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微小液体流量校准技术

化工进展 2024年第2期43卷 579-585页

作者：侯立凯范旭包福兵中国计量大学浙江省流量计量技术研究重点实验室浙江杭州310018 中国计量大学计量测试工程学院浙江杭州310018

微小液体被广泛应用于微反应器中,具有传热传质效率高、高通量、集成化、方便控制等优势,微小液体流量计可以实现对样品的精确控制,但在极低流量下(μL/min乃至nL/min),微小液体流量计存在计量基标准不完善、校准难度大等问题。本文综... 详细信息

微小液体被广泛应用于微反应器中,具有传热传质效率高、高通量、集成化、方便控制等优势,微小液体流量计可以实现对样品的精确控制,但在极低流量下(μL/min乃至nL/min),微小液体流量计存在计量基标准不完善、校准难度大等问题。本文综述了目前在微小液体流量计量领域所采用的几种校准技术,主要包括质量法和体积法,并根据现有的研究给出了这些技术目前所能达到的校准范围和不确定度。分析表明,现有的质量法微小液体流量校准技术在应用于微小液体时仍具有不足,需要进一步研究多种作用机制的影响;体积法微小液体流量校准技术有多种实现方式,虽然目前仍处于探索阶段,但在未来有望成为更具有研究前景的一种方法。最后,结合微小液体流量计量技术的发展和先进测量体系的建设,展望了微小液体流量计量的发展前景。

关键词：微反应器微流体学测量校准技术

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基于信号重采样频移处理的宽带ADCP分层校准方法

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仪器仪表学报 2024年第4期45卷 104-112页

作者：随超楼王敏何龙标杨平郑慧峰中国计量大学计量测试与仪器学院杭州310018 中国计量科学研究院北京100029

针对宽带声学多普勒流速剖面仪(ADCP)现有校准方法无法有效实现流速分层校准的问题,提出基于信号重采样频移处理的声波应答校准方法,通过应答换能器组分别接收ADCP各波束换能器发射信号,经分段重采样、时间窗补偿等处理,产生包含多普勒... 详细信息

针对宽带声学多普勒流速剖面仪(ADCP)现有校准方法无法有效实现流速分层校准的问题,提出基于信号重采样频移处理的声波应答校准方法,通过应答换能器组分别接收ADCP各波束换能器发射信号,经分段重采样、时间窗补偿等处理,产生包含多普勒频移信息的模拟回波信号,实现对宽带ADCP流速分层校准。为更符合真实水体散射情况,基于主动声呐方程建立了回波信号幅度计算模型。搭建了可适用于陆上和水下的宽带ADCP分层快速校准装置,对两个ADCP样机开展了校准实验,流速范围在0.01~10 m/s,测量不确定度优于0.3%v+5 mm/s(v为流速测量值)(k=2),并与水槽拖车法进行了对比验证。

关键词：声波应答法校准信号重采样处理流速分层时间窗补偿不确定度评定

基于小孔径光阑整形的低损耗飞秒光纤光栅制备

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中国激光 2024年第2期51卷 111-117页

作者：张鹏浩武洪波陈爽江文松张力中国航空工业集团有限公司北京长城计量测试技术研究所北京100095 中国计量大学计量测试工程学院浙江杭州310018

针对飞秒激光逐点法制备的光纤布拉格光栅(FBG)损耗较大的问题,提出了一种基于小孔径光阑整形的低损耗飞秒光纤光栅制备方法。首先分析了孔径光阑限制下聚焦高斯光束焦场的能量分布,利用小孔径光阑整形获得了丝状焦场的孔径条件。利用... 详细信息

针对飞秒激光逐点法制备的光纤布拉格光栅(FBG)损耗较大的问题,提出了一种基于小孔径光阑整形的低损耗飞秒光纤光栅制备方法。首先分析了孔径光阑限制下聚焦高斯光束焦场的能量分布,利用小孔径光阑整形获得了丝状焦场的孔径条件。利用小孔径光阑整形的飞秒激光刻写装置制备FBG,在光阑孔径由10 mm逐步降低至1 mm的过程中,光栅条纹形态由圆形过渡到丝状,丝状光栅条纹对入射光的散射更弱、耦合效率更高,使插入损耗由0.90 dB降低至0.11 dB,短波损耗由4.01 dB降低至0.35 dB。受包层模与纤芯模耦合的影响,短波损耗以振荡形式存在,实验验证了涂覆层和低反射率对振荡的抑制作用。

