计量科学与技术

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CO₂检测方法研究现状

彭志祥, 潘冠福, 武彤, 徐定华, 邱琳, 杭晨哲

, doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2024.0079

摘要(2)

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摘要:
CO₂是一种重要的温室气体，它对地球环境和人类健康等多方面造成危害。随着工业化、城市化和能源消耗的增加，大气中CO₂等温室气体的排放量持续增加，引发了人类对全球气候变化的担忧。因此，对CO₂浓度进行检测变得至关重要。目前，碳排放计算方法主要有检测法与核算法两类。与核算法相比，检测法具有精度高、能够实时监测的优点，且更利于指导机组低碳改造和运行。主要介绍了现有的CO₂主要检测方法，包括化学分析法和物理光学分析法两类。化学分析法主要有电位滴定法、化学吸收法、气敏传感技术、气相色谱法和质谱法等；物理光学分析法有光腔衰荡光谱法、离轴积分腔吸收光谱法、非分散红外吸收光谱法、傅里叶变换红外光谱分析、可调谐半导体激光吸收光谱法等。传统化学分析法更适合复杂组分的精确检测，但通常不适合用于长周期在线检测。随着计算机技术和光学检测技术的快速发展，新兴的物理光学检测技术逐渐发挥出更大的优势。通过对检测方法的总结与分析，有助于研究人员选择合适的CO₂检测方法和为相关行业提供数据支持，有助于开发高灵敏度、高精度的碳计量与检测设备，助力双碳政策实施和环境空气质量控制。

倍频信号相位差的皮秒级精度测量

张杨, 林平卫, 茹宁, 马彦宁

, doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2024.0072

摘要(6)

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摘要:
为满足现代科学对于高精度时刻信号的需求，使用正弦波相位信息作为时刻信号测量的精细标记，有望将时刻信号同步误差精确至皮秒量级。与正弦波信号相位无漂移的倍频信号可以被用作表征正弦波信号一个周期内的精细相位信息，对倍频信号间相位漂移量的皮秒级精度测量是校准倍频信号与基频正弦波信号间的相位漂移量的前提。目前尚无一种仪器能对倍频信号间相位差进行皮秒级精度测量，创新性地设计了一种针对倍频信号相位差的皮秒级精度测量电路；并通过分析电路中使用的功分器、放大器、混频器、滤波器、衰减器对信号相位的影响，测量电路自身对待测值影响不超过3 ps且测量结果的秒稳定度在E-13量级，证明测量电路的精度及稳定度均满足皮秒级高精度测量的需求。为更进一步校准信号间相位漂移，精确表征正弦波相位信息从而为实现高精度时刻信号同步创造了条件。

定标筒容量校准关键技术研究

郭立功, 任立太, 王金涛, 暴雪松, 佟林, 常旭

, doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2024.0065

摘要(51)

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摘要:
为更好地实现肺功能仪用定标筒（以下称为定标筒）的量值溯源，开展了定标筒容量校准方法研究和校准装置研制。通过测量定标筒活塞杆缓缓抽出产生负压吸入称量筒内的纯水质量，以及测量开始、结束时称量筒和定标筒的大气的温度、湿度、压力等参数计算吸入的纯水体积V₂₀₁，应用范德华方程计算开始、结束时的空气体积，计算体积之差得到容量测量结果的修正值ΔV，从而得到标准温度下定标筒的容量V₂₀。对标称容量为1 L和3 L的定标筒进行容量测量，多组测量结果的重复性均小于0.06%，测量不确定度均小于0.1%（k=2）。与常规静力称量法容量测量结果的差值均在0.05%以内，证实定标筒容量校准装置的容量测量结果与常规静力称量法的容量测量结果等效。采用的容量校准方法和校准装置，满足对容量测量要求为重复性0.05%、允差为±0.5%的定标筒开展容量校准的要求；也将为密闭腔体容积校准规范的编写提供重要的技术支撑。

比吸收率测量系统验证方法分析及扩展

庞新华, 周鑫, 武彤, 沈庆飞, 唐维, 李安香, 穆晓彤, 杨超

, doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0357

摘要(49)

