计量科学与技术

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2023 年 2 期目录

2023, 67(2): 1-2.

摘要(148)

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PDF(59)

摘要:

国际计量委员会环境与气候变化战略分析

毕哲, 宋小平, 巢静波, 林鸿, 代彩红, 郝小鹏, 何龙标, 刘皓然

2023, 67(2): 3-12. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2022.0253

摘要(656)

HTML (310)

PDF(56)

摘要:
气候变化与环境问题与联合国的可持续发展目标（SDG, Sustainable Development Goals）高度相关，其中关键气候变量测量（ECVs, Essential Climate Variables）和环境污染物协同毒性效应的研究需求为计量科学发展带来了全面挑战。为了应对挑战，国际计量委员会（CIPM）制定了2030发展战略与行动指南，旨在上述高关注度领域中加强计量基础科研与跨学科合作，提升计量科研支撑能力与政策影响力。各区域计量组织中，欧洲国家计量院协会（EURAMET）聚焦于欧洲气候与环境法规监测需求开展了系列研究工作，同时也参与了世界气象组织观测网中的测量与量传工作，该发展思路对我国计量发展路径选择具有较大参考意义。在当前我国积极推动“减污降碳高效协同增效”的发展背景下，计量领域应加强新污染物计量方法和在线校准方法研究，提升碳排放或污染物排放计量核算能力。通过对计量标准、环境基体标准物质、关键元器件和计量方法学综合研究，强化计量对国家气候与环境战略的支撑能力。为了达成上述目标，国家各级计量机构应加强部门合作以及国内外合作，推动高水平计量基础平台建设和社会共享机制建立，提升关键数据质量与政府决策服务能力。

生命科学领域计量挑战与展望

刘亚辉, 赵洋, 薛志超, 牛春艳, 刘瑛颖, 董莲华

2023, 67(2): 13-17. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0008

摘要(723)

HTML (262)

PDF(77)

摘要:
新冠疫情的爆发使健康医疗和生命科学领域成为各界关注焦点。人们对疾病预警和治疗、生物药物研发、体外诊断、互联网医疗等方面的重视也提升到新的高度。计量技术在上述领域内起到非常重要的支撑作用，研究生命科学领域的计量技术是服务全民健康的重要组成部分，也是促进健康与生命科学行业发展的坚实基础。基于国内外相关计量机构关于生命科学的发展规划报告，通过文献调研、案例研究等方法，探索计量支持生命科学研究的发展思路并在此基础上提出对我国生物计量行业发展的思考。

北斗RDSS入站接收机测量方法研究

张静, 杨志强, 梁桂海

2023, 67(2): 18-23, 35. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2022.0259

摘要(852)

HTML (372)

PDF(76)

摘要:
北斗卫星导航系统在全球范围内的应用越来越广泛，随着北斗卫星导航系统的广泛使用和推广，北斗卫星导航系统用户终端的计量测试也愈发重要，掌握科学准确的测量方法是北斗用户终端质量保障的重中之重。根据北斗RDSS入站接收机的计量特性，提出了相应参数的测量方法，开展了北斗RDSS入站接收机的频率、功率、载波抑制误差、相位调制误差和双向设备时延的测量实验，测量结果表明被测RDSS入站接收机的计量特性正常，同时验证了测量方法的正确及合理性。

机动车轮胎花纹深度自动测量仪校准方法研究

张洪宝, 郑晓晓, 江鲲

2023, 67(2): 24-28. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0006

摘要(877)

HTML (312)

PDF(69)

摘要:
为保障机动车轮胎花纹深度自动测量仪的量值统一和准确可靠，提出了一种机动车轮胎花纹深度自动测量仪的校准方法。阐述了轮胎花纹深度的测量原理，提出了校准装置的技术方案，论证了校准装置的技术指标和溯源方法。通过对校准方法分析和试验研究，试验结果表明测量仪示值误差满足MPE：±0.10 mm，校准方法合理、可操作性强；经评定不确定度U = 0.03 mm（k = 2）。最后，通过比对试验和数据分析，花纹深度测量值示值误差满足验证要求，校准方法得到验证。

