的问题,将失活的部分通过rReLU函数重新加入到模型中,该方法称为FSRCNN补充模块算法。实验过程中分别测试了FSRCNN模型在激活函数为ReLU、PReLU以及使用ReLU激活函数加入补充模块后的算法性能,结果表明:在放大倍数为4的条件下,补充模块算法的峰值信噪比结果高于原FSRCNN算法0.1dB。因此,补充模块能够提高模型的性能,增强模型对信息的提取。
2023 Vol. 44 (11): 1667-1672 [
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1673
金相显微镜畸变的测量不确定度评定
余泽利,房永强,杨军红,张兵,张艺新,郑铱,毕革平
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2023.11.06
畸变能够反映金相显微镜实际像与理想像的偏差,是金相显微镜性能准确可靠的重要技术指标。依据《测量不确定度评定与表示》校准规范,对金相显微镜畸变测量过程进行了研究,建立畸变测量结果的不确定度评定数学模型,全面分析不确定度来源,评定金相显微镜畸变测量结果的不确定度。结果表明:取包含因子k=2,置信水平为95%时,在总放大倍率为50×、100×、200×、500×和1000×条件下,金相显微镜的相对畸变测量结果分别为(0.5±0.4)%、(0.3±0.6)%、(1.3±0.4)%、(0.4±0.4)%、(0.9±0.1)%,测量结果的不确定度主要来源于畸变测量系统和重复性测试。
2023 Vol. 44 (11): 1673-1679 [
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热学计量
1680
NTC热敏电阻温度计体温区内插方法研究
陈泽川,潘江,陈伟昕,李婷,孙建平,王光耀,胡靖,李嘉豪,邬潇洋
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2023.11.07
针对《水俣公约》框架下替代标准水银体温计的紧迫需求,以具有高稳定性且非线性特征明显的负温度系数(NTC)热敏电阻温度计为研究对象,结合国家温度基准装置,开展体温区高精度内插方法及替代可行性研究。研究结果表明:替代水银体温计的高稳定性国产NTC热敏电阻温度计在镓熔点可以获得优于4mK的年稳定性;适用于Steinhart-Hart方程和Hoge-1方程的3点内插的最优校准点选取组合为35、41、45℃,Hoge-1方程表现出更好的内插特性,最大拟合残差为1.2mK,具备替代的可行性。研究结果可为发展基于NTC热敏电阻的标准体温计提供技术支撑,促进标准水银体温计的更新替代
2023 Vol. 44 (11): 1680-1686 [
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1687
金-铂热电偶校准装置的研制
郑玮,汤磊,向明东
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2023.11.08
金-铂热电偶是一种目前准确度最高的热电偶,介绍了高精度金-铂热电偶校准装置的研制、热电偶的校准过程及方法。利用温度固定点和专用退火炉及低热电势(EMF)测量设备等构建校准装置,实现了热电偶的校准,并对其热电不均匀性引起的不确定度分量提出新的评估方法。校准装置测量复现性7mK,校准热电偶的不确定度达到0.03℃(k=2),完全满足对高精度金-铂热电偶的校准。
2023 Vol. 44 (11): 1687-1691 [
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流量计量
1692
基于改进白骨顶鸡优化算法的ECT图像重建
张立峰,陈达
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2023.11.09
电容层析成像(ECT)技术求解图像重建问题存在严重的不适定性。为提高图像重建精度,提出了一种改进白骨顶鸡优化算法的ECT图像重建算法。针对标准白骨顶鸡优化算法(COA)中初始种群随机生成而导致的算法稳定性差和容易陷入局部最优的问题,引入了佳点集和正余弦优化方法,并融合了ART重建算法,根据ECT成像特点改进了目标函数。最后,进行仿真和静态实验,并与线性反投影(LBP)算法、Landweber算法、ART算法进行对比。结果表明,该方法可有效提高图像重建精度。
2023 Vol. 44 (11): 1692-1698 [
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力学计量
1699
加速度传感器对重力仪振动补偿效果分析
马得凯,李春剑,冯金扬,范锋,要佳敏,王启宇,胡若
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2023.11.10
为分析加速度传感器对重力仪的补偿效果,基于NIM-3C绝对重力仪搭建了平台式重力测量实验平台,并用激光测振仪输出信号作为标准信号,通过实验标定了平台式重力测量环境下MSA1000A-02、991B、INV9832-50三种不同型号的加速度型传感器的振动采集性能。实验结果表明,为保证平台式重力测量环境下的重力测量不确定度达到mGal量级,加速度计引入的测量不确定度应在百μGal以内。在平台式重力测量工况下,传感器MSA1000A-02和激光测振仪所测振动(标准信号)的拟合二次项系数极差为2.94μGal (1 μGal=1×10
-8
m/s
2
),满足平台式重力测量环境的不确定度及带宽等的要求。
2023 Vol. 44 (11): 1699-1705 [
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1706
基于六自由度运动轨迹的晃车仪测试技术
韩志,陈春雷,程朝阳,赵紫珅,刘凯