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摘要:
比吸收率作为涉及无线通讯产品的电磁辐射人身安全性的必检参数，由于被测设备的更迭，其测量系统及测量方法也需要随之更新，故而对测量系统的验证提出了新的要求。基于对现行标准中验证方法的深入理解，通过电磁仿真及实验测量，对外推、探头线性度和探头调制响应三个传统验证项目的验证方法进行了测量分析，并结合新测试新需求，对验证方法进行了扩展。实测结果表明扩展验证方法具有可行性及稳定性。由于通过自研方法获得参考值，因此可以根据需要扩展验证方法，对验证点位等验证配置进行自定义设置，为研究新型及国产比吸收率测量系统的验证方法提供了技术支撑。

柴油化学组成与主要理化性质的相互作用关系概述

丁超民, 张正东, 杜彪, 王桂萱, 刘帆, 李琪, 李轲

, doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0259

摘要(109)

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摘要:
为降低柴油在使用过程中对环境的污染，并且推动汽车行业向更环保、更高效的方向发展，我国柴油质量已经逐步完成从国Ⅳ到国Ⅵ的升级，标准对柴油的品质要求愈来愈严格。质量的升级对车用柴油的理化性质产生了直接的影响，而柴油的化学组成又决定其理化性质。因此探究柴油化学组成与理化性质的关系，既可帮助燃油生产商更合理的优化柴油配方以满足更高的质量要求，亦可帮助用户结合自身需求选择柴油产品以提高柴油利用率并减少环境污染。综述了柴油的化学组成与密度、十六烷值、润滑性、低温流动性、含硫化合物、含氮化合物以及脂肪酸甲酯的内在关系，可以为柴油调和与质量升级提供理论基础，亦能够为能源可持续发展和环境保护提供有益参考。

基于文献计量学的国家重大科研仪器研制项目资助成效研究

李晓萌, 商学棽, 范雯, 隋志伟, 李大博, 吴爱华, 刘玉兰, 刘羿彤

, doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0274

摘要(94)

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摘要:
科研仪器是科技创新的基础条件和成果，在新一轮科技革命和产业变革的形势下，已成为包括我国在内的世界各国科技创新竞争的焦点。以国家重大科研仪器研制项目（以下简称“仪器研制项目”）中的科研产出作为研究对象，采用文献计量学分析，通过科技论文的产出数量、出版期刊、被引频次、产出机构等不同维度揭示其数量、质量特征和内在规律。同时，结合高被引论文与热点论文，对2011—2022年度仪器研制项目的产出情况、产出影响力、投入产出比等多个维度进行资助成效分析。以期为科学基金项目的成果产出绩效评价提供依据，为了解仪器基金在推进我国基础研究前沿突破中发挥的重要作用提供参考价值。

大视场主动光学望远镜调节组件检测定标方法

安其昌, 吴小霞, 张景旭, 李洪文

, doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0260

摘要(1)

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摘要:
为了更好地对大视场主动光学望远镜进行调控。阐明了基于内外部度量系统对望远镜中调节组件进行检测定标的基本原理。对大视场主动光学望远镜定标过程进行了误差分析，并利用桌面实验实现了大视场主动光学望远镜运动部件检测方法的原理贯通。实现了非衍射均匀分光，克服了衍射分光杂散条纹多、分光角小的缺点，分散角高于100°，精度优于15 µm，角度精度优于3″，基于波前传感进行标定的精度优于10 µm，可有效提升大口径大视场望远镜调节元件的检定精度以及望远镜最终的成像质量。

基于五棱镜的光电自准直仪光束平行度测量

马娟娟, 徐爱华, 宋潇, 武金凤, 曾卓

, doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0275

摘要(11)

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摘要:
为了精密测量光电自准直仪的光束不平行误差，提出了一种基于五棱镜的测量方法。该方法利用五棱镜优化测量光路，从而减小检测过程中所需反射镜面形不平整的影响。同时对光电自准直仪光束不平行误差进行定量分析，并结合实验比较不同光束平行度测量方法的差异。实验结果表明：基于五棱镜的方法测得结果与选取曲率小于5×10⁻⁵ m⁻¹的反射镜条件下测得结果之差小于0.1″，远优于仅使用平面度一般的反射镜的传统测量方法，前者的复现性达到0.1″。基于五棱镜的测量方法减小了系统误差，能够提升光电自准直仪光束平行度的测量精度。