关键词：光栅光纤布拉格光栅飞秒激光小孔径光阑插入损耗短波损耗

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一种基于立体靶标定位的三维重建方法

计量学报 2024年第4期45卷 471-479页

作者：陈媛罗哉杨力江文松中国计量大学计量测试工程学院浙江杭州310018 中国计量大学信息工程学院浙江杭州310018

针对线激光传感器在特征信息匮乏引起的数据拼接误差较大的问题,提出了一种基于立体靶标定位的线激光数据拼接方法。通过双目立体视觉的空间几何约束构建靶标点库,实现立体靶标坐标系与线激光坐标系的位置标定;通过Canny边缘检测、亚像... 详细信息

针对线激光传感器在特征信息匮乏引起的数据拼接误差较大的问题,提出了一种基于立体靶标定位的线激光数据拼接方法。通过双目立体视觉的空间几何约束构建靶标点库,实现立体靶标坐标系与线激光坐标系的位置标定;通过Canny边缘检测、亚像素边缘提取、椭圆拟合等算法对圆形特征点进行识别定位;将采集的局部标志点与靶标点库进行同源点匹配,解算线激光传感器的实时位姿;采用坐标系转换将线激光初始坐标与全局坐标系进行统一,实现点云的三维重建。实验结果表明:靶标标定的平均绝对误差为0.078 mm,测量的标准件拟合平均偏差为0.127 mm,与三坐标测量机(CMM)对比,该方法的测量平均偏差为0.165 mm,与机器人定位拼接和深度相机测量结果对比,搭建的测量系统的平均测量误差和标准偏差较小,可以满足对复杂曲面的多角度实时扫描需求。

关键词：几何量计量三维测量立体靶标双目视觉标志点定位数据拼接误差

新型槽肋结构液冷板性能研究及全CFD模型优化

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低温与超导 2024年第2期52卷 60-67页

作者：朱佳慧王俊博毛佳妮中国计量大学计量测试工程学院杭州310018

为了提升动力电池热管理性能,本文提出了一种以离散、倾斜和交替排列为分布特征的槽肋结构液冷板,其中槽结构用于强化冷却液和内壁面换热,肋结构用于引导流体流动并支撑流道空间。以方形锂离子电池组为研究对象,利用Comsol建立传热流动... 详细信息

为了提升动力电池热管理性能,本文提出了一种以离散、倾斜和交替排列为分布特征的槽肋结构液冷板,其中槽结构用于强化冷却液和内壁面换热,肋结构用于引导流体流动并支撑流道空间。以方形锂离子电池组为研究对象,利用Comsol建立传热流动仿真模型开展数值模拟研究。结果表明,槽结构可使液冷板内部形成纵向旋流提升换热能力,肋结构可有效均衡流量分布提升温度均匀性,相比传统直流道液冷板,新型液冷板的电池组最高温度和接触面温度标准差分别下降了1.04℃和0.4336℃,进出口压差则仅增加7.8 Pa。此外,本文将液冷板内部划分为棋盘式空间,采用全CFD模型结合单目标遗传算法获得槽肋单元在液冷板中的最优分布,相比初始方案,优化后电池组最高温度仅增加了1%,但温度标准差和压差分别下降了33%和9%,具有优异的综合性能。

关键词：动力电池液冷板全CFD模型纵向旋流单目标遗传算法

基于区域分割的枝切与最小二乘法相位解包裹融合算法

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激光杂志 2024年第4期45卷 75-80页

作者：吴旭辉刘娇娇王丙楠刘旭东王进卿中国计量大学计量测试工程学院杭州310018

针对纳米台阶物体的形貌测量要求,设计与搭建了部分相干光离轴像面干涉测量系统。相位解包裹作为干涉测量的关键环节,要求速度快、精度高、适应性强。分析了5种常用相位解包裹算法的特点,并结合纳米台阶的形貌特点提出了一种基于区域分... 详细信息

针对纳米台阶物体的形貌测量要求,设计与搭建了部分相干光离轴像面干涉测量系统。相位解包裹作为干涉测量的关键环节,要求速度快、精度高、适应性强。分析了5种常用相位解包裹算法的特点,并结合纳米台阶的形貌特点提出了一种基于区域分割的融合算法。该算法通过光强度图与枝切线结合求解各分割区域的质量,在高、低质量区域分别用无权最小二乘法与枝切法相位展开,以满足测量实时性与精确性的要求。实验结果表明:所提算法具有较强的抗噪性,其计算耗时仅为枝切法的27.92%,对65.1纳米台阶高度样板测量相对误差仅为1.1%,对残差点具有一定抗干扰性,在纳米台阶形貌测量方面具有一定应用价值。

关键词：相位解包裹纳米台阶部分相干光区域分割

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面向光场火焰辐射的积分采样优化方法

工程热物理学报 2024年第8期45卷 2423-2431页

作者：单良华夏杰孔明牛玉风赵腾飞中国计量大学信息工程学院浙江省电磁波信息技术与计量检测重点实验室杭州310018 中国计量大学计量测试工程学院杭州310018

光线追迹用于建立传感器像素和火焰的映射关系,是火焰光场成像的重要步骤,服务于温度场重建。但目前常用的蒙特卡洛逆向追迹在承载辐射量计算上,存在精度不稳定、耗时长等问题。本文提出在光线传播方程加入透镜参数,测算投影光斑与透镜... 详细信息