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2023.11.11
针对现有晃车仪测试方法单一,难以满足实际工况要求,以及晃车仪内部单一加速度传感器在线角复合振动下解算不确定度大的问题,基于六自由度平台,利用其复合运动的轨迹,采用与陀螺仪传感器数据融合的方法测量复合振动角度幅值。通过量化处理线角复合振动,利用陀螺仪测量振动角度幅值,校正复合振动下单一加速度传感器受到的倾角影响,以提高晃车仪解算精度,并对融合解算后的参考频率点进行扩展不确定度评定。结果表明陀螺仪与晃车仪二者数据融合后整个测试系统线振动和角振动相对扩展不确定度分别为0.36%、0.08%,拓宽了晃车仪标准测试工况。
2023 Vol. 44 (11): 1706-1712 [
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声学计量
1713
基于状态方程的Fx-RLS主动噪声控制方法
褚轶景,赵越喆,牛锋,陈明阳
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2023.11.12
研究了滤波算法中次级通路测量及建模误差对系统稳定性的影响,提出一种改进的滤波递归最小二乘算法。该算法采用随机游动模型为控制器状态方程提供先验信息,用以提高系统的鲁棒性。为了分析算法性能,利用Abelian积分和Prices定理,得到算法在高斯输入条件下的均值差分方程,并由此得到算法均值收敛条件,为算法设计提供理论指导。数值模拟发现,基于状态方程的FxRLS(S-FxRLS)算法收敛速度比传统滤波最小均方算法提高了约60%;稳定性方面,当采用正则化技术的鲁棒方法开始发散时,改进算法仍可收敛。最后实验测量证明,提出算法的单频降噪量可达30dB。
2023 Vol. 44 (11): 1713-1718 [
摘要
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电磁学计量
1719
基于自适应H2/H∞滤波的锂电池SOC和SOH联合估计
吴忠强,陈海佳
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2023.11.13
准确、实时地估计电池的荷电状态(state of charge,SOC)和健康状态(state of health,SOH)是现代电池管理系统的关键任务。通过自适应H2/H∞滤波器可对锂电池的SOC和SOH进行联合估计。该方法基于锂电池的二阶RC等效电路模型,采用AFFRLS法在线辨识锂电池的模型参数,并利用H2/H∞滤波器估计锂电池的SOC,AFFRLS辨识与H2/H∞滤波交替进行,得到一种自适应H2/H∞滤波器。SOH依据AFFRLS辨识的电池内阻进行估计,实现了锂电池SOC与SOH的联合估计。实验结果表明:自适应H2/H∞滤波算法的估计精度高且鲁棒性强,电池的SOC和SOH的平均估计误差始终保持在±0.19%以内,相比于EKF和H∞滤波算法有更高的估计精度与稳定性。
2023 Vol. 44 (11): 1719-1727 [
摘要
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无线电、时间频率计量
1728
宽带接地共面波导的时域测量方法研究
朱江淼,万昭彤,赵科佳,王鹏飞,张萌萌
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2023.11.14
宽带接地共面波导是校准示波器宽带探头的核心器件。为了准确测量示波器探头的带宽指标,获得宽带接地共面波导传输特性成为实现高精度校准的关键。运用时域自动网络分析仪的测量原理,基于飞秒激光激励皮秒电脉冲技术,采用二次测量法,构建了接地共面波导二次时域测量系统,通过两次测量的方式解算出宽带接地共面波导的冲激响应,从而得到频域带宽指标。以阵列通孔结构仿真设计接地共面波导,采用二次测量法测量加工样品,3dB带宽达54.2GHz,与仿真结果相比具有较好的一致性。定标后的宽带接地共面波导可以作为标准器件,用于示波器宽带探头的校准,其测量结果可有效溯源至脉冲波形参数国家基准。
2023 Vol. 44 (11): 1728-1734 [
摘要
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1735
在片电容测量系统溯源及测量方法研究
丁晨,乔玉娥,刘岩,翟玉卫,吴爱华
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2023.11.15
针对在片电容参数溯源及测量不准确问题,提出一种溯源及测量方法,通过在片形式的直通线将测量结果与成熟的四端对标准电容器的量值联系起来,实现了在片电容参数的溯源。通过定量研究干扰回路对测量结果的影响,对探针系统及测量线缆的影响进行修正,准确测量在片电容值,使得测量数据的准确性可验证,计量级在片电容测量系统测量准确度提高0.08%。
2023 Vol. 44 (11): 1735-1739 [
摘要
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1740
基于改进迁移学习的运动想象分类识别算法
杜义浩,常超群,杜正,张延夫,曹添福,范强,谢平
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2023.11.16
利用迁移学习算法提高分类识别的准确率是运动想象脑机接口应用的热点研究问题,其中样本迁移和特征迁移的传统模型算法在样本量较少或源域数据和目标域数据差异较大情况时,各自的迁移效果并不理想。基于欧式对齐(EA)和改进联合类质心匹配和局部流形自学习(CMMS)迁移学习的运动想象分类算法,将样本迁移和特征迁移的优势有机结合,在考虑样本本身的同时,进一步提高了分类准确率。首先,对样本进行源域和目标域的EA,减少源域和目标域的数据分布差异; 其次,基于最小化最大均值差异(MMD)改进CMMS方法,筛选源域数据,再次减小源域样本与目标域的分布差异;最后,将该方法应用于BCI竞赛数据集进行离线测试和在线实验。实验结果表明: 所研究的方法与SVM、JDA、BDA、EasyTL、GFK、CMMS相比较,迁移学习模型的识别准确率分别提高了14.38%,8.5%,5.8%,10.4%,11.8%,5.7%。