液体活塞式压力计量值修正模型研究

曾麟, 周四清, 陈岳飞

, doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2024.0024

摘要(44)

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摘要:
由于液体活塞式压力计专用小砝码的质量在计算时参考了零压活塞有效面积，大砝码的质量在计算时仅考虑加载大砝码导致的活塞系统形变，因此加载标称压力砝码的活塞式压力计计量的实际压力小于标称压力。基于活塞式压力计的基本原理，推导了测量上限为25MPa及以上的液体活塞式压力计量值修正模型；测量上限60MPa和250MPa的活塞式压力计相对压力修正值变化结果表明：相对压力修正值的绝对值随着加载小砝码的数量近线性递增，但随加载的大砝码的数量呈现趋势逐渐减弱的非线性递增；相对压力修正值的极限值与活塞压力形变系数和测量上限成正比；整体上小砝码对相对压力修正值影响权重大于大砝码，活塞测量上限附近小砝码加载数量最多的压力测量点的相对压力修正值取得极限值；250MPa活塞的相对压力修正值极限值为-5.17×10⁻⁵，超过0.005级活塞式压力计的最大允许误差；基于专用砝码质量最大允差的限制，0.01级及以上25MPa和0.02级及以上250MPa的活塞式压力计输出量值必须进行修正才能保证其压力量值传递的准确性。

超声波流量计误差因素与技术研究进展

余嘉芸, 娄倩男, 丁优婷, 王赵正, 谷云庆

, doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0336

摘要(69)

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摘要:
超声波流量计在测量流量上表现出高精度和瞬时测量的优势，具有显著的应用潜力，对于油气安全存储、低损耗运输和公平结算有着重要意义。针对时差法、频率法、互相关法和多普勒法4种流量计算原理方法，分析了高精度超声波流量计工作机理，并从湍流特质、仪表结构和环境因素3个角度揭示流速和温度对流量测量精度的影响，探讨了仪表几何形状变化对流速场干扰，综述了超声波流量计误差因素和减小误差技术办法，为高精度流量计技术创新提供思路指导。

电能计量器具自动化检定流水线MSA分析研究

李亮波, 王雪, 李海蓉, 郭海, 朱新旺

, doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0355

摘要(31)

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摘要:
电能计量器具自动化检定流水线长期在线高负荷运行，会发生性能退化甚至出现故障，导致电能测量误差试验结果出现偏差。为准确掌握电能计量器具自动化检定流水线测量系统波动规律，确定来自测量系统的总变化量以及各变量的差异，提高测量系统的准确性与可靠性，设计了流水线测量系统分析方案。在分析流水线结构特点和工作原理的基础上，提出一种全新的实验设计方案，并制定了测量系统分析计划。以低压电流互感器自动化检定流水线为例，对测量系统重复性和再现性、偏倚和线性、稳定性三个指标进行了分析。分析结果表明，测量系统的变异占合计变异的1.67%，变异指标%GR & R为18.21%，偏倚占比5.4%，线性占比8.7%，可区分的类别数7，测量系统具备所需的测量能力，处于条件接受状态。进一步分析变异的来源，再现性是主要的变异因素，测量系统在不同工位上的一致性存在显著差异。最后，结合测量系统分析结果、生产现场管理和运维经验，对流水线测量系统的改进提出建议。

饮用水中总α放射性、总β放射性检测的不确定度评定

顾心逸, 顾俊, 程晓宏

, doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0277

摘要(60)

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摘要:
为评定厚源法检测饮用水中总α放射性和总β放射性的不确定度，参照GB/T 5750.13-2023《生活饮用水标准检验方法第13部分放射性指标》测定饮用水中总α放射性和总β放射性，以测量重复性为A类不确定度，以计数率、残渣质量、水样体积、仪器探测效率、回收率等引入的因素为B类不确定度。实验测得总α、总β放射性活度浓度分别为0.66 Bq/L、0.48 Bq/L，相对合成标准不确定度分别为6.0%、5.7%，扩展不确定度分别为0.08 Bq/L、0.06 Bq/L。仪器计数率（n）引入的不确定度为主要不确定度来源，影响最大；重复性实验、标准粉末源的计数效率（ε）、放射性回收率（F）影响较大；水样残渣的总质量（W）、制备样品源所称取的水残渣质量（m）、水样的体积（V）的影响较小。