基于晶圆栅格标准样片的特征尺寸扫描电子显微镜放大倍数在线校准

金红霞, 饶张飞, 秦凯亮

2023, 67(2): 29-35. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2022.0294

摘要(1028)

HTML (364)

PDF(98)

摘要:
半导体制程中特征尺寸扫描电子显微镜（CD-SEM）是用于芯片特征尺寸在线测量的高精度设备，其测量结果会直接影响器件电性能参数评估和电路产品可靠性判断。对CD-SEM的计量特性评价，国内目前仍缺乏专用计量标准器具和校准规范，在实际工作中，大多参照JJF 1916-2021《扫描电子显微镜校准规范》进行测长示值误差的在线计量。基于100 nm晶圆栅格标准样片对CD-SEM放大倍数在线校准方法进行了重点讨论，并结合实例阐述了特定放大倍数下不确定度分析过程和结果符合性判定方法，同时进一步对校准过程中的3类问题和相应解决措施进行了总结，对今后集成电路纳米级参数测量设备在线校准研究具有借鉴意义。

一种低交叉极化小口径超宽带天线的设计

魏继虎, 孟东林, 宋晓茜

2023, 67(2): 36-41, 74. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0068

摘要(615)

HTML (309)

PDF(67)

摘要:
在高精度近场法天线测量、平面波发生器应用等场合，工作频段通常受限于近场探头。为了克服开口波导探头的带宽限制，出现了基于Vivaldi天线的超宽带、小口径天线作为近场探头。然而，常见的Vivaldi天线是非对称结构，导致交叉极化性能较差。设计了一款低交叉极化小口径超宽带天线，采用5层对称结构改进了传统Vivaldi天线的非对称性，利用贝塞尔曲线设计渐变槽辐射结构、加载电阻和贴片以及刻蚀矩形斜槽，减小了交叉极化比和天线驻波，改善了天线辐射方向性图。该探头口径宽70 mm、长201 mm，在0.9～6 GHz频段内天线仿真所得交叉极化比优于40.9 dB，增益为−5.5～9.53 dBi，端口反射系数幅度低于−10 dB，其辐射方向性图在全频段不开裂、主波束指向不变。

天然气流量积算仪检定装置的建立

姜琛

2023, 67(2): 42-47. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2022.0308

摘要(481)

HTML (241)

PDF(52)

摘要:
天然气流量积算仪是应用于天然气计量的二次仪表，其作用是将现场的一次仪表如温度变送器、压力变送器、气相色谱仪、流量计等传输过来的信号进行处理，计算出标况下的天然气流量或能量。为保证测量结果的准确一致，维护供需双方的经济利益，对流量积算仪开展检定和校准十分必要。按照JJG 1003—2016《流量积算仪》建立了一套天然气流量积算仪检定装置，通过温度、压力、流量通道的重复性实验，评定了测量结果的不确定度。检定装置的扩展不确定度为0.14%，可以对准确度等级0.5级及以下的流量积算仪开展检定校准工作。基于该装置，对流量积算仪检定过程中的注意事项及问题进行了探讨，并对检定规程的修订提出了建议。

一种改进的非接触式静电电压表自动校准装置研制

王月胜, 廖维, 朱宇洁

2023, 67(2): 48-52. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2022.0119

摘要(646)

HTML (386)

PDF(60)

摘要:
非接触式静电电压表也称防爆静电电压表，是用于防止静电危害的重要仪器设备，其测量的准确可靠尤为重要。针对当前非接触式静电电压表校准过程中存在的测量结果不确定度大等问题，依据JJG 192—2019《非接触式静电电压表》检定规程，分析了非接触式静电电压表自动校准过程中不确定度较大的原因，进而研制了一套改进的可远程程控校准的非接触式静电电压表的自动校准装置，包括远程程控的距离调节装置和清零装置、屏蔽电磁干扰以及自动接地装置，实现了操作人员与高压源的完全隔离。实测结果表明：改进后的装置将传统测量方式10%～50%的测量不确定度降至0.3%，满足了非接触式静电电压表的校准需求。

