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2024年  第68卷  第5期

计量方法与技术
振动校准中改进的零差正交信号非线性误差修正方法
胡红波
2024, 68(5): 3-10, 31. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2024.0064
摘要(47) HTML (9) PDF(6)
摘要:
针对振动校准中零差干涉信号非线性误差修正的问题,叙述了一种改进的椭圆拟合算法,与传统的基于最小二乘的海德曼椭圆修正方法相比,所述方法做了两个改进,一个是对拟合的圆锥曲线方程增加椭圆参数的限定条件,另一个是将常规的基于最小距离准则下的参数计算转化为求数据矩阵特征值。所述方法能够确保零差干涉信号形成的李萨如图形在只是一个部分椭圆的条件下,依然能够拟合得到一个完整的椭圆,从而能够扩展零差干涉仪在振动校准中的工作频率范围,同时提高测量的准确度。
一种基于单定向耦合器的净馈入功率测量方法
林浩宇, 黄攀, 谢晶, 刘志鹏
2024, 68(5): 11-16, 76. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2024.0083
摘要(65) HTML (24) PDF(8)
摘要:
为解决无线电计量领域中的净馈入功率测量问题,提出了一种基于单定向耦合器且考虑失配修正的净馈入功率测量方法,并开展了不确定度评定。首先,根据微波网络理论并结合单定向耦合器信号流图,推导出了净馈入功率表达式;其次,开展了两项测量实验以验证所提出的测量方法,实验结果表明,利用该方法计算净馈入功率其典型误差不超过0.1 dB,且受阻抗失配影响较小。实验同时还证明了该方法适用于电场探头校准,能够减小由于净馈入功率测量误差所导致的标准场误差。最后,利用蒙特卡罗法进行了不确定度评定,结果表明利用该方法测量净馈入功率,其典型标准不确定度小于1.3%。该净馈入功率测量方法具有精度高、计算过程简便等优点,在以场强计量为代表的无线电计量领域中有着良好的应用前景。
国产平板电离室剂量学参数测定与评价
李毅华, 陆刚, 王坤, 王志鹏, 金孙均, 刘一静
2024, 68(5): 17-23. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2024.0052
摘要(115) HTML (27) PDF(9)
摘要:
电离室作为一种高灵敏度的辐射探测器,在放疗剂量校准和辐射环境监测方面发挥重要作用。然而在放疗剂量测量领域高度依赖进口设备,国产探测器的剂量稳定性和可靠性尚无系统的实验数据支持。以国产QPPC40平板电离室为研究对象,通过定量测定其在医用加速器射线束的能量响应、离子复合、极化效应、重复性、漏电流和剂量线性等关键剂量学参数,以促进国产探测器剂量学性能的完善,并为临床应用提供实用性建议。测量结果表明:在6~25 MV光子束相对Co-60 γ 射线的能量响应修正因子kQ为0.991~0.961,重复性为0.02%,4~22 MeV电子束的kQ为0.953~0.887,工作电压为−400 V时,剂量率为0.04~5.13 Gy/min对应的离子复合修正值为1.002~1.008,极化修正因子为1.001,漏电流在±0.05%以内。所测试指标基本满足JJG912-2010治疗水平电离室检定规程技术要求,然而同一批次电离室校准系数和能响一致性略差,建议使用中进行期间核查并注意探测器水吸收剂量校准系数和能量响应的长期稳定性。
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
2024, 68(5): 24-31. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0357
摘要(137) HTML (61) PDF(9)
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。
麻醉深度监测设备检测方法研究
解涛瑞, 马雪然, 陈达, 梁俊辉, 定翔
2024, 68(5): 32-36. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2024.0016
