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能量天平中砝码真空传递装置设计研究

仪器仪表学报 2024年

作者：张邱白洋曾涛李正坤王健中国计量大学机电工程学院中国计量科学研究院

能量天平是我国自主研制的千克量子化复现装置，千克重新定义后如何实现基于能量天平的质量量值传递就显得尤为重要。然而，能量天平在质量量值传递过程中存在标准砝码暴露于空气环境中影响量值传递准确性的问题。为了解决该问题，基于... 详细信息

能量天平是我国自主研制的千克量子化复现装置，千克重新定义后如何实现基于能量天平的质量量值传递就显得尤为重要。然而，能量天平在质量量值传递过程中存在标准砝码暴露于空气环境中影响量值传递准确性的问题。为了解决该问题，基于能量天平结构特点，设计提出一种组合式砝码传递方案，并研制出对应的砝码真空传递装置，能够实现标准砝码在真空环境下从能量天平传递至真空容器，确保质量量值传递的准确性。然后，根据能量天平悬挂系统建立了传递装置传递准确性模型，并基于该模型得到了砝码传递x、y轴的传递误差分别为0.0116 μm、0.0092 μm，论证了砝码传递过程的准确性。最后通过实验验证了砝码真空传递装置给能量天平引入小于10-9量级的准直误差，不会影响能量天平精密准直状态。

关键词：能量天平质量量值传递标准砝码真空容器

ICP-QQQ-MS分析婴幼儿谷物辅食中镉含量的干扰及其校正

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食品科学 2024年

作者：蔡玮赵博赵少雷陈欢欢李潇逯海韦超北京市计量检测科学研究院中国计量科学研究院化学计量与分析科学研究所

建立了三重串联四极杆电感耦合等离子体质谱法(inductively coupled plasma tandem mass spectrometry， ICP-QQQ-MS)测定婴幼儿谷物辅食样品中镉(cadmium， Cd)含量的方法。研究了单四极杆氦气碰撞模式(SQ-He)、串联四极杆氦气碰撞模式... 详细信息

建立了三重串联四极杆电感耦合等离子体质谱法(inductively coupled plasma tandem mass spectrometry， ICP-QQQ-MS)测定婴幼儿谷物辅食样品中镉(cadmium， Cd)含量的方法。研究了单四极杆氦气碰撞模式(SQ-He)、串联四极杆氦气碰撞模式(QQQ-He)、串联四极杆氧气反应模式(QQQ-O2)三种碰撞/反应模式下质谱测量中存在的各类干扰，并进行逐一分析、消除。结果显示，抗基体、抗氧化物和多原子离子干扰能力均为QQQ-O2＞QQQ-He＞SQ-He，采用QQQ-O2模式联合标准加入法可获得更为准确的干扰消除效果。通过引入干扰校正方程，有效解决由于同量异位素锡(stannum， Sn)干扰导致的Cd同位素丰度比与天然丰度比不一致问题。QQQ-O2模式下同位素稀释质谱法(isotope dilution mass spectrometry method， IDMS)与标准加入法测量Cd的结果等效一致，证明婴幼儿辅食中Cd测量时受到的基体效应和质谱干扰被有效消除。所建方法为使用ICP-QQQ-MS准确测定复杂基体样品中Cd提供重要参考。

关键词：镉三重四极杆电感耦合等离子体质谱质谱干扰同位素稀释质谱法基体效应

基于声光调制器的光学锁相环He-Ne激光稳频方法研究

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红外与激光工程 2024年第3期53卷 93-101页

作者：刘宇森王建波殷聪韩绍坤毕文文俞秋叶邹金澎北京理工大学光电学院北京100081 中国计量科学研究院北京100029 中国计量大学测试工程学院浙江杭州310018

报道了一种基于声光调制器与光学锁相环相结合的高稳定度激光稳频方法,用于提高热稳频He-Ne激光器的频率稳定度和准确度。为了克服全内腔热稳频He-Ne激光精密调谐困难的缺点,发展了基于声光调制器两次移频的频率调谐光路,有效地消除声... 详细信息

报道了一种基于声光调制器与光学锁相环相结合的高稳定度激光稳频方法,用于提高热稳频He-Ne激光器的频率稳定度和准确度。为了克服全内腔热稳频He-Ne激光精密调谐困难的缺点,发展了基于声光调制器两次移频的频率调谐光路,有效地消除声光调制器移频光束路径对衍射角θ的依赖。自行研制了具有高灵敏度与捕获带宽的光学锁相环系统,利用声光调制器的高频率响应特性实现热稳频He-Ne激光高速、准确的锁定。成功实现了热稳频He-Ne激光器偏频锁定至碘稳频HeNe激光器。实验结果表明,环路锁定后拍频频率波动在±0.2 Hz范围内,频率抖动的标准差为0.04。偏置频率为30 MHz时,系统在1 s和1000 s积分时间的相对阿伦方差分别为3.3×10^(-9)和1.4×10^(-12)。系统锁定后,压缩后的拍频线宽小于2 kHz。该研究表明,采用基于声光调制器与光学锁相环相结合的激光稳频方法可以实现亚赫兹级的激光频差控制,通过将热稳频He-Ne激光器偏频锁定至高稳定度的参考激光源可以显著提升其频率稳定度和准确度。

