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2023年  第67卷  第7期

计量方法与技术
采用燃料分析法计量化石燃料燃烧产生的碳排放量
王海峰, 宋小平, 李佳
2023, 67(7): 3-10. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0189
摘要(334) HTML (228) PDF(69)
摘要:
准确测定温室气体的排放量是实现温室气体减排目标的基础。化石燃料的燃烧是温室气体的主要来源,在固定燃烧源燃烧煤、燃油或天然气,排放的二氧化碳可以使用燃料分析方法测定。燃料分析法包含两种方法,方法1使用燃料的发热量和排放因子确定二氧化碳排放量;方法2使用燃料的碳含量和氧化率来计算二氧化碳排放量。详细介绍了方法1和方法2的分析步骤、测量方法、仪器、校准方法和不确定度评定,包括基准热量计、发热量、元素含量和天然气成分标准物质、检定规程和校准规范在内的计量技术,保障了二氧化碳排放量测定结果的准确可靠、等效一致。
基于泊肃叶定律的脉动微流量测量方法
宋述古, 任晓庆, 刘伟光, 郭沈辉, 谢辰, 张泽武
2023, 67(7): 11-17. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0171
摘要(259) HTML (133) PDF(41)
摘要:
为了解决高压工况下脉动微流量的测量问题,结合差压变送器耐压高、响应快等特点,基于泊肃叶定律,利用差压信号对脉动微流量进行间接测量。设计了脉动流路中差压值测量方案,通过数值积分与时间修正的方法,将差压信号换算的累计质量与天平静态累计质量进行比对,有效地解决了以往天平称重与秒表计时方法测量精度低的问题。结合天平动态采样对差压法的瞬时流量进行验证,数据结果表明,在具有脉动特征的0.2~0.5 mL/min微流量范围内,采用差压法测量平均流量的误差不高于±0.5%,测量瞬时流量的误差不高于±1.5%,满足相关设备的流量测量精度需求,同时解决了市面上微流量传感器售价高、使用时耐压值有限的问题。
基于温度自动测量系统的扫描开关校准方法研究
韩志鑫, 何川, 赵晶, 文捷
2023, 67(7): 18-24, 10. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0146
摘要(311) HTML (157) PDF(69)
摘要:
针对温度自动测量系统中,计算机控制扫描开关通道切换时间与电测仪器采样时间不匹配导致的数据采集失真问题,在现有寄生电势和通道间数据采集差值的校准方法的基础上,提出了一种基于扫描开关通道间动态采集差值的校准方法。通过分析现行国家标准中的计量特性,选定了扫描开关校准测量标准,并进行了可行性试验。试验中,利用热电偶和热电阻自动测量系统转换开关来计算,对提出的温度自动测量系统扫描开关的校准方法进行了验证。根据试验结果对校准方法进行了改进,并进行了验证试验。研究结果表明,基于扫描开关通道间动态采集差值的校准方法有效解决了动态通道差值的测量问题,并满足了现行国家标准的要求。这一方法对于温度自动测量系统的数据采集具有重要的实用价值,能够提供准确可靠的温度测量数据。
微电网绿色低碳发展的关键技术与应用
田健
2023, 67(7): 25-33. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0165
摘要(442) HTML (186) PDF(38)
摘要:
微电网绿色低碳发展是以可再生能源为核心,通过能源储存、智能能源管理和能效优化等关键技术,实现微电网的绿色、低碳和可持续发展。总结了微电网绿色低碳发展的关键技术,包括可再生能源利用、能量存储技术、智能能源管理系统、能效优化技术、微网协调控制、能源互联网和数据分析等。这些技术的综合应用将推动微电网向绿色低碳方向发展,实现可持续能源供应和减少碳排放的目标,促进环境保护和经济可持续发展。
计量装置与系统
不确定度至E-5量级的微牛级力值计量装置研究
张凯, 白洋, 张智敏
