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2023年  第67卷  第12期

计量方法与技术
利用近红外光谱有效化学信息建模快速识别醇基汽油种类
张正东, 李轲, 丁超民, 肖哲, 刘帆, 郭小岩, 李琪
2023, 67(12): 3-12. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0331
摘要(153) HTML (45) PDF(36)
摘要:
甲醇汽油和乙醇汽油是性质特性不同的两种新型清洁能源,准确识别醇基汽油种类是对于鉴定燃油品质、保证车辆安全行驶具有重要意义。近红外光谱(NIR)是识别醇基汽油种类的重要手段,而利用近红外光谱的有效特征波长建模可以摆脱干扰谱段和噪声谱段对模型识别准确度的影响,本研究使用甲醇分子和乙醇分子的近红外光谱特征谱段建立偏最小二乘法判别(partial least squares discriminant analysis, PLS-DA)模型,用于识别甲醇汽油和乙醇汽油。在相同建模条件下,将全波长光谱模型、变量重要性投影(variable importance in projection, VIP)光谱和特征谱段模型的识别成功率进行对比。结果表明,全波长光谱模型和VIP光谱模型对低含量的醇基汽油样本的识别准确率较差,分别为90%和96.7%;而最佳特征谱段模型,即通过甲醇和乙醇分子全部差异光谱信息(4500~5200+5600~7200+7900~8800)cm−1建立的模型,可准确识别体积分数为0.5%~80%的醇基汽油样本,识别成功率为100%。除最佳特征谱段模型外,其余特征谱段PLS-DA模型的识别成功率普遍优于全波长光谱模型,结果证明通过化学结构筛选特征谱段是一种高效的波长选择方法,利用该特征光谱谱段建模能够提高模型的准确度。综上,成功建立了一种基于化学信息筛选近红外光谱特征谱段的高准确率定性识别醇基汽油种类的模型,有望推广应用在其他燃油的种类识别中。
核酸提取仪校准技术案例分析及探讨
王志栋, 沈海滢, 吴枭, 高运华
2023, 67(12): 13-19, 58. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0316
摘要(189) HTML (51) PDF(39)
摘要:
针对核酸提取仪校准过程中存在的问题,依据JJF 1874-2020 《(自动)核酸提取仪校准规范》,解析了核酸提取仪的关键计量特性和量传溯源体系。以常见核酸提取仪为例,开展了核酸提取仪温度、振动频率和核酸提取回收率等四类计量特性的计量校准方法和不确定度评定案例分析,温度示值误差0.5 ℃(55 ℃点)和0.7 ℃(70 ℃点),温度均匀性0.3 ℃(55 ℃点)和0.5 ℃(70 ℃点),温度稳定性±0.1 ℃,振动频率稳定性±0.1 Hz,核酸提取回收率82.9%,回收率一致性6.3%,回收率重复性4.5%。评定了温度示值误差和核酸提取回收率的不确定度。相比JJF 1874-2020《(自动)核酸提取仪校准规范》中核酸提取回收率的不确定度评定示例,增加了微量分光光度计测量不确定度、移液器和电子天平引入的不确定度分量。总结了核酸提取仪温度测量装置、振动频率测量装置的类型和优缺点,分析了核酸回收率的影响因素,以及核酸回收率测量过程使用恒一提取方法和提取试剂的重要性。对校准过程中的问题和难点,提出了针对性的解决方案和优化方法,为核酸提取仪校准工作的开展提供方法参考。探讨了核酸提取仪交叉污染率的概念和检测方法,实验测得交叉污染率为0.0%。
电感耦合等离子体质谱-标准加入法测定婴幼儿辅食米粉中锡含量
张世龙, 蔡玮, 赵博, 陈欢欢, 逯海, 李潇
2023, 67(12): 20-26. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0269
摘要(118) HTML (39) PDF(21)
摘要:
采用外标法和标准加入法分别对婴幼儿辅食米粉中锡含量进行定量分析,研究了锡含量结果在预消解加入不同酸及复杂基质时所受的影响,建立了电感耦合等离子体质谱法(inductively coupled plasma-mass spectrometry, ICP-MS)准确测定婴幼儿辅食米粉中锡含量的测定方法,分析了婴幼儿辅食米粉测定过程的不确定度来源,评定了各不确定度分量并合成得到方法的扩展不确定度。分析结果表明,采用硝酸预反应后补加盐酸进行微波消解前处理,标准加入法分析锡的相关线性( r 2)在0.9998以上,方法检出限为0.02 mg/kg,对有证标准物质的测量偏差为+1.2%。通过对婴幼儿辅食米粉中锡含量进行测定,加标回收率为100.5%~104.5%,当锡含量为1.31 mg/kg时,扩展不确定度为0.04 mg/kg(k=2)。相较于外标法,标准加入法适用于婴幼儿辅食米粉基体标准物质研制过程中锡含量的定值,方法准确可靠。
基于波束形成的水下声源精确测量
佟昊阳, 刘玉财, 易文胜, 李水
2023, 67(12): 27-33, 66. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0301
摘要(147) HTML (46) PDF(24)
摘要:
在开阔水域中进行移动声源的发射声源级校准时,声源的位置通常需要使用GPS、超短基线、惯性导航仪等仪器进行测量。校准实验结束后需要进行声源级校准数据和位置测量数据的时间轴校对。声压接收数据和声源位置往往不在同一条船上采集,进行数据处理前需要对两者进行时间轴校对。为了简化校对过程,提出了基于波束形成的水下声源远距精确测量,利用水面反射产生的虚源和真实声源位置间的几何关系对声源位置进行远距离精确测量,并推导了距离计算公式。通过数值仿真对理论的可行性进行了验证,并讨论了线列阵设计对该方法的影响。在湖上试验中进行了进一步验证,并分析了实验声场对定位算法的影响。在200 m范围内,该方法的定位结果同GPS定位结果间的差异小于1%,说明该方法可行。
主动降噪耳机的降噪性能测量方法研究
王学研, 陈卫松, 牛锋
2023, 67(12): 34-39, 58. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0268
摘要(188) HTML (45) PDF(35)
摘要:
研究主动降噪耳机性能测试的实验条件和参数设置,对于行业标准的制定,以及相关企业进行产品的测试,具有重要的意义。针对噪声源的布放方式和数量选取对耳机降噪性能测试的影响,选取了三种有源降噪耳机,在消声室环境下,选用不同数量的声源布放于不同的方位角,对比测试了耳机的主动降噪量,分析了在不同噪声源条件下的主动降噪性能。实验结果表明,在耳机的主要工作频带内,将单个声源布放于不同角度下多次测量结果平均,可以代替使用八个声源进行测试的结果。使用四个声源在相应角度下两次测量结果的平均,与欧洲电信标准协会现行标准的八声源测试方法所得到的结果非常接近。因此,在耳机的主动降噪性能测试中,可以用单个声源在多个角度布放,分别测量降噪性能,用测量结果的平均值代替八个声源同时发声时的测量结果。更精确的测量方法是使用四个声源放置在相应的角度下进行两次测试并对结果进行平均。两种测试方法在简化测量系统的同时,保证了测量结果的可靠性。
研究进展
动态力解耦和动态标定相关技术研究综述
宋攀峰
2023, 67(12): 40-46, 66. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0326
摘要(144) HTML (36) PDF(18)
摘要:
随时间变化的力称作为动态力,其在航空航天、材料科学、汽车制造、武器威力等研究领域均为重要的测量参数。理想情况下,动态力测试与其他传感器输出无关,涉及的仅仅是测试通道方向的输出。但是,由于加工工艺、安装工艺等限制,在测量某方向动态力时,难免耦合其他方向的输出信号造成动态耦合,只有准确的找到各维间力的相互耦合关系,才可以达到精确测量动态力的目的。同时,在测试前应先标定传感器,以提高测量的准确性。目前多采用静态标定进行动态力测量的“静标使用”方法,在测量中必然会产生较大的误差。因此,动态力的解耦及动态标定具有较大的意义。通过分析相关文献,总结了动态力解耦和动态力标定的常用方法,对比优缺点并提出展望。
性能研究
传声器风罩防风性能测试影响因素研究
秦朝琪, 牛锋
2023, 67(12): 47-50, 12. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0309
