计量科学与技术

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无人机性能检测方法研究

陈岳飞, 王理, 李华, 胡浩, 曹雄恒, 蒋笑林, 刘镕畅

2024, 68(3): 3-14. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0327

摘要(481)

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PDF(68)

摘要:
无人机作为一种多用途的飞行器，广泛应用于大地与海洋气候监测与预报、森林虫害与火种监测与救治、农业虫害监测和治理、地质灾害监测与预警、地矿储存探寻与定位、人员失联搜寻与搜救、国防安全及智能化集群表演等。无人机的稳定性、可靠性及安全性是提供预报、预警、救治、探寻及救治结果的保障。随着无人机事业蓬勃发展，无人机性能良莠不齐，有必要对无人机性能实施检测。结合当前国内外无人机相关标准，对影响无人机飞行稳定、数据传输可靠、导航定位精准及气候环境和电器环境的适应能力等关键要素进行梳理分析，研究检测方法，为无人机在不同的环境条件下安全可靠顺利完成指令目标提供性能检测依据。

基于红外吸收光谱技术的CO₂同位素测量研究进展

李庚昱, 马若梦, 臧金亮, 马路遥, 林鸿

2024, 68(3): 15-21. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2024.0077

摘要(590)

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PDF(78)

摘要:
全球气候变暖形势加剧，温室气体排放是关键因素之一。二氧化碳作为主要温室气体，对其高精度监测技术是实现温室气体追踪的基础。在此基础上监测二氧化碳同位素组份，不仅可以实现高精度浓度监测，还能够区分不同排放源的碳循环过程贡献，实现人为排放和自然排放的追踪和溯源。发展高精度二氧化碳同位素监测技术对提升碳排放清单准确性，优化碳减排措施等具有重要意义。在自然界中，碳同位素气体浓度通常为大气浓度的10⁻⁶倍，并受测量条件的影响，这导致了碳同位素测量难度加大。综述了红外吸收光谱技术测量二氧化碳稳定同位素浓度的研究进展，分析了高灵敏度稳频光腔衰荡光谱技术的原理及研究进展，并展望了稳定同位素光谱研究的未来方向。光腔衰荡光谱技术作为新兴光学检测技术，克服了传统方法测量精度不足、灵敏度低等缺陷，或成为新一代温室气体及同位素丰度测量标准方法。

基于机器视觉的低频振动台参数测试方法研究

陈贤楷, 阳长洪, 邱宇涵

2024, 68(3): 22-28. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0364

摘要(283)

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PDF(50)

摘要:
为保证低频振动台性能参数测量的准确性，降低参数测量的成本和复杂度，提出基于机器视觉的低频振动台参数测试方法。首先，将导轨等效为一个大半径的圆弧，分析特征标志在垂直方向上的位移变化，利用最小二乘法拟合弯曲状况，实现导轨弯曲度的测量。然后，通过运动序列图像感兴趣区域内的亚像素级边缘提取方法实现振动台运动位移的精确测量。最后，利用正弦逼近法拟合振动台的运动位移得到其拟合振幅，进而求解振动台的各项关键性能参数。此外，仅通过一套简单的视觉测量设备即可实现这些参数的高精度测量。与传统测量方法的对比实验结果表明，机器视觉法在添加三种不同负载的情况下得到的弯曲度与传统方法高度近似。对于其他性能参数的测量，机器视觉法在0.01～10 Hz范围内也能获得可靠的测量精度与效率。

简化窄带频域无次级路径建模有源噪声控制算法

高原, 高敏, 郁国良

2024, 68(3): 29-37. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0319

摘要(339)

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PDF(19)

摘要:
针对采样频率较高的窄带有源噪声控制系统，在无需次级路径信息基础上，提出简化窄带频域有源噪声控制算法，该算法将参考信号采样点代入离散傅里叶变换（DFT）定义式，直接计算与其频域参考信号、误差信号相对应频率柜的幅度和相位信息，并将这些频率柜均匀分为多个子频率柜组，然后每个子频率柜组在0°、180°以及±90°四个不同的方向，搜索判断并选择出该组内最佳方向，更新自适应滤波器系数，从而实现窄带降噪。与FDFxLMS算法比较，所提算法避免了全频带频率柜信息全部参与计算，提高计算效率，当有效频率柜个数满足一定条件时，可减少计算量。分别以单频、复合频率和窄带信号为初级噪声源进行仿真，仿真结果表明在降噪量不减的情况下，所提算法具有良好的稳定特性和跟踪特性。

基于自适应梯度下降算法的扬声器系统辨识

曹南, 赵磊

2024, 68(3): 38-44. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0346

摘要(209)

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PDF(30)

摘要:
扬声器模型参数辨识中，常规的固定步长梯度下降算法耗时较长，且在初始参数误差较大时，参数辨识常常会不稳定。因此，提出了一种在频域中识别扬声器系统参数的变步长梯度下降算法。变步长梯度下降方法监测识别参数辨识的趋势，并自适应地调整相应的学习速率。该自适应方法消除了手动调整学习速率的需要。此外，由于直接计算复杂模型的梯度并不容易，采用了中心差分的方法近似计算模型的梯度。通过建立动圈扬声器模型，设置不同初值和迭代误差结束标准，比较了固定步长方法、最小二乘法和自适应步长方法的收敛性以及辨识效果，并使用微型扬声器进行测试验证。仿真和实验表明，该方法具有更高的效率，对初始误差有更好的普适性和鲁棒性。

