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量热型探测器响应不均匀性快速测量研究

计量学报 2024年

作者：王鲁新李超辰蔡晋辉方波邓玉强中国计量大学计量测试工程学院中国计量科学研究院光学所

量热型光功率探测器面响应不均匀性是影响探测器性能的关键参数。受限于热平衡过程，量热型探测器的响应时间较长。为提高量热型光功率探测器不均匀性的测量效率，搭建激光束二维扫描测量系统，通过调整扫描间隔时间的方式进行不均匀性... 详细信息

量热型光功率探测器面响应不均匀性是影响探测器性能的关键参数。受限于热平衡过程，量热型探测器的响应时间较长。为提高量热型光功率探测器不均匀性的测量效率，搭建激光束二维扫描测量系统，通过调整扫描间隔时间的方式进行不均匀性扫描测量实验，对得到的二维原始数据，采用基于图像相似度对比及点阵数据方差计算等方法，对不同扫描间隔时间下得到的不均匀性特征进行统计评估。结果表明，当扫描间隔时间不少于完全响应时间的45%时，快速扫描结果相对于完全响应扫描结果绝对偏差未超过0.2%，随着扫描间隔时间的进一步缩短，快速测量与完全响应测量的差异逐渐增加，当扫描间隔时间减少至完全响应时间的20%以下时，两者间的不等效性扩展至20%。通过实验方法论证了在探测器不完全响应状态下，快速扫描测量不均匀性的可行性，在保证测量结果可靠的基础上，提升了不均匀性测量速度。

关键词：计量学量热探测器均匀性扫描快速测量光功率

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圆锥面拟合的太赫兹发散角精密测量研究

计量学报 2024年第1期45卷 24-29页

作者：黎雅恬方波邬佳璐方灿蔡晋辉中国计量大学计量测试工程学院浙江杭州330018

针对太赫兹(THz)光束发散角精密测量问题,以单频连续波太赫兹源为研究对象,搭建了基于圆锥面拟合的太赫兹发散角测量装置。通过研究太赫兹光束的传播模式,分析其在空间上的光强分布特性,提出将太赫兹输出光束在远场范围内视作圆锥曲面,... 详细信息

针对太赫兹(THz)光束发散角精密测量问题,以单频连续波太赫兹源为研究对象,搭建了基于圆锥面拟合的太赫兹发散角测量装置。通过研究太赫兹光束的传播模式,分析其在空间上的光强分布特性,提出将太赫兹输出光束在远场范围内视作圆锥曲面,利用太赫兹探测器采集光斑图像,根据图像的边缘点坐标构建圆锥曲面,借助间接平差对边缘点数据做预处理并进行参数迭代与圆锥面拟合计算出光束发散角数值。结果表明,被测100 GHz的太赫兹源发散角为2.73°,相对扩展不确定度为3.8%(k=2)。

关键词：发散角测量太赫兹光束圆锥面拟合太赫兹探测器不确定度评定

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1200 kV雷电冲击电压标准测量系统

计量学报 2024年第1期45卷 89-96页

作者：王凯雨赵伟李传生蔡晋辉张煌辉中国计量大学浙江杭州310018 中国计量科学研究院北京100029 福建省计量科学研究院福建福州350001

目前,冲击电压测量系统溯源所需的国家计量标准系统额定电压只有700 kV,无法满足3500 kV及以上的特高压电器的溯源需求。对研制的1200 kV电阻分压器进行结构分析,并对建立的1200 kV冲击电压测量系统进行性能测试及改进,在700 kV电压范... 详细信息

目前,冲击电压测量系统溯源所需的国家计量标准系统额定电压只有700 kV,无法满足3500 kV及以上的特高压电器的溯源需求。对研制的1200 kV电阻分压器进行结构分析,并对建立的1200 kV冲击电压测量系统进行性能测试及改进,在700 kV电压范围内与已有的700 kV冲击电压国家标准测量系统进行比对校准,在700 kV至1200 kV电压范围进行线性度实验。对1200 kV标准冲击电压测量系统进行了不确定度评定,评定结果表明研制的1200 kV雷电冲击电压标准测量系统的试验电压、波前时间、半峰值时间的测量误差均在国际标准IEC 60060及国家标准GB/T 16927允许范围内,将我国的冲击电压国家标准测量系统额定电压等级提高至1200 kV。

关键词：冲击电压测量特高压电器不确定度评定计量标准雷电冲击比对校准

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基于单目视觉的弹性轴静态扭矩测量方法

计量学报 2024年

作者：袁治未陈爱军林杰俊胡佳成蔡晋辉上海船舶设备研究所中国计量大学

基于单目视觉法，利用数字图像相关法、曲面映射法和扭转位移梯度法对弹性轴静态扭矩进行了测量。采用数字图像相关法准确快速计算出参考图像与变形图像各子区的像素相对位移量，针对轴体扭转时产生离面位移的问题引入曲面映射法对位移... 详细信息

