计量科学与技术

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基于四维协变量的光栅干涉系统频移理论研究

林子超, 姚玉林, 周通, 薛栋柏, 顾振杰, 邓晓, 程鑫彬, 李同保

2022, 66(11): 3-11, 26. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2022.0248

摘要(630)

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PDF(43)

摘要:
光栅干涉系统中的装配与角度调试误差是探测光发生几何错位、偏离探测器感光中心的直接原因。为厘清探测光综合姿态误差对干涉相位和位移测量结果的影响，本文基于狭义相对论波矢量的四维表达形式，将光频率和光波矢与光栅方程直接关联，构建了以任意角度入射、光栅沿任意方向运动的多普勒频移理论体系，论证了在不同光栅入射角度下，同级次衍射光频移关系具有一致性的物理特征。通过激光、光栅干涉系统之间物理图像的对比，阐明了即使系统光几何路径不随运动改变，也仍产生相位变化的原因是光栅表面的特殊波矢调制关系。结论表明，光栅干涉系统在探测光存在综合姿态误差情况下位移转化关系仍保持不变，光栅周期方向的偏转是系统几何测量误差的关键来源。最后，为初判某一系统的测量性能指标，文中给出了一种能够快速判断其位移测量原始分辨率的方法。由于本文的频移理论从物理底层逻辑出发，因此相关结论具有普适性，这不仅对所有光栅干涉系统的原理分析具有指导作用，同时还对各种先进系统中的几何测量误差分析具有重要参考价值。

多基站激光跟踪仪协同测量的误差影响因素研究

尹瑞多, 祖洪飞, 陈章位, 郭晓炜, 严萍

2022, 66(11): 12-15, 52. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2022.0233

摘要(906)

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PDF(49)

摘要:
激光跟踪仪由于精度高、测量范围大、可多维测量等优势被广泛用于工业机器人的性能测量中。常规的大型设备位置尺寸测量，单基站激光跟踪仪便可以满足需求，然而在对双臂机器人、多机器人联动系统等复杂对象进行测量时，单基站激光跟踪仪不能满足同步实时测量的要求，需要采用多基站激光跟踪仪进行协同转站测量。从多基站激光跟踪仪测量的原理出发，开展多基站激光跟踪仪协同测量的误差影响因素研究，分析不同影响因素对于测量误差的影响，并通过仿真实验对比了最小二乘法、SVD分解法及四元数求解法三种方法对坐标转换的解算精度，对今后多基站激光跟踪仪测量系统的推广应用有一定的指导意义。

高分辨透射电子显微镜的校准方法

王芳, 施玉书, 周莹

2022, 66(11): 16-19. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2022.0244

摘要(595)

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PDF(50)

摘要:
透射电子显微镜作为纳米尺度的重要分析工具，其长度量值的准确性将直接影响样品的测量结果。本研究采用单晶硅晶格标准器，对高分辨透射电子显微镜的长度测量误差与长度测量重复性进行了校准，并对长度测量误差的不确定度进行评定。为说明校准方法的适用性，研究中对三台不同型号的高分辨透射电子显微镜进行了校准实验，结果显示该校准方法具有广泛的代表性，可实现透射电子显微镜的精确评价，测量量值可溯源至硅晶格常数，为纳米技术领域的精准测量提供技术保障。

激光绝对法测量材料热膨胀系数

崔剑秋, 郭斯宜, 任国营, 位恒政, 裴丽梅, 高同岭, 郑庆国

2022, 66(11): 20-26. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2021.0616

摘要(898)

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PDF(147)

摘要:
随着精密测量与精密加工的要求不断提高，对材料热膨胀系数的测量越来越频繁，在使用商用热膨胀系数测量设备进行计量溯源时，对测量结果进行不确定度评估也愈加重要。设备的最大允许误差、仪器长度测量精度、炉体恒温精度、仪器测温精度、测量结果的重复性等都将直接影响测量结果的不确定度评估。本文依照GUM法评估热膨胀仪测量结果的不确定度，分析了激光绝对法的热膨胀仪误差源，给出了完整的测量模型，并根据模型计算了测量标准石英样品的合成不确定度。用户根据激光绝对法测量热膨胀系数的误差分析，可以评定自用设备测量结果的不确定度。