一种燃油加油机远程防作弊系统的设计

姚素娜, 李妮妮, 郑群, 李超奇

2023, 67(2): 53-57, 12. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2022.0296

摘要(1208)

HTML (644)

PDF(74)

摘要:
燃油加油机作弊问题一直困扰消费者、计量监管及税控部门，防止作弊的研究成果不少，但不法人员仍有新办法逃避监管。为了进一步解决燃油加油机计量作弊问题，提出了一种实时监控计量和累计数运行状态的远程防作弊系统的设计方法。在加油机电脑主板外挂一套独立运行的电脑脉冲计数装置，通过无线数据采集模块将加油机脉冲数、加油机税控器RS232通讯接口的加油量和累计量上传至服务器，保存在服务器的加油机脉冲当量参数定期与加油机主板数据比对，比对结果超限即自动锁机，实现了计量监管和税控部门远程实时监控所有数据和运行状态。实际应用表明，本系统投入成本低、可操作性强，能够从根本上对加油机的作弊行为进行监控，从而防止计量作弊。

校准：定义的解读和结果的测量不确定度表达

王为农

2023, 67(2): 58-61. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2022.0225

摘要(1044)

HTML (391)

PDF(172)

摘要:
由于现有校准的定义与校准实验室活动之间的差异，校准结果的测量不确定度、校准和测量能力（CMC）和校准证书中测量不确定度表达的规定均存在问题，造成校准结果表达不正确或在应用中不能发挥作用。通过实例说明上述问题在计量确认、标准考核和实验室能力验证中的负面影响；基于校准的定义讨论校准结果及其测量不确定度评定方法，对校准和测量能力、校准证书中的结果及其测量不确定度的表达提出建议。

颚式破碎机惯性力平衡优化

何仁玮, 吕东, 黄毓兴, 薛璞

2023, 67(2): 62-67. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2022.0312

摘要(652)

HTML (312)

PDF(40)

摘要:
颚式破碎机由于其工作性质的特殊性，在使用时会产生很大的噪音和振动，这些因素会导致机器关键零部件产生疲劳损伤，影响整个机器的结构特性和工作稳定性，间接影响着日常的作业环境和工作效率，严重的振动甚至能对机器自身造成不可修复的破坏，进而影响使用寿命。振动是影响仪器设备正常工作的关键因素，强烈的振动会对破碎机的转速校准精度造成显著影响。因此，为降低颚式破碎机的振动频率，通过对颚式破碎机进行系统建模，并采用C++编程辅助计算，分析了机械系统的振动来源，应用机械系统动力学相关知识，对系统惯性力进行分析，并对破碎机结构进行优化：通过改变破碎机飞轮的偏心配重以及配重角度，使得偏心轴、飞轮和大带轮的质心满足颚式破碎机运动构件的质心运动方程。实验表明，该方法能够将系统的惯性力降低到优化前的三分之二。

蝶阀对超声流量计在线校准性能的影响研究

耿存杰, 张东飞, 李国占, 张洪军

2023, 67(2): 68-74. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2022.0048

摘要(352)

HTML (152)

PDF(46)

摘要:
为研究校准现场阻流件对超声流量计的干扰，对蝶阀下游超声流量计内部的流场进行大涡模拟，分析蝶阀开度、流量计流向和周向安装位置对声道上速度分布的影响规律。结果表明，蝶阀造成下游管内速度分布发生严重畸变，且随着超声流量计流向安装距离的增大，流态畸变的干扰作用逐渐减弱，修正系数对周向安装角的敏感度也逐渐下降，最大误差由0.12减小至0.04；超声流量计周向安装位置对其声道上速度分布具有显著影响，修正系数随着周向安装角的变化而波动，且距蝶阀越远，修正系数波动值越小，尤其是周向安装角为0°和180°，修正系数误差均小于0.04；管内流态畸变程度随着蝶阀开度的增大而减小，提高了超声流量计声道上速度分布的均匀性。通过研究，获得了蝶阀扰流条件下超声流量计的推荐安装位置，有助于提高在线校准的准确性。

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