关键词：激光稳频声光调制器光学锁相环偏频锁定

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基于双向流固耦合的介质对加氢机用科氏质量流量计测量性能影响研究

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计量学报 2024年

作者：孙学梁李春辉黄震威谢代梁中国计量大学计量测试与仪器学院中国计量科学研究院

为研究不同介质时加氢机用科氏质量流量计测量性能差异，考虑物性变化对流体域和固体域的共同影响以及模态频率变化，选用基于Helmholtz自由能的真实气体模型，使用水、空气和氢气介质，对口径DN2的加氢机用科氏质量流量计进行双向流固... 详细信息

为研究不同介质时加氢机用科氏质量流量计测量性能差异，考虑物性变化对流体域和固体域的共同影响以及模态频率变化，选用基于Helmholtz自由能的真实气体模型，使用水、空气和氢气介质，对口径DN2的加氢机用科氏质量流量计进行双向流固耦合计算。基于测量管内科氏力变化，就物性差异对流量计测量性能影响进行研究，并对比分析氢气和空气介质下压力变化对流量计性能影响。结果表明：1）不同介质间存在由科氏力变化引起的管路不对称，该不对称性随质量流量增加而减小；小流量时液体时间差偏大较气体更明显。2）压力升高对氢气介质时间差影响小于空气，引起的固体刚度变化对时间差影响小于流体密度。使用气体介质对加氢机用科氏质量流量计标定时应尽量保持标定用气体与工况密度一致，同时应考虑介质间流速差异。

关键词：质量流量计流固耦合介质差异真实气体模型

塑壳断路器可靠性试验电源的光纤校准技术研究

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计量学报 2024年第2期45卷 261-268页

作者：张恒李灵至李传生谭向宇周仿荣蔡慧中国计量大学浙江杭州310018 中国计量科学研究院北京100029 云南电网有限责任公司电力科学研究院云南昆明650214

针对塑壳断路器可靠性试验电流的大幅值、短时、交直流混合等特点以及现场复杂工况对大电流标准传感器的严苛要求,提出了基于光纤电流传感技术的塑壳断路器可靠性试验电源现场校准方法。根据光纤电流传感器的闭环检测原理建立了系统的... 详细信息

针对塑壳断路器可靠性试验电流的大幅值、短时、交直流混合等特点以及现场复杂工况对大电流标准传感器的严苛要求,提出了基于光纤电流传感技术的塑壳断路器可靠性试验电源现场校准方法。根据光纤电流传感器的闭环检测原理建立了系统的动态模型,分析了阶跃响应和频率响应特性,仿真结果表明:通过调节系统的前向增益及滑动滤波器阶数,传感器的上升时间优于9.09μs,-3 dB带宽可达39.91 kHz,证明了光纤电流传感器对塑壳断路器可靠性试验电流的跟踪响应能力。基于等安匝法对光纤电流传感器进行校准,评定了校准结果的不确定度,结果表明:在2.5~60 kA范围内,传感器的直流、工频电流测量准确度优于0.2%。对塑壳断路器可靠性试验电流进行了现场测试,为塑壳断路器可靠性试验电源的现场校准提供了一条技术途径。

关键词：大电流测量塑壳断路器光纤电流传感器现场校准

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砝码磁性测量及不确定度评估分析

计量学报 2024年

作者：黄赛彭程江文松罗哉王健中国计量大学计量测试与仪器学院中国计量科学研究院

针对砝码磁化率和极化强度测量过程中对质量测量结果产生影响的因素进行分析，根据砝码磁化率和极化强度测量原理分析磁性测量不确定度来源，建立测量模型进行评估计算，解决了砝码磁化率和极化强度不确定度评估分析不够完善的问题。测... 详细信息

针对砝码磁化率和极化强度测量过程中对质量测量结果产生影响的因素进行分析，根据砝码磁化率和极化强度测量原理分析磁性测量不确定度来源，建立测量模型进行评估计算，解决了砝码磁化率和极化强度不确定度评估分析不够完善的问题。测量实验结果表明，500 g不锈钢材质砝码的磁化率为2.262×10-4，扩展不确定度为2.695×10-5（k=2），极化强度为1.078×10-2μT，扩展不确定度为2.594×10-3μT（k=2）。经分析发现，砝码磁性测量结果不确定度主要来源于磁化率计永久磁铁的磁矩md和磁场梯度BEz。