2023 Vol. 44 (11): 1740-1748 [
摘要
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1749
平均值法交流共模抑制比测量不确定度评定
梁志国,冯秀娟
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2023.11.17
介绍了使用幅度绝对值的平均值法进行数据采集系统交流共模抑制比的测量不确定度分析和评价过程。使用测量幅度绝对值的平均值计算干扰分量值和本底噪声分量值,并采用直接代数相减方式剔除本底噪声的影响。讨论了主要的不确定度来源,包括信号源误差、数据采集系统增益误差、幅度测量误差、幅度分辨力误差,以及测量重复性等,给出了不确定度模型。并结合一个实例,给出了交流共模抑制比的不确定度评价结果。
2023 Vol. 44 (11): 1749-1754 [
摘要
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电离辐射、化学计量与生物计量
1755
气体中微米级颗粒的数量浓度溯源技术研究
郭黎旭,刘俊杰,刘悦,叶婧,任军
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2023.11.18
为建立气体中微米级颗粒数量浓度的量值溯源链,开展了基于喷墨原理气溶胶发生器(NIM-IJAG)的研制和性能验证。喷墨气溶胶发生器(NIM-IJAG)所发生的固体颗粒粒径及浓度值与喷嘴孔径、溶质密度、溶液浓度、电控参数、洁净空气流量等参数密切相关,其中在准确获得液滴粒径的前提下,通过改变溶液浓度,可实现对固体颗粒样品粒径的有效控制,通过调节发生频率可实现对固体颗粒样品数量浓度的有效控制。经实验验证,NIM-IJAG可产生粒径值在1~20μm范围、颗粒数量浓度在0~30个/cm
3
范围的单分散固体颗粒样品,颗粒数量浓度的量值可溯源至国家计量标准。
2023 Vol. 44 (11): 1755-1762 [
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1763
基于定量发生器技术的气溶胶稀释器校准方法研究
黄志煌,刘俊杰,肖骥,骆新峥,刘悦
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2023.11.19
为了解决气溶胶稀释器传统校准技术中不确定度大、可靠性差的问题,提出了一种基于定量发生器技术的气溶胶稀释器校准方法。分析了气溶胶定量发生器技术的理论基础,研制得到一种量值准确、可溯源的气溶胶稀释器校准装置,并对其性能进行了验证和不确定度分析。实验结果表明,该校准装置及方法在1～300稀释范围内可实现对气溶胶稀释器的校准,不确定度为Urel=3.8%(k=2)。
2023 Vol. 44 (11): 1763-1769 [
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1770
表面等离子体共振技术及其在蛋白质活性浓度绝对定量中的应用
罗世闻,武利庆,杨彬,刘亚辉
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2023.11.20
表面等离子体共振(SPR)是一种由隐失波引发金属表面疏密电子振荡的物理学现象,通过共振角的分析可以了解分子间相互作用的情况。基于SPR的无校准浓度分析技术,通过在传质限制条件下测定蛋白质与其受体或抗体的扩散结合速率,即可在不需要标准品的情况下直接测定出蛋白质的活性浓度,是一种蛋白质活性浓度的绝对测量技术。通过综述表面等离子体共振技术绝对定量蛋白质活性浓度的原理及其在各领域的应用,探讨了该技术的优势以及目前存在的问题,展望了该技术未来发展方向及其在蛋白质计量中的主要应用。
2023 Vol. 44 (11): 1770-1775 [
摘要
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1776
环境水中氚浓度的液体闪烁计数测量方法及其质量控制
胡崇庆,赵超,刘佳煜
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2023.11.21
以一台超低本底液体闪烁计数器LSC-LB7为例,研究优化了其测量环境水中氚浓度的实验参数和测量方法,归纳总结出该仪器测定低水平氚浓度样品的暗处理时间、计数窗口等参数,有效地降低了液体闪烁计数器测水中氚浓度的探测下限。将已优化参数的测量方法与未优化的测量方法进行比较,结果发现未进行液闪参数优化的测量结果与优化参数的测量结果的相对偏差最大可达为33.87%,且优化后的测量方法可使水中氚浓度的测量不确定度改善50%。另外,为了获得适用于环境水样氚测量的猝灭校准曲线,研究自制了一套化学猝灭系列校准标准源,结合优化后的液闪测量方法,利用该猝灭校准曲线对环境水样进行测量,并与商用猝灭校准标准源的测量结果比较,两者结果相对偏差约11%。最终,基于优化后的液闪测量方法和自制标准源的猝灭校正曲线对该环境水样品进行测量,得到该环境水样中氚的活度浓度为(12.21±2.08)Bq/L,k=2。
2023 Vol. 44 (11): 1776-1782 [
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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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