光线追迹用于建立传感器像素和火焰的映射关系,是火焰光场成像的重要步骤,服务于温度场重建。但目前常用的蒙特卡洛逆向追迹在承载辐射量计算上,存在精度不稳定、耗时长等问题。本文提出在光线传播方程加入透镜参数,测算投影光斑与透镜的交互关系,表征承载辐射量的积分。该积分追迹方法旨在简化传输模型、确保高精度的辐射量计算。为验证其有效性,使用不同光线密度的逆向追迹与本文方法对温度场采样,生成对应火焰光场图像,将不同采样样本训练的模型在标准数据集下作对比:随采样光线密度提升,重建温度场误差越低,当光线密度达50×50条/像素时,重建平均相对误差为0.275%,追迹过程耗时405.53 s;本文方法重建平均相对误差为0.246%,追迹过程耗时0.3 s。

关键词：光线积分追迹承载辐射光场相机火焰测温

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聚焦超声作用下空化活动演变及其监测方法

应用声学 2024年第4期43卷 791-798页

作者：于亚萍王月兵沈超陈禄丰赵鹏郭晓安佟世琪陶洁中国计量大学计量测试工程学院杭州310018

高强度聚焦超声是实现肿瘤热消融的有效治疗方式。对超声治疗过程中的空化活动进行实时监测,对于保障治疗的安全性和有效性具有重要意义。该研究搭建了聚焦超声作用下仿生物组织体模和离体牛肝组织的被动空化检测和驱动功率监测系统,并... 详细信息

高强度聚焦超声是实现肿瘤热消融的有效治疗方式。对超声治疗过程中的空化活动进行实时监测,对于保障治疗的安全性和有效性具有重要意义。该研究搭建了聚焦超声作用下仿生物组织体模和离体牛肝组织的被动空化检测和驱动功率监测系统,并使用显微镜记录了体模在超声作用过程中气泡和损伤的发展过程,分析了气泡发展过程与空化信号变化的相关性。实验表明:体模在电功率150 W的超声辐照过程中,沸腾气泡产生前未见宽带噪声幅值增加;6 s时体模内产生沸腾气泡,气泡破裂后产生大量空化核并形成空化泡群,宽带噪声幅值开始增长,此后泡群逐渐向换能器方向发展;在泡群停止向换能器端发展后,靠近换能器端的微小气泡逐渐融合产生沸腾气泡,惯性空化强度在沸腾气泡屏蔽下逐渐下降;沸腾泡产生和破灭时,驱动功率和回波信号中的谐波幅值同步出现大幅波动;在离体牛肝组织中,随声强的增加沸腾空化发生时刻逐渐提前。实验结果证明了沸腾气泡的产生及破裂,会促进惯性空化的发生。因此在不同强度的聚焦超声辐照下,可以通过调节辐照时间避免剧烈空化活动发生。

关键词：高强度聚焦超声空化效应被动空化检测驱动功率沸腾空化

基于加权DTW的多特征分级融合动态手势识别

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现代电子技术 2024年第10期47卷 79-85页

作者：陈潘华杭波孔明梁晓瑜中国计量大学计量测试工程学院浙江杭州310018

AR设备以第一视角获取的动态手势往往存在手掌角度偏转问题,各关节点位移轨迹相较正视角度发生变化,现有的手掌关节点位移特征无法有效识别,并且受限于AR设备性能,部分神经网络模型无法取得良好表现。针对该应用场景,提出一种使用多特... 详细信息

AR设备以第一视角获取的动态手势往往存在手掌角度偏转问题,各关节点位移轨迹相较正视角度发生变化,现有的手掌关节点位移特征无法有效识别,并且受限于AR设备性能,部分神经网络模型无法取得良好表现。针对该应用场景,提出一种使用多特征分级融合的手势识别方法。该方法构造位移、长度、角度三个特征对手势进行描述,并进行向量编码与归一化以消除抖动干扰。根据关节点与标准手势的相似度距离,仿照sigmoid函数分配关节点权重,以加权的动态时间规整(DTW)距离进行KNN匹配,并根据最佳的KNN置信度与特征优先级筛选出最可信的特征识别结果。实验结果表明:该方法能有效识别9种存在角度偏转的动态手势;相较于传统的位移特征方法,该方法的平均准确率提高了4%,能有效应对手掌偏转情况下的动态手势识别问题。

关键词：动态手势识别多特征融合 DTW算法关节点位移特征 KNN分类