基于单目视觉法，利用数字图像相关法、曲面映射法和扭转位移梯度法对弹性轴静态扭矩进行了测量。采用数字图像相关法准确快速计算出参考图像与变形图像各子区的像素相对位移量，针对轴体扭转时产生离面位移的问题引入曲面映射法对位移量进行补偿，利用扭转位移梯度法计算得到轴体扭矩值，减少了相机标定步骤和材料非均质性带来的误差。进行了曲面映射法补偿扭转位移前后的对比实验和两点差值法与扭转位移梯度法的对比实验，验证了扭矩测量方法的可行性，加入曲面映射法后，扭矩测量系统的满量程相对误差最高减小了0.28%；应用扭转位移梯度法后，系统的满量程相对误差最高减小了2.55%。对不同轴径轴体进行的扭矩测量实验结果表明：对于不同轴径轴体扭矩的测量，满量程相对误差在±1.22%以内。

关键词：扭矩测量弹性轴数字图像相关法曲面映射扭转位移梯度法

基于3D-DIC技术的金属棒材拉伸大应变硬化曲线测量研究

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中国测试 2024年

作者：陈俊甫章陈康平蔡晋辉马丙辉刘亚丕王疆瑛中国计量大学计量测试工程学院中国计量大学材料与化学学院浙江省计量科学研究院

为了精确测量金属棒材单轴拉伸颈缩后大应变范围硬化曲线，采用三维数字图像相关技术（3D-DIC）测量试样颈缩区域几何构型，基于Bridgman模型对颈缩后流动应力进行修正，评估Ludwik、Swift、Hockett-Sherby和Voce模型对硬化曲线的拟合... 详细信息

为了精确测量金属棒材单轴拉伸颈缩后大应变范围硬化曲线，采用三维数字图像相关技术（3D-DIC）测量试样颈缩区域几何构型，基于Bridgman模型对颈缩后流动应力进行修正，评估Ludwik、Swift、Hockett-Sherby和Voce模型对硬化曲线的拟合效果，开展单轴拉伸有限元模拟以验证大应变硬化曲线的可靠性。结果表明：以6061铝合金棒材为例，3D-DIC技术可以精确地获取试样颈缩最小横截面半径a和外轮廓曲率半径R的演化规律，结合Bidgman模型可以有效地获取颈缩后大应变硬化曲线，其应变范围（0～0.41）是常规单轴实验所获取硬化曲线应变范围（0～0.058）的7倍，Hockett-Sherby硬化模型具有最佳的硬化曲线拟合优度，基于该模型的单轴拉伸模拟输出载荷-位移曲线和应变云图与实验测量结果基本一致，证实了3D-DIC技术结合Bridgman模型能够精确地测量金属棒材单轴拉伸颈缩后大应变范围的硬化曲线。

关键词：三维数字图像相关技术单轴拉伸实验颈缩硬化曲线应力修正

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太赫兹成像NLM去噪算法优化研究

中国测试 2024年第1期50卷 18-23页

作者：方灿方波宋志平王震黎雅恬蔡晋辉中国计量大学计量测试工程学院浙江杭州310018 浙江省新华书店集团信息技术有限公司浙江杭州310002 杭州大华仪器制造有限公司浙江杭州311400

太赫兹透射式成像具有对人体无害,对非金属材料有较高的穿透性等特点。但成像图片信噪比较低,因此文章提出一种改进的非局部均值滤波算法,该算法先利用结构张量对图像进行分区处理。对平坦区域进行中值滤波,对非平坦区域采用改进的非局... 详细信息

太赫兹透射式成像具有对人体无害,对非金属材料有较高的穿透性等特点。但成像图片信噪比较低,因此文章提出一种改进的非局部均值滤波算法,该算法先利用结构张量对图像进行分区处理。对平坦区域进行中值滤波,对非平坦区域采用改进的非局部均值滤波算法,该算法引入结构相似指标,图像通用质量指标,特征相似指标的高斯加权距离作为图像相似准则。为探索该算法在太赫兹透射成像图片的效果,文中根据太赫兹探测器类型的不同分为单点、线阵、面阵扫描成像实验,并展开成像研究发现线阵相机中存在坏点导致成像图片存在暗条纹,可利用高斯加权中值的方式消除暗条纹。单点扫描成像和面阵扫描成像由于运动平台移动因素和像元响应不一致性的干扰,成像图片具有噪声。将成像图片分别运用不同的去噪算法进行降噪重建,结果表明,与传统的非局部均值滤波算法相比,改进的非局部均值滤波算法对太赫兹透射成像图像处理后所得的峰值信噪比值有1~9 dB的提升,且和其他传统的去噪算法比较发现改进的非局部均值滤波算法处理后图像的峰值信噪比值也有2~8 dB的提升,去噪效果较好。

