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2023年  第67卷  第6期

计量装置与系统
光栅单色仪波长校准装置可计量性设计研究
孙若端, 赫英威, 刘欣萌
2023, 67(6): 3-8. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0134
摘要(339) HTML (134) PDF(66)
摘要:
针对基于连续光谱光源和傅里叶变换光谱仪的光栅单色仪波长校准装置开展计量需求分析,梳理并提取了波长示值误差、光谱带宽、波长重复性等作为实现可计量性的参数。开展可计量性设计,着重介绍了波长示值误差的测量方法、溯源途径、光机接口等可计量性设计的核心要素,通过实验进行可计量性设计的验证。按照该装置的全寿命流程开展可计量性设计,通过多个利益攸关方的视角进行各个场景下的深入分析。可计量性研究确保计量仪器的各项需求都经过了完整的考虑与准备,对各项潜在问题进行先后排序后,引导逐项实施落实,从而可以避免项目推进过程中出现的管理死角,提升计量装置研制项目的成功概率。
自溯源型MOEMS加速度计谐振子设计仿真研究
常郅坤, 张婉怡, 沈箫雨, 牟群, 韩晓玲, 宋松, 牛鹏飞, 邓晓, 程鑫彬
2023, 67(6): 9-15, 43. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0109
摘要(296) HTML (227) PDF(46)
摘要:
MOEMS加速度计是加速度传感器未来的发展趋势之一,光学位移检测手段是决定测量精度的核心因素,与之配套的谐振子设计、匹配关系是充分发挥其性能的关键要素。自溯源光栅干涉仪是一种超精密位移测量方法,具有测量直接溯源、精度高、小型化等优势,非常契合MOEMS加速度计的位移测量需求。结合自溯源光栅干涉仪特性,计算、设计并仿真了自溯源型MOEMS加速度计谐振子。基于谐振子力学理论模型,计算了谐振子刚度和固有频率,采用COMSOL软件仿真了谐振子谐振模态、不同轴向的灵敏度与应力分布,设计了位移灵敏度高达10.01 μm/g,同时具有超低横向串扰的谐振子,对直接溯源型高精度加速度测量方案的技术研发与性能优化具有重要意义。
车载终端校准系统设计及定位误差修正
张建, 李阳, 程序
2023, 67(6): 16-21. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0160
摘要(302) HTML (120) PDF(44)
摘要:
近年来,道路运输业得到了快速发展,在提高车辆运输效率和运载能力的同时,也需要加强对运输车辆的安全管理,实时监控其行驶路线和行驶状态,目前车载终端存在定位误差和信息更新缓慢等问题。研制了一套道路运输车辆卫星定位终端计量标准系统,通过同时测量定位终端计量标准系统与车载终端在不同速度下的位移信息和速度信息,得到车载终端的定位误差。提出了基于遗传算法和BP神经网络相结合的道路运输车辆车载终端定位误差修正方法,对比车载终端3次测量数据修正前后的定位误差,最大定位误差分别减小了82.79%、87.95%和89.55%。实验结果表明,利用BP神经网络建立的车载终端定位误差模型是有效的,定位误差修正效果良好。
计量方法与技术
基于磁通调制法的强磁场计量技术研究
张宇博, 李准, 鲁云峰, 贺青
2023, 67(6): 22-28, 62. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0138
摘要(281) HTML (116) PDF(44)
摘要:
恒稳强磁场在科学研究、生物医疗和材料科学等领域发挥着举足轻重的作用。针对超强磁场难以测量和溯源等问题,采用基于磁通调制原理的强磁场测量方法研制了高稳定强磁场测量装置,通过开发信号调理电路,利用锁相原理获得最佳信噪比,最终获得与被测强磁场磁感应强度相对应的感应电动势值。采用标准磁场对测量装置的线圈常数标定后,该线圈常数可作为传递标准,实现超强磁场的测量和校准。对1~7 T范围内超导强磁场开展测试和比对,并对测量装置及线圈常数进行了详细的不确定度分析评估,结果表明,1~7 T磁场测量的偏差优于0.083%,测量装置引入的相对不确定度达到3×10−4,这对于超强磁场的测量有重要的参考意义。
融合型智能控制技术研究与应用
陈岳飞, 王理, 喻准, 肖克, 樊翊中
2023, 67(6): 29-36, 21. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0147
摘要(254) HTML (105) PDF(29)
摘要:
融合型智能控制技术是通过将多种智能技术和控制策略相融合,用以解决单一传统控制技术应用在非线性系统、复杂系统和存在不确定因素影响系统中的有效性、适应性和可扩展性不足等问题的控制技术,旨在提高控制系统的科学技术性、鲁棒性和适应性。阐述了智能控制中的模糊控制、神经网络控制、滑模变结构控制以及遗传算法的特点,概述了模糊控制和神经网络控制、模糊控制和变结构控制、神经网络和变结构控制、遗传算法和模糊控制的融合方法,以及近年来各融合控制方法的应用场景,论述了智能控制的技术特性及其未来的发展趋势。
基于光栅干涉仪的纳米位移台校准方法研究
刘丽琴, 管钰晴, 邹文哲, 郭创为, 张玉杰, 徐瑞书, 傅云霞, 雷李华
2023, 67(6): 37-43. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0114