液相色谱-质谱法检测甲磺酸沙非胺中基因毒性杂质

吴雪, 薄梦, 孙晓璟, 范燕龙, 王亚静, 董海峰

2022, 66(11): 27-30. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2021.0632

摘要(671)

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PDF(62)

摘要:
甲磺酸沙非胺主要用于治疗帕金森病，建立了甲磺酸沙非胺中基因毒性杂质（（S）-4-（（（1-氨基-1-氧丙烷-2-甲基）氨基）甲基）苯甲磺酸酯）的液相色谱-质谱联用检测方法。样品溶于甲醇，经YMC-Triart C18(4.6 mm×100 mm, 3μm)分离，0.1 %甲酸水和0.1 %甲酸甲醇梯度洗脱，采用多反应监控（MRM）模式正离子扫描进行定量检测。该方法具有较好的专属性，目标化合物在1.53～30.54 ng/mL的浓度范围内线性关系良好（R²>0.99）；检出限为0.76 mg/kg，定量限为1.53 mg/kg；加标回收率为98.5%～99.90 %，RSD为0.83%～2.10%。该方法灵敏度高，准确可靠，可应用于甲磺酸沙非胺的质量监控。

土壤水分计量技术的研究进展

郑涵, 王海峰

2022, 66(11): 31-36, 40. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2022.0169

摘要(732)

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PDF(97)

摘要:
土壤水分的准确测定是农业灌溉、水文、环境保护和碳计量等领域的迫切需求。土壤水分测量技术种类繁多、发展迅速，除了经典的干燥失重法外，还包括时域反射法、频域反射法、中子探针法、张力法、电石法、石膏块法、电磁感应法、γ射线法、湿度法、热流法和遥感技术等。干燥失重法是土壤水分测量的参考方法，可用于校准其他水分测量方法，以保障量值准确可靠。校准方式有出厂校准、田间校准和实验室校准。土壤水分的测定，需要根据实际情况选用合适的测量方法和校准方法，才能得到准确可靠的测量结果。本文介绍了土壤水分测量方法和校准方法的原理及特点，并对土壤水分计量技术的发展趋势进行了展望。

基于序量的里氏硬度计量基准溯源性分析

汪宁溪, 骆昕, 高建卓, 陈龙

2022, 66(11): 37-40. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2021.0565

摘要(605)

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PDF(27)

摘要:
金属里氏硬度实验方法，其量值属于序量，没有导出单位，目前我国还没有建立对应的国家基准和量值传递体系。本文基于里氏硬度实验原理，采用直接检验法，分析序量测量仪器量值溯源的过程与特点。通过对里氏硬度计的各参量进行实验，探讨建立里氏硬度计量基准的可行性，为进一步探讨建立里氏硬度国家基准和量值传递系统提供参考。

金属量器水平位置复现及相关问题的研究

张英, 郭立功, 万丽芬, 杨帆

2022, 66(11): 41-46. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2022.0167

摘要(485)

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PDF(32)

摘要:
标准金属量器水准器偏离应有的检定位置或因人为因素未进行水平调整，易导致量器使用状态与应有状态之间发生倾斜，计量颈、液位管中液位与应有位置出现偏差。为定量确定这种偏差带来的影响，通过分析计量颈与液位管的空间几何关系，确定了倾斜导致的量器液位测量偏差的函数关系。对常见液位补偿式金属量器原理进行分析，给出了几种不同形式液位补偿的函数关系式，在此基础上，提出了选择液位管呈垂直排列的液位补偿式量器的建议。对生产过程中产生的计量颈、液位管、标尺与主体部分之间的倾斜进行分析，得出安装倾斜对测量结果无影响。

一种基于工业互联网的风机能效在线检测系统的研发

成伟, 徐定华, 李长武, 蒋建林, 倪金春, 王艺伟

2022, 66(11): 47-52. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2021.0133