基于表征参量的标准测试数据集构建技术研究

蔡项宇, 何小妹, 瞿剑苏, 于普, 贾长逸

2024, 68(3): 45-51. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0288

摘要(142)

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PDF(10)

摘要:
几何要素拟合作为测量评价软件中评定误差的关键步骤，不同逼近方法、评价策略的选择及有效数字的取舍等都会对评价结果产生影响，导致不同测量分析软件对同一测量数据生成不同的评价结果。面向几何要素拟合评价算法难以认证的问题，分析和讨论了标准输入测试数据集的生成依据和规则，以及由此确定了不同几何要素的表征参量，实现了基于表征参量的标准输入测试数据集的动态构建。基于标准输入测试数据，通过研究最小二乘双重拟合算法及几何公差评价算法，实现了标准输出测试数据集的生成，最后将评价结果与蔡司测量分析软件CALYPSO进行了比对验证。通过动态构建的标准输出测试数据集与测量评价软件的评价结果进行比对，以完成测量评价软件中不同几何要素基于最小二乘拟合评价算法的认证。

基于液压驱动的振弦式应变计校准装置的研制

李婷, 杨璐, 陈夏平, 王梦麒, 张拥军

2024, 68(3): 52-57, 37. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0307

摘要(246)

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PDF(10)

摘要:
传统振弦式应变计校准装置一般采用人力或小功率电机驱动作为驱动力，难以满足需施加大测力的振弦式应变计校准要求。基于此，设计并研制了一种基于液压驱动的振弦式应变计校准装置，以解决大测力振弦式应变计难校准的问题。校准装置可以在50～200 mm范围内调整，设计了通用夹具来实现不同尺寸、不同型号和不同形状振弦式应变计的装夹紧固。该装置结构紧凑，操作便利省力，经验证液压驱动在极大减轻校准所需施加力的同时，校准结果与传统应变计测量数据相一致，验证实验的测量不确定度U=0.6%(k=2)，小于0.7%，满足校准规范要求。

新型吸声复合板材的设计与验证

罗奔毅

2024, 68(3): 58-61, 74. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0243

摘要(181)

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PDF(14)

摘要:
为了解决实验室环境噪音过大的问题，研究开发了一种新型吸声复合板材。板材为穿孔板-三聚氰胺泡沫-沥青阻尼层-离心玻璃棉-刚性背衬（内含骨架）的复合结构，在100～5000 Hz频率段内具有不低于0.6的吸声系数。首先引入Biot理论建立了声波随机入射情况下复合板材传声特性模型，并通过有限元实现了仿真结果的运算。继而将试做的样品放置在混响室内测试吸声系数。测试结果与仿真结果趋势一致，证实了模型的可行性。最后将吸声复合板应用到广州计量检测技术研究院热工实验室的环境噪声整治工程中，成功将室内噪声A计权声压级由79.8 dB 降低至64.1 dB ，再次证实了新型吸声复合板材的高吸声性。

基于CSS-D-60型γ能谱仪的反散射峰测量研究

冯延强, 王铁健, 王海洋, 于怀远

2024, 68(3): 62-67, 44. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0281

摘要(186)

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PDF(9)

摘要:
为探索研究反康技术在γ能谱测量应用中的规律及有效性，在实验室利用CSS-D-60型反康普顿γ能谱仪系统进行了铀矿标物的反康测量研究，分别针对铀钍混合、铀镭平衡和单钍粉末样品进行了实测统计，获取了各类样品中186～1847 keV能量段的康普顿散射光子在实测谱中的占比分布。实验结果表明，反康普顿修正数据占比随着能量的增加呈上升趋势，在1001 keV能峰处的修正百分占比超60%。研究成果能够为γ能谱测铀技术装备的研发提供重要数据借鉴。

位置偏移对自由场比较法校准结果的影响研究

李旭, 冯秀娟, 张小丽, 牛锋, 何龙标

2024, 68(3): 68-74. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0305

摘要(197)

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PDF(16)

摘要:
参考传声器和待测传声器定位而引起的偏差被认为是引起自由场比较法测量不确定度的重要组成部分。为了评估位置偏移对灵敏度和频率响应校准结果的影响情况，在250 Hz到20 kHz频率范围，通过控制校准过程中参考与待测传声器位置的水平和轴向偏差，将灵敏度级的校准结果与位移偏差进行最小二乘法拟合，定量分析每个频率下灵敏度级受定位水平、轴向偏移的影响结果，给出相应拟合曲线。并对拟合结果进行统计检验，根据拟合曲线的斜率和检验得到的显著性水平表明：频率增加，灵敏度级的校准结果受水平偏移的影响显著提升，在20 kHz处达到最大斜率0.016 dB/mm；不同频率点处灵敏度级对轴向偏差的影响效果不同，部分频率对轴向偏差不敏感。

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