摘要(253) HTML (114) PDF(37)
摘要:
随着集成电路制造关键尺寸向着5 nm的节点迈进,我国集成电路检测设备产业化的呼声剧增,纳米位移台作为集成电路制造、超精密加工、精密科学仪器制造等领域检测设备的关键器件,研究人员对其重复定位精度、线性度的要求越来越高。光栅干涉仪以光栅作为标准物质溯源到长度基准,因其对环境因素的变化不敏感、抗干扰能力强、稳定性高的优点,成为微纳检测设备产业化的新方向。采用基于标准物质的光栅干涉仪,针对纳米位移台的重复定位精度、线性度分别设计了不同的校准方案,并通过实验验证方案的可行性,最后对该校准方法的测量不确定度和溯源性进行了分析,可以看出设计的校准方案测量稳定、溯源链短。
精密仪器使用环境微振动测试与分析方法研究
汪洪军, 叶文
2023, 67(6): 44-48. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2022.0227
摘要(549) HTML (196) PDF(117)
摘要:
精密仪器已成为实验室必备的重要装备,振幅较微弱的环境振动已逐渐成为影响精密仪器测量精度的重要因素。为建立精密仪器使用环境微振动测试与分析统一技术标准,明确了测试系统构成及测试设备主要技术指标,详细表述了场地振动测试、建筑物振动测试和防微振基台振动测试基本原理,并给出振动数据采集要求和分析方法。此研究成果将为精密仪器使用环境选址测试及防微振工程过程质量控制和验收提供重要依据。
性能研究
轮廓扫描法与双球法测量螺纹中径的差异分析
位恒政, 裴丽梅, 崔剑秋, 郭斯宜, 向思思
2023, 67(6): 49-53. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0126
摘要(255) HTML (104) PDF(41)
摘要:
中径参数是评价螺纹质量的重要参数,螺纹中径的测量方法主要有双球法和轮廓扫描法。在APMP.L-S9 圆柱螺纹量规国际比对中,对牙侧直线度较差的量规,两种方法的测量结果出现了较大差异。通过分析两种方法的螺纹参数计算方法发现,轮廓扫描法在进行中径计算时,需要对牙侧扫描轮廓进行直线拟合,相对双球法测量的实际接触面,存在位置平移,导致中径线偏移。因此螺纹牙侧面的直线度较差时,会导致两种方法中径测量结果显著差异,通过建立理论分析模型并实验验证了上述结论。对于螺纹塞规,轮廓扫描法的测量结果小于双球法的测量值;对于螺纹环规,轮廓扫描法的测量结果大于双球法的测量值。两种方法的差值约为左右牙侧直线度之和。该分析方法也适用于轮廓扫描法与三针法的差异分析。
四溴双酚A中有机杂质测量及不确定度评估
刘思, 彭子娟, 万康妮, 李彭辉, 宋善军
2023, 67(6): 54-62. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0087
摘要(187) HTML (81) PDF(34)
摘要:
为更好的满足有机纯度标准物质中有机杂质的准确测量需求,以常见溴代阻燃剂——四溴双酚A为例,通过面积归一法及标准曲线法,测量了其主要有机杂质——三溴双酚A的含量并进行了不确定度评估。此外,进一步采用定量核磁技术对该杂质的含量进行了测量,通过数据比较可知,面积归一法测得的杂质含量为0.70%,引入的不确定度为0.04%;标准曲线法测得的杂质含量为1.16%,引入的不确定度为0.09%。二者合成后的纯度为0.93%,不确定度为0.24%,该结果可覆盖定量核磁法测量结果(0.76%,不确定度0.03%)。综上,在实际定值工作中,当面积归一法和标准曲线法产生较大差异时(>0.1%),可采用二者合成的结果作为杂质含量测量值,以保证测量结果的准确性。
纺织品恒温恒湿室性能验证及开关门影响分析
李智, 常志瑞, 刘建国, 王少辉
2023, 67(6): 63-68. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0116
摘要(208) HTML (78) PDF(42)
摘要:
恒温恒湿室使用广泛,尤其是在纺织品检测领域,其温度和湿度控制是否准确,将会直接影响实验数据结果的可信程度。根据恒温恒湿室的计量特性,按照相应参数的测量方法对恒温恒湿室分层进行温度、湿度和开关门影响测量。测量结果表明,被测恒温恒湿室的计量特性正常,日常监控的温湿度计摆放在房间中心点时可以更好监测实验室的温湿度变化。开门80 s后就会造成恒温恒湿室的湿度超差,关闭门后再次稳定则需要等待2 min。实验结果对今后恒温恒湿室的期间核查及日常控制具有一定的指导意义。
计量管理
CCQM有机分析2021-2030年战略规划概况
焦慧, 张庆合
2023, 67(6): 69-74. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2021.0652
摘要(367) HTML (164) PDF(49)
摘要:
有机分析是化学计量的重要组成部分,涉及食品、临床、环境等重要领域。有机分析工作组(OAWG)是国际计量委员会(CIPM)物质的量咨询委员会(CCQM)下设的9个技术工作组之一,其宗旨是促进有机化学计量能力的提升,实现全球可比性。2020年12月,OAWG发布《物质的量咨询委员会有机分析工作组2021-2030年战略规划》。通过梳理OAWG未来发展战略,为了解全球有机化学计量的发展现状,跟踪国际发展趋势,寻找我国有机化学计量发展的方向提供参考。