牛奶体细胞数量标准物质定值方法研究与不确定度评定

刘瑛颖, 周玉虎, 王梓权

, doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2024.0018

摘要(61)

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摘要:
建立了基于显微成像流式细胞技术对牛奶体细胞数量标准物质中的牛奶体细胞浓度进行测量的方法。该方法通过细胞核荧光染料溴化乙锭（Ethidium Bromide）对牛奶体细胞进行标记，显微成像流式细胞技术提供的单细胞多参数显微图像可有效辅助流式细胞分析方法中对目标细胞的圈门识别，从而提高圈门策略的正确性和重复性。通过多份不同体细胞浓度的牛奶体细胞标准物质样本的多次测量分析证明，该方法具有良好的室内重复性和日间重复性。建立了基于显微成像流式技术的牛奶体细胞数量标准物质中牛奶体细胞浓度测量方法的数学模型，分析确定了该测量方法不确定度主要来源于测量重复性、样本前处理、试剂加样、圈门操作和仪器测量体积偏差等。综合评定，针对研究制备的牛奶体细胞数量标准物质候选物V级（～1.0×10⁶ /mL），基于显微成像流式细胞技术的牛奶体细胞浓度测量方法的测量相对不确定度为4.84%。

转向架滚动振动试验台在线原位校准技术研究

肖克, 柏文琦, 王理, 陈红江

, doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0351

摘要(46)

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摘要:
作为重载电力机车的关键部件之一，转向架与重载电力机车的运行性能、安全性能关系密切。在转向架的设计与制造过程中，存在转向架滚动振动试验台等大型专用试验装置无法有效溯源、检测手段不足等问题，且试验过程中不可避免受到负载效应、机械波干扰、机车振动、轮毂畸变等对测量结果的影响。现有的转向架量值溯源方法采用离线校准，忽略了其实际安装位置、电磁干扰、环境扰动等因素的影响，校准数据难以适用。对重载电力机车转向架滚动振动试验台的基本结构和工作原理进行了分析，总结了能全面客观反映试验台计量特性的一系列技术指标。明确了试验台的校准项目和具体测试方法，选取了试验台最关键的性能指标转矩进行测量不确定度分析。最后选择由中车株机公司研制的3个试验台进行试验验证，证明探讨的试验台校准方法科学合理。

基于智能技术的超声弦线体模校准方法和装置的研究

齐芳, 王统宇, 刘哲, 朱卫民

, doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0350

摘要(29)

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摘要:
研究了超声多普勒弦线体模的校准方法，设计研制了一个基于智能技术的超声弦线体模校准装置。该装置可通过双通道激光测速仪采集超声弦线体模的主动轮和从动轮的转速，传入分析系统进行分析计算从而计算出弦线体模的弦线速度，并可采集生理波形周期内各点线速度与数据库中标准的生理波形线速度进行比较，从而判断所设置速度下的测试波形和生理波形曲线是否满足要求。实验结果表明，相较于目前存在的对恒定血流速度的检测方法，该方法和装置不仅能便捷高效地对恒定血流速度进行检测，还可以智能化地对生理波形进行检测，有效地解决了超声弦线体模的校准溯源问题。

细胞存活率的检测处理方式对药物效果评估的影响研究

杨璐璐, 龚晓云, 曾庆黎, 张文权, 申屠旭萍, 薛志超

, doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0358

摘要(51)

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摘要:
在使用体外培养的细胞进行药物实验时，药物处理会造成细胞死亡，而检测细胞存活率的方法不同，会对实验结果造成影响。以海拉细胞作为实验对象，用不同浓度的顺铂处理细胞，做去除以及不去除旧培养基的处理，比较包含或不包含旧培养基中漂浮细胞情况下检测得到的细胞存活率。实验结果显示，使用CCK8法检测96孔板、24孔板细胞存活率，不去除旧培养基时实验组细胞存活率高于去除旧培养基实验组细胞存活率。在顺铂浓度为0.625 μM时，不去除旧培养基与去除旧培养基实验组之间的细胞存活率有显著差异。在6孔板和100 mm培养皿中，使用细胞计数仪对用药后的细胞培养基中的漂浮细胞进行检测，发现培养基中漂浮的细胞中存在活细胞。结果表明药物处理后的培养基中存在漂浮的活细胞，去除旧培养基会去除这部分活细胞，从而影响细胞药物实验结果的准确性。