摘要(544)

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PDF(33)

摘要:
为了现场诊断在用风机系统的能效水平，基于Java程序设计语言，结合工业无线数据通讯技术，依据GB/T 15913、GB/T 10178、GB/T 34867.1等标准，开发了一套适合现场使用的风机能效在线检测系统，可实现对输送单位容积介质电耗、电动机负载率和电能利用率等数据的实时检测，还可实现节能监测、能效分析和节能评估等功能。搭建风机验证平台对待改造风机进行试验，系统运行稳定，检测数据准确可靠，可实时反映风机的运行工况和能效水平。

改进的可见光-近红外比色测温系统与性能评估

陈金龙, 姜泓宇, 易方正, 王东颖, 刘涛, 胡晓贺

2022, 66(11): 53-58. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2022.0211

摘要(421)

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PDF(48)

摘要:
可见光-近红外比色测温系统已经被广泛应用在科研和工业高温监测领域。由于系统的灰度值范围有限，现有研究通常将不同系统参数（曝光时间、光圈）下的测温带宽拼接，以扩展测温范围。然而系统两个通道的灰度值和温度的拟合曲线为指数函数，且两条曲线的增长速度相差较大，将导致系统存在测温带宽变窄、系统灵敏度的线性度差等问题。此外，现有研究对比色测温系统性能的评估和分析方法还不够完善。针对以上问题，本文改进了可见光-近红外比色测温系统，提出用衰减灰度值的方法来扩展系统的测温带宽；使用黑体炉进行标定实验后，对改进后系统和原始系统的通道灵敏度、测温带宽和系统灵敏度进行了比较分析，发现该方法将系统的测温带宽扩展了两倍以上，同时有效地提高了系统灵敏度的线性度；最后将该系统与其他系统的整体性能进行了比较，验证了系统的实用性。

口罩机张力在线校准装置的研制

林晓辉

2022, 66(11): 59-63. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2022.0217

摘要(428)

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PDF(40)

摘要:
为了对口罩机张力传感器进行量值溯源，确保其准确性和可靠性，通过对口罩机张力系统的研究，在不拆卸传感器等口罩机零部件的情况下，设计了一种可用于对口罩机张力系统进行在线测量的校准装置（以下简称“校准装置”）。采用力值阶梯加载的方法，沿力传感器受力轴线施加标准力值，对张力传感器进行测量，完成对张力传感器计量特性的在线校准。该校准装置可用于对不同工况下口罩机张力传感器的精确测量和校准，确保所生产的口罩成品达到相关标准的指标要求。校准装置的设计中运用Solidworks软件进行结构设计，装置经过计量检测，性能达到设计要求，口罩机张力传感器的校准结果符合标准规定的范围。

样品长期稳定性等引入的不确定度对电磁兼容能力验证计划结果评价影响的探讨

陈钧, 曾博, 邓俊泳, 林道祺, 郑上上

2022, 66(11): 64-67, 72. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2021.0252

摘要(379)

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PDF(38)

摘要:
电磁兼容能力验证计划实施周期较长，样品长期稳定性引入的不确定度不容忽视，会对能力评定标准差的计算带来较大影响，从而对结果评价造成影响。对样品长期稳定性等引入的不确定度对能力验证计划结果评价的影响进行探讨，并提出在计算能力评定标准差时应考虑样品长期稳定性等引入的不确定度，从而使得结果评价更客观合理。

《干式生化分析仪校准规范》的制定

崔宏恩, 张超, 赵莉, 司启益

2022, 66(11): 68-72. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2021.0559

摘要(905)

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PDF(62)

摘要:
干式生化分析仪的分析结果准确与否对临床诊断结果有着直接影响。通过对干式生化分析仪的技术原理进行分析，确定其主要计量特性指标和具体的校准方法，并选择代表性的干式生化分析仪进行实验验证。依据校准方法对干式生化分析仪的计量特性进行验证，验证结果符合确定的计量特性指标要求。制定了《干式生化分析仪校准规范》，促进了干式生化分析仪量值溯源的规范化和标准化。

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