2023, 67(7): 34-39, 33. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0194
摘要(232) HTML (78) PDF(37)
摘要:
微牛级力值的测量技术广泛应用于空间探测、生物材料分析与微纳制造等领域的研究。基于静电力天平原理,设计并搭建了一套用于微牛级力值测量的装置,针对前期研究中测量装置的铅垂向刚度过大和圆柱形电容器同轴度对准误差较大的问题,通过优化设计四边形柔性枢轴的结构降低了系统在铅垂向的刚度,提升了静电力天平的力值分辨力,并基于圆柱形电容器的电容特性实现了对内、外电极同轴度的校准。经过实验测量,设计的微牛级力值计量装置具备了将100 μN力值的测量不确定度控制在E-5量级的能力。此项研究成果将为微牛级力值测量基准装置的建立和微牛级力值量传方法的研究做出重要贡献。
紧锁喷泉钟小型化光学系统研究
杜超, 宋文霞, 陈伟亮, 刘昆, 郑发松, 戴少阳, 左娅妮, 房芳
2023, 67(7): 40-44. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0190
摘要(182) HTML (68) PDF(27)
摘要:
紧锁喷泉钟是实现紧驾驭氢钟守时的频率基准装置,为适应守时要求,需要提升紧锁喷泉钟运行可靠性和稳定度。光学系统作为其最脆弱的系统组成,易受温度等环境因素的影响,导致原子云温度、原子数波动,恶化其频率稳定度。通过降低光高、减少光程、减少弹性调节架、合理布局光路,给出一种运用于紧锁喷泉钟的小型化光学系统。该系统利用波片偏振分光镜组合、竖置声光调制器、猫眼双次通过声光调制器等新设计,将所有光路装置集成在一块400 mm×600 mm的标准25 mm孔距光学平板上。利用泡沫包裹整个光学系统进行温度波动测试,当温度变化12 ℃时,其最长光路的光纤后光功率波动小于6.6%,有效提升了喷泉钟光学系统的紧凑性和稳定性。该小型化光学系统运用到紧锁铷喷泉钟上,实现了天原子波动数5.28%,喷泉钟频率天稳定度5.57E-16。
用于颗粒物采样器的流量元件关键参数的研究
刘伟光, 郭沈辉, 景军, 葛睿, 王丛先, 任晓庆
2023, 67(7): 45-52. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0175
摘要(157) HTML (68) PDF(24)
摘要:
针对颗粒物采样器常用流量孔口流量元件的不足,研制流量测量范围在1~120 L/min的孔板流量元件。此流量范围内对应的流量元件入口雷诺数不超过2000,基本属于层流状态,已经超出了现有各类标准规定的差压式流量元件的应用范围。为保证新设计孔板的流量性能,需给定孔板厚度E、节流孔厚度e和取压位置三个关键参数的机械加工的最大允许偏差。采用计算流体力学仿真的方式确定上述几何尺寸的参数机械加工的最大允许偏差。对于1~10 L/min的孔板,E的推荐值为1.6 mm,最大允许几何偏差为±6.25%;e的推荐值为1.16 mm,最大允许几何偏差为±2.5%。对于10~100 L/min的孔板,E的推荐值为3.2 mm,最大允许几何偏差为±6.25%;e的推荐值为2.00 mm,最大允许几何偏差为±5%。上下游采用D-D/2取压方式,上游取压位置准确度为±0.1D,下游取压位置准确度为±0.05D。基于此关键尺寸,设计加工后的层流孔板的流出系数线性度和加工一致性均优于1.5%。
用于颗粒物采样器流量标定的元器件研究
郭沈辉, 刘伟光, 高进胜, 张晓妮, 李芹, 张泽武
2023, 67(7): 53-61. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0172
摘要(179) HTML (48) PDF(41)
摘要:
颗粒物采样器是一种监测空气的采样和评估设备。目前,常用于采样器流量标定的元器件孔口流量计表现出线性度差、长期稳定性差的特点,且其在颗粒物采样器常用的1~120 L/min流量范围上的流量测量不确定度较大。为探索出更多可用于颗粒物采样器流量标定的元器件,通过分析不同流量计的优缺点及适用采样器流量标定的情况,以能够保证加工精度和较低加工成本的孔板及喷嘴元器件为设计对象。采用计算流体动力学CFD对不同流量范围的孔板、喷嘴元器件进行仿真,选择1~120 L/min流量范围内线性度较好的孔板及喷嘴元器件作为加工对象,根据差压流量计国标要求及仿真提供的结构参数,加工出符合要求的孔板及喷嘴元器件,并对加工出的流量元器件进行实验验证,最终设计出0.5~5 L/min、5~10 L/min、10~120 L/min三种流量范围的孔板流量计可用于颗粒物采样器的流量标定。流量范围内孔板流量计表现出械加工一致性好、流出系数线性度优于1.0%,流量长期稳定性优于1.5%以内的特点,可对后期气体采样器流量标定的元器件设计提供理论支撑,也可为采样器流量标定的元器件选型提供更多选择。
性能研究
多种气体对烟气分析仪中电化学传感器的交叉干扰研究
刘培源, 李剑, 夏春, 贺媛媛, 汪圣甲
2023, 67(7): 62-67, 52. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0221
摘要(195) HTML (97) PDF(38)
摘要:
研究了多种气体共存条件下,烟气分析仪中电化学传感器的干扰影响,选择了CO、SO2、NO、NO2、CH4等气体进行了零点干扰试验和交叉干扰试验。试验结果表明:CO气体对SO2气体传感器呈正方向干扰,NO和NO2气体对SO2气体传感器呈负方向干扰,NO2对其干扰程度最大,每增加100 mg/m3的NO2气体,SO2传感器的示值减小0.173%;NO气体对CO气体传感器呈正方向干扰且干扰程度最大,每增加100 mg/m3的NO气体,CO传感器的示值增大0.116%,CH4气体对CO气体传感器呈负方向干扰,不同浓度梯度的CH4气体对CO气体传感器的干扰相近,每增加100 mg/m3的CH4气体,CO传感器的示值减小0.005%。
标准物质研制
气质校准用三组份混合溶液标准物质研制
李志丰, 王晓冰, 郭硕, 宋增良
2023, 67(7): 68-73, 44. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0197
摘要(250) HTML (171) PDF(25)
摘要:
为解决气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)溯源问题,需用到标准物质。采用重量-容量法,对气质校准用的三组份混合溶液(异辛烷中八氟萘、二苯甲酮和硬脂酸甲酯三种物质)标准物质进行制备。制备的标准物质用气相色谱-氢火焰离子化检测器(GC-FID)进行分析。采用F检验和回归曲线法分别对均匀性和稳定性进行评估,并对最终结果进行不确定度评定。该混合标准物质中八氟萘、二苯甲酮和硬脂酸甲酯的定值结果均为3.00 ng/μL,相对扩展不确定度Urel=3%,k=2。经原料分析、标准物质制备、均匀性和稳定性分析、量值比较等试验,该标准物质符合国家二级标准物质的研制要求,目前已获批国家二级标准物质证书,证书编号为GBW(E)130677。作为量值传递的标准,本标准物质可用于气相色谱-质谱联用仪校准保留时间的重复性测试。
计量管理
物质的量咨询委员会化学计量2021-2030年规划概况
焦慧, 张庆合
2023, 67(7): 74-78. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2021.0606
摘要(590) HTML (197) PDF(55)
摘要:
2021年6月,国际计量委员会(CIPM)物质的量咨询委员会(CCQM)发布《物质的量咨询委员会2021-2030年发展战略》,制定未来十年的发展愿景、主要任务以及战略目标,以履行其“推进化学和生物测量标准和测量能力的全球可比性”的使命。对战略规划的主要内容进行梳理,总结“物质的量”领域的未来发展趋势和关键领域,理解CCQM发展战略,有助于定位我国“物质的量”计量战略选择,构筑战略性双边及多边关系以及创新发展模式,实现从追赶国际水平到引领领域发展的飞跃。