摘要(93) HTML (49) PDF(10)
摘要:
传声器风罩作为声探测系统中的重要组成部分,其主要功能是使测试结果免受外界风噪声的干扰,确保在户外测量时能够获得准确、可靠的数据,传声器风罩防风性能的好坏会直接影响测试结果,因此,研究风罩防风性能的测试方法及影响测试结果的因素具有重要意义。用相同风速下,传声器佩戴风罩前后的1/3倍频程差来表征风罩的防风性能,采用在声学风洞中测试的方法研究测点位置及背景噪声对风罩防风性能测量的影响。研究结果表明,由于流场边缘湍流度的增加,在风口试验段边缘的测试结果比试验段中心区域的测试结果高2.0~32.8 dB,因此,在选择测点位置时,应避免将风口边缘的位置作为测试位置;此外,通过在风洞中布置声源改变风洞的背景噪声,对比测试结果发现,在背景噪声频带声压级满足低于频带测量值至少7 dB时,背景噪声不影响测试结果,因此,在衡量背景噪声是否满足风罩防风性能的测试要求时,应用1/3倍频带声压级来衡量且满足频带测量值大于背景噪声至少7 dB的要求。
激光计米器测量精度影响因素分析
刘少春, 蒋远林, 缪东晶, 王明昱, 王德利, 李建双
2023, 67(12): 51-58. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0241
摘要(118) HTML (72) PDF(17)
摘要:
为了分析激光计米器测量精度的影响因素,确定了运动速度、测量线与测量面法线的夹角、激光发射端与测量面的间隔距离三个影响因素。运用控制变量法,每次只改变一个因素保持另两个因素不变,通过对比分析激光计米器测距的示值误差来得到每个因素对测量精度的影响。通过实验分析得知,测量线与测量面法线间的夹角是最重要的影响因素,激光发射端与测量面的间隔距离是次要的影响因素,需要严格控制这两个因素才可将误差控制在仪器标称精度以内;运动速度以及运动状态对测量精度造成的影响比较小,不是主要影响因素。因此在激光计米器的使用以及对该仪器进行检定校准时应特别注意安置时的角度以及与测量面的间隔距离,以便获得较高的测量精度。
不确定度探究
ICP-MS测定化药甲硝唑中铅的不确定度分析与评定
张婧, 刘姗姗, 张寅豹, 于智睿, 李学洋
2023, 67(12): 59-66. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0285
摘要(143) HTML (45) PDF(28)
摘要:
采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)对化学药品甲硝唑中的铅含量开展不确定度来源分析及评定。测试按照《中华人民共和国药典》(2020版)四部通则2321法,甲硝唑样品经微波消解处理后采用ICP-MS测定铅含量,考察样品称量、微波消解定容、标准工作溶液的配制、标准曲线回归拟合、重复性测定等各因素的相对不确定度,形成合成不确定度及扩展不确定度。在ICP-MS测定化学药品甲硝唑中铅含量的测试中,对不确定度结果贡献最大的因素是标准工作溶液的配制,相对不确定度为1.44%;样品称量、微波消解定容、重复性测定等环节引入的相对不确定度对不确定度结果值贡献较小。当称样量为0.10 g时,所测化学药品甲硝唑片中铅含量为0.5063 μg/g,其扩展不确定度为 0.01793 μg/g(k=2)。
计量装置与系统
某体育中心的建筑声学设计
张小改, 金翩, 徐登峰, 胡翁旦, 陈俭, 肖艰
2023, 67(12): 67-74. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0271
摘要(126) HTML (33) PDF(9)
摘要:
体育场馆的室内建筑与设计需要兼顾声学环境与空间美学环境,多数场馆容积大、造型独特,容易产生长时间的混响,导致语言清晰度低、回声和声聚焦等问题,因此有必要根据场馆的具体需求进行针对性地建筑声学设计。介绍了某体育中心室内体育馆和游泳馆的建筑声学环境设计过程,首先明确了建声设计混响时间的目标范围,然后通过吸声材料的使用和室内布局构造来降低混响时间,以达到建声设计目标,最后通过理论计算和现场实测验证了此次建筑声学设计的有效性。实测结果表明,所建声环境均达到建声目标,能满足体育中心的日常使用需求,可为后续的其他大型体育中心工程开展与实施提供参考。