摘要(86) HTML (24) PDF(5)
摘要:
针对麻醉深度监测设备计量检测和性能评价方法缺失的问题,提出采用临床采集的真实脑电信号评价麻醉深度指数测量结果的方法。利用自制麻醉深度监测设备检测系统,将青年和老年患者的麻醉状态脑电信号输入BIS指数、CSI指数、Ai指数等三种麻醉深度监测设备,对测量结果的一致性和重复性进行了计算和评估,分析了指数与脑电信号频谱的相关性。三种指数在反映麻醉状态变化的整体趋势上有较好的一致性,但在麻醉过渡状态和老年患者样本的情况下表现出显著差异。结果表明该方法可用于三种麻醉深度监测设备的检测,对开展麻醉深度监测设备计量质控具有一定的指导意义。
性能研究
全站仪测尺频率测量与温度影响研究
刘洋, 李连福, 王德利, 蒋远林, 李建双, 刘晓东, 缪东晶, 赫明钊
2024, 68(5): 37-43. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2024.0056
摘要(76) HTML (22) PDF(11)
摘要:
全站仪是集成测距、测角和坐标测量的高精度测量仪器,在基础设施建造和大地测量等领域均具有广泛且重要的应用。其中,测尺频率的变化是全站仪测距乘常数的主要来源,是关联仪器测距特性的基本参量,能够从本质上表征测量仪器的测距乘常数水平。通过研制全站仪测尺频率的自动测量系统,利用能够参考至高精度频率标准的测量技术实现对全站仪测尺频率的实时动态测量。同时,基于研制的全站仪测尺频率自动测量系统,通过控制环境温度的方式,对全站仪测尺频率的温度特性进行了深入研究。对进一步评价全站仪测距性能,明确全站仪检定校准过程中测距乘常数来源具有重要意义。
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
2024, 68(5): 44-50. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0259
摘要(233) HTML (26) PDF(13)
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。
红外光谱辐射计视场方向响应特性标定研究
门雨桐, 章欣达, 安保林, 宦克为, 董伟
2024, 68(5): 51-56, 64. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0330
摘要(61) HTML (17) PDF(7)
摘要:
在红外辐射特性测量领域,傅里叶变换红外光谱辐射计为常用测量单元,其视场方向响应特性为主要不确定度来源之一,表现为:随着测量目标偏离视场中心,不同位置的响应度出现差异。目前针对视场方向响应的研究所采用的辐射源多为中温常规尺寸黑体,空间分辨率有限。采用高温小尺寸黑体辐射源开展傅里叶红外光谱辐射计视场均匀性研究,获得75mrad典型视场下方向响应函数;分析了视场均匀区光谱响应度的变化规律,提出针对视场方向响应特性的修正函数,并进行实验验证。结果表明:视场均匀区经本文所提出的修正函数修正后,响应度均匀性由92%提升至98%。
计量装置与系统
大口径宽温区真空黑体辐射源的研制
周晶晶, 郝小鹏, 宋健, 郭国瑞, 刘志壹, 徐春媛
2024, 68(5): 57-64. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2024.0044
摘要(70) HTML (37) PDF(11)
摘要:
真空黑体辐射源是红外遥感载荷地面实验室辐射定标的重要仪器。为满足红外遥感载荷向着大口径、宽温区范围、高定量化发展趋势,研制了300 mm口径、160~380 K温度范围、发射率为0.9975的大口径真空黑体辐射源。介绍了大口径宽温区真空黑体辐射源的工作原理及结构设计,开展了黑体的发射率计算和热学仿真模拟。测试了黑体在真空低温工况下160~380 K温度范围的底部温度均匀度和波动度,结果表明底部温度均匀度优于0.120 K,控温温度波动度优于0.031 K/30 min;基于控制环境辐射的发射率测量方法测量了黑体空腔发射率,并利用真空低背景红外亮温标准装置测量了黑体的光谱辐射亮温,在10 μm波长辐射亮温合成标准不确定度为0.04 K@160 K,0.099 K@280 K,0.095 K@380 K,0.122 K@380 K。大口径宽温区真空黑体辐射源能够满足红外遥感载荷地面实验室辐射定标需求,支撑我国红外遥感定量化水平的提升。