关键词：图像去噪太赫兹图像图像质量非局部均值滤波

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柔性超导电路制备工艺技术研究

计量学报 2024年 1-6页

作者：朱承峰李万陈建孙潇莹曾九孙蔡晋辉王振宇李劲劲王雪深中国计量大学计量测试工程学院四川大学物理学院中国计量科学研究院济南量子技术研究院

超导转变边沿探测器是坎德拉单位量子化复现和单能X射线量子计量的核心器件。大规模超导转变边沿探测器阵列探头的信号读出需利用柔性超导电路将信号传输至探头侧面的超导量子干涉器件。柔性超导电路是将超导信号线制备在柔性聚酰亚胺... 详细信息

超导转变边沿探测器是坎德拉单位量子化复现和单能X射线量子计量的核心器件。大规模超导转变边沿探测器阵列探头的信号读出需利用柔性超导电路将信号传输至探头侧面的超导量子干涉器件。柔性超导电路是将超导信号线制备在柔性聚酰亚胺衬底上以实现信号低热导率、无阻传输。以硅片作为临时支撑，电子束蒸发100 nm Cr膜作为剥离牺牲层。非光敏聚酰胺酸旋涂在Cr膜上固化后，通过紫外曝光、溅射薄膜沉积和剥离等工艺制备Nb/Al薄膜传输线结构，利用Cr膜高应力特性将聚酰亚胺薄膜从硅片上剥离，湿法腐蚀Cr膜完成柔性超导电路的制备。测试的40根Nb/Al传输线的超导转变温度Tc为8.91～9.02 K，剩余电阻比rRR为5.83～6.96。温度为8 K时，38根传输线临界电流Ic超过1 mA;温度为4.2 K时，所有样品Ic均超过1 mA，其中有25根传输线Ic超过10 mA，满足超导转变边沿探测器阵列测试需求。

关键词：电学计量超导转变边沿探测器聚酰亚胺柔性超导电路超导转变温度临界电流

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加热不燃烧卷烟抽吸效果模拟研究

计算机仿真 2024年第3期41卷 304-310页

作者：祝冬杰姚燕蔡晋辉刘颖中国计量大学计量测试工程学院浙江杭州310018 河南中烟工业有限责任公司南阳卷烟厂河南南阳473007

为探寻加热不燃烧卷烟逐口抽吸烟碱的释放规律,依据经典导热方程和Arrhenius定律分别确定立了烟支内部的传热传质方程,构建了加热不燃烧卷烟传热传质的数值模拟模型,利用正交设计对实验数据的拟合确定了烟碱传质动力学参数。对模型在加... 详细信息

为探寻加热不燃烧卷烟逐口抽吸烟碱的释放规律,依据经典导热方程和Arrhenius定律分别确定立了烟支内部的传热传质方程,构建了加热不燃烧卷烟传热传质的数值模拟模型,利用正交设计对实验数据的拟合确定了烟碱传质动力学参数。对模型在加拿大抽吸模式下烟支内部温度场分布、烟碱释放和剩余浓度、烟碱逐口抽吸质量进行计算。结果表明,模型能够较好地实现预测计算,烟碱逐口抽吸质量模拟结果与实验结果的均方根误差为0.0121mg;烟芯内部温度变化曲线模拟值与实验值的最大误差百分比为6.1%;烟芯内部温度分布与释放特性严格对应,气体入口处烟碱的释放较差。

关键词：加热不燃烧传热传质正交设计烟碱

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一种冷链温湿度监测系统的设计与实现

电子器件 2024年第2期47卷 570-576页

作者：党耀东蔡晋辉柯海森贾生尧中国计量大学计量测试工程学院浙江杭州310018 杭州国溯计量技术有限公司浙江杭州310018

针对我国冷链温湿度监测过程中存在的自动化程度低、实时性差等问题,设计了一种基于物联网与云平台的实时冷链温湿度监测系统。选用PT1000和AM2120传感器作为系统的信息采集部分,LPC824M芯片进行数据处理,配合无线通信模块BC28芯片和阿... 详细信息

针对我国冷链温湿度监测过程中存在的自动化程度低、实时性差等问题,设计了一种基于物联网与云平台的实时冷链温湿度监测系统。选用PT1000和AM2120传感器作为系统的信息采集部分,LPC824M芯片进行数据处理,配合无线通信模块BC28芯片和阿里云平台实现检测系统与上位机的高速通信。实验结果表明该系统具有低功耗、使用寿命长、运行稳定等特点,可实现对冷链系统中温湿度等数据的实时监测。系统安装方便,成本低廉,能够实时、准确地监测冷链系统环境温湿度变化状态,避免冷链系统因温湿度剧烈变化带来的损失。

关键词：冷链物流温湿度监测物联网云平台