电阻应变传感器动态特性校准方法的研究

徐爱华, 代国红, 胡红波, 曾卓, 许昊, 李天添, 徐建华

, doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0349

摘要(84)

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摘要:
电阻应变传感器种类繁多、应用广泛，在桥梁隧道、建筑、航空航天等行业和领域中多用来对其结构进行监测，而合理评价电阻应变传感器的动态特性就非常重要，讨论分析了电阻应变传感器的特点及相关国内外标准规范对计量特性的描述，针对电阻应变传感器的计量校准现状，论述了一种利用现有的振动计量装置进行电阻应变传感器动态特性校准的方法。该方法以现有的振动标准装置为基础，通过动态信号分析仪分别采集振动台信号和应变传感器信号，并对测量信号进行分析得到动态灵敏度，完成传感器动态特性的校准。通过试验验证了该方法切实可行，重复性较好，最后说明了数据处理过程并评估了传感器动态灵敏度的不确定度。

GIL放电性故障的振动检测法研究

徐爱华, 胡红波, 臧春艳, 李海蓉, 曾卓, 许昊, 崔陈希

, doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0329

摘要(78)

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PDF(11)

摘要:
由于GIL在生产制作及运输的过程中，内部会产生部分缺陷，导致运行时局部放电故障，并伴随一定的振动和声音信号异常。当GIL出现故障时，不仅会对设备本身产生严重的损坏，还会对电力系统的稳定运行带来威胁。研究了一种基于振动信号进行GIL放电性故障的检测方法，该方法能够较精确地检测GIL放电性故障具体单元及部位。分析了GIL局部放电故障状态时振动信号的特征，通过对模拟实验和现场试验中采集的信号进行处理与识别，优化了识别方法，能够实现对GIL是否发生了局部放电故障进行准确有效的判断。

小力值拉力计检定装置设计

张多利, 金龙学, 吴月明

, doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2021.0037

摘要(335)

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PDF(49)

摘要:
针对目前计量检定部门检定小力值拉力计的现状，设计了一种小力值拉力计检定装置，可解决使用增跎砝码检定小力值拉力计过程中存在的工作强度大、无法清零、不易检定到满量程等问题。

数字PCR测量转基因质粒DNA比对

王霞, 牛春艳, 刘争, 陆琳, 董莲华

, doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2021.0590

摘要(405)

PDF(9)

摘要:
数字PCR（digital PCR, dPCR）技术是一种核酸绝对定量技术，被广泛应用于转基因检测和基因检测。为保障国内数字PCR测量结果的准确和可靠，采用转基因质粒DNA样品，考查了16家参比实验室的数字PCR测量能力。比对结果表明：以转基因质粒DNA的外源基因与内拷贝数比值的差值（<25%）来评估参比实验室的测量能力，16家参比实验室均在可接受的范围内，且不同数字PCR平台没有显著差异。受质粒构象影响，7个实验室对质粒DNA的绝对拷贝数含量测量结果显著低于参考值。建议在使用数字PCR进行质粒DNA拷贝数定量测量时，应先确认质粒构象是否对扩增有影响。

毫米波相位噪声测试

蒋大勃

, doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2020.0166

摘要(279)

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PDF(39)

摘要:
毫米波信号一般采用倍频的方式产生，相位噪声会随着倍频的次数而增大，和低频率相比，毫米波器件相位噪声的测试变得尤为重要。采用频谱仪测试相位噪声，会受到频谱仪自身一些因素的限制，目前单台相位噪声分析仪的最高频率也只有50 GHz。在介绍相位噪声测试技术的基础上，提供了毫米波外部两路混频的测试方案，可以对毫米波器件的相位噪声进行稳定的分析。

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