可变流量PM2.5/PM10切割器校准装置的研制
许潇, 池顺鑫
2024, 68(5): 65-69. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2024.0040
摘要(49) HTML (12) PDF(9)
摘要:
针对颗粒物监测中使用日益广泛的小流量切割器缺乏量值溯源的问题,对可变流量切割器校准装置开展研究,通过设计多种不同参数的发生喷嘴并结合旋风式混匀和等速分流抽/补气等技术,解决了工作流量变化时制约切割器校准的多个技术难点,研制了1台可变流量PM2.5/PM10切割器校准装置,实现了对工作流量为(1~16.7)L/min切割器的切割特性校准。测量过程中通过切割器的气体流量与工作流量的偏差不超过±1%,Da50校准结果的扩展不确定度优于3%(k=2),可满足国内外相应标准的要求。
环境空气中有害VOCs标准参考数据集的建立
白璐, 刘子龙, 罗瑜琪, 熊行创
2024, 68(5): 70-76. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2024.0061
摘要(87) HTML (33) PDF(10)
摘要:
当前,世界各国对于环境空气中有害可挥发性有机物(以下简称有害VOCs)的治理越来越关注,有害VOCs数据逐渐成为大气环境监测与控制的重要数据,数据重要性显著提高。各国针对有害VOCs发布的标准、法规及政策性文件中有害VOCs的列表和信息分散,没有集中的搜索渠道或文件可以完全覆盖各国公布的有害VOCs数据,难以全面且有效的使用有害VOCs数据及信息。根据有害VOCs化合物的化学特性、大气环境监测与控制以及数字化校准认证认可对标准参考数据的需求,设计了有害VOCs化合物数据集及其建立方法的技术路线,并实际完成了建立过程。所建立的有害VOCs参考数据集经过自我评估、数据检查、中美数据集比对、专家评审后成为标准数据集。该数据集已在国家计量科学数据中心官网上公开,为科学研究、环保行业的发展提供了有害VOCs权威图谱信息等重要数据资源,极大提升了科研自主性,对有害VOCs治理与科研具有一定参考价值,并为后续数字化校准认证、认可奠定了基础。
研究进展
基于新一代计算电容的交流阻抗溯源新体系的研究与建立
杨雁, 黄璐, 王维, 戴冬雪, 陈妍, 陆文俊, 陆祖良
2024, 68(5): 77-82, 109. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2024.0070
摘要(76) HTML (21) PDF(8)
摘要:
在国家科技支撑计划和国家重点研发计划等重点项目的支持下,中国计量科学研究院开展了我国基于新一代计算电容的交流阻抗溯源新体系的研究和建立工作,建立了新一代计算电容基准装置、电感基准装置、交流电阻标准装置,并完成了阻抗相关基标准装置的能力提升工作。新建立的我国电容基准和电感基准装置,在更高的水平上复现了电容单位“法拉”、电感单位“亨利”,提高并完善了损耗基准、电容工作基准、电感工作基准、交流电阻标准等基标准装置的溯源能力,完成了我国电容、电感、损耗因素计量器具检定系统表的修订,以及标准电容器、标准电感器、交流电阻、电容箱、电感箱、交流电阻箱等交流阻抗相关规程规范的制修订工作,建立了我国基于新一代计算电容的交流阻抗溯源新体系。
基于回音壁微腔的窄线宽激光研究进展
辛云飞, 王瑾, 张诚, 李代富, 叶子涵, 潘奕捷
2024, 68(5): 83-91. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2024.0092
摘要(83) HTML (21) PDF(28)
摘要:
窄线宽激光凭借其极低的相位噪声,在量子技术、时频传输、高精度传感等前沿领域发挥着至关重要的作用。回音壁模式光学微腔,得益于其高品质因子、小模式体积和宽光学透明窗口的特性,能够极大地增强光与物质的相互作用,不仅在较宽的谱段范围内可以获得良好的激光线宽压窄效果,而且具有良好的可调谐特性,因此成为了窄线宽激光研究领域的热点。回顾了基于回音壁微腔的窄线宽激光研究进展,首先介绍了回音壁微腔及其热噪声理论基础和激光线宽评价原理,随后讨论了当前基于回音壁微腔产生窄线宽激光的主要方法,包括基于受激布里渊散射与受激拉曼散射效应的泵浦式窄线宽激光,以及基于自注入锁定与PDH锁定技术的锁定式窄线宽激光,梳理了它们的研究现状、关键技术特点以及性能指标。介绍了中国计量科学研究院在基于高品质因子晶体回音壁微腔窄线宽激光方面的研究进展,并对回音壁微腔窄线宽激光的发展进行了总结与展望。
中国计量院光伏计量研究综述
孟海凤, 张俊超, 刘文德, 徐楠, 王萌, 张碧丰, 蔡川, 满帅, 邓文浩, 熊利民, 甘海勇
2024, 68(5): 92-99, 126. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2024.0062
摘要(152) HTML (20) PDF(26)
摘要:
光伏发电是最有前途的可再生清洁能源技术之一,而中国已成为世界上最大的光伏产品生产国、应用国和出口国。准确可靠地测量光伏产品的光电性能参数,对光伏领域相关的科学研究和产业发展至关重要。基于中国计量科学研究院建立的量值溯源和传递体系,我国光伏领域实现了关键参数的量值有效溯源和传递。综述了我国光伏领域量值溯源传递链的研究和建立情况,即从相关的最高标准——低温辐射计到终端应用光伏产品,并对下一阶段的研究进行展望。
脂质精细结构质谱准确测量方法研究进展
程思敏, 谭思源, 尹欣驰, 龚晓云
2024, 68(5): 100-109. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2024.0010
摘要(106) HTML (21) PDF(12)
摘要:
脂质是细胞内的重要功能生物分子,其数量庞大,种类繁多,且具有结构多样性。近年来,许多学者致力于脂质精细结构的准确测量,以期发现新型脂质分子(群)作为疾病标志物或开展功能研究。脂质标准物质在脂质的定性定量中发挥着重要作用,但由于脂质精细结构的多样性,其制备和定值都不是一件易事。质谱具有强大的化合物结构精准测量能力,在脂质精细结构测量领域备受关注。脂质精细结构质谱分析方法在近年来取得迅速发展,为人们提供了脂质分子研究新视角,加深了人们对脂质结构多样性和脂质代谢网络的认识,也推动了潜在疾病标志物和代谢通路的发现。目前,基于质谱的脂质精细结构测量方法主要采用新型的离子活化裂解和特异性化学衍生两种策略,实现了多种脂质精细结构异构体有效区分和准确测量。对近年来基于上述原理的质谱测量方法进行了归纳及评述,并对未来脂质标准物质的研制进行了展望。
文献计量
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
2024, 68(5): 110-120. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0274
摘要(205) HTML (100) PDF(22)
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。
计量管理
科研院所科技奖励管理工作的实践与探讨—以中国计量科学研究院为例
荣婕, 杨帆, 于夏晖, 杨东, 陈军, 卢祝华
2024, 68(5): 121-126. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2024.0022
摘要(100) HTML (29) PDF(12)
摘要:
科技奖励是激发科研人员科技创新活力的重要举措之一。中国计量科学研究院作为国家最高计量科学研究中心,长期以来高度重视科技创新激励,通过设立中国计量科学研究院科学技术奖,进一步激发科研人员创新积极性,促进科技创新发展,营造良好科研创新生态。基于历史数据,系统梳理了2006—2022年中国计量科学研究院科学技术奖奖励申报和获奖情况,针对在科技奖励管理过程中发现的报奖数量持续下滑的现象,剖析存在的问题和形成原因,总结凝练了通过增设青年科技奖、调整奖励等级、提高奖励力度等方式激发科研人员报奖积极性的经验做法和管理成效,并就进一步优化奖励管理制度、加大成果宣传和科普力度、优化信息化系统等方面提出建议。