关键词：质量测量磁化率极化强度测量不确定度

基于特征工程和GA-BP神经网络的气体超声流量计使用中检验方法的研究

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计量学报 2024年

作者：金宇强李春辉黄震威谢代梁中国计量大学计量测试与仪器学院中国计量科学研究院

气体超声流量计是天然气输气站的关键计量器具，检定法和使用中检验法是判定流量计计量性能的主要方法，基于机器学习的使用中检验方法是解决检定法局限性的有效手段。针对天然气现场应用过程中机器学习算法在模型构建和特征冗余较大，... 详细信息

气体超声流量计是天然气输气站的关键计量器具，检定法和使用中检验法是判定流量计计量性能的主要方法，基于机器学习的使用中检验方法是解决检定法局限性的有效手段。针对天然气现场应用过程中机器学习算法在模型构建和特征冗余较大，部分检定流量点模型表现欠佳的问题，提出了一种基于特征工程和遗传算法优化的BP神经网络方法。特征选择作为特征工程中的关键，通过综合3种不同类别的特征选择算法对超声流量计性能参数进行分析筛选，在保持关键特征参数和模型性能的基础上，减少冗余特征，将初始的17个特征降至9个；同时利用遗传算法对BP模型的泛化能力进行了优化。研究结果表明，经过优化的模型相较于传统模型表现出较为显著的提升，最高预测准确度提升达33%。

关键词：超声流量计使用中检验机器学习特征工程 GA-BP神经网络

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水流速装置比对传递标准的评价方法研究

中国测试 2024年第3期50卷 90-96页

作者：周书恺刘源胡鹤鸣刘铁军谢代梁中国计量大学浙江杭州310018 中国计量科学研究院北京100029

水流速装置是各式流速仪的检定校准装置,为考察各实验室装置量值复现的准确性,可实施装置间的计量比对。拟选用两台测速原理不同的流速仪作传递标准,针对仪器的测量重复性、长期稳定性和安装条件等在传递过程中会对比对结果产生影响的... 详细信息

水流速装置是各式流速仪的检定校准装置,为考察各实验室装置量值复现的准确性,可实施装置间的计量比对。拟选用两台测速原理不同的流速仪作传递标准,针对仪器的测量重复性、长期稳定性和安装条件等在传递过程中会对比对结果产生影响的因素开展实验,并完成测量结果不确定度评定。在规定的考察时间和流速范围内,两台新流速仪做相同流速点测试实验。LS1206B转子式流速仪在测试中测量重复性保持在0.1%以下,稳定性在0.5%范围内,较之于Vector性能表现更好;LS1206B的水力螺距测量不确定度在高流速下更小,其不确定度主要来源有标准装置引入的流速不确定度、测量重复性引入的不确定度和仪器安装偏角引入的不确定度;若实际安装时偏角较大,会严重影响测量结果进而影响比对结果。另一台Vector声学多普勒流速仪在良好的信噪比环境下,重复性和稳定性都在1%以内,其不确定度来源有装置引入的流速不确定度和测量重复性引入的不确定度。

关键词：水流速装置计量比对传递标准不确定度评价

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管径尺寸偏差对超声流量计测量性能影响研究

中国测试 2024年第4期50卷 45-52页

作者：吕承泽李梦娜李春辉谢代梁中国计量大学浙江杭州310018 中国计量科学研究院北京100029

正确的安装是保证气体超声流量计测量准确度的前提。基于高压气体流量标准装置,在有、无管径尺寸偏差的安装条件下,对交叉4声道DN200口径超声流量计实验测量显示,在0.1~2 MPa压力,1.5~12 m/s流速范围内,8 mm安装管道正向尺寸偏差会带来0... 详细信息

正确的安装是保证气体超声流量计测量准确度的前提。基于高压气体流量标准装置,在有、无管径尺寸偏差的安装条件下,对交叉4声道DN200口径超声流量计实验测量显示,在0.1~2 MPa压力,1.5~12 m/s流速范围内,8 mm安装管道正向尺寸偏差会带来0.22%的测量误差。为量化尺寸偏差对超声流量计测量结果的影响,采用数值模拟与实验测量相结合的方法,就不同尺寸偏差,压力及口径对超声流量计测量结果的影响进行系统研究。结果表明,正向尺寸偏差带来的测量误差几乎不受压力影响,负向尺寸偏差带来的测量误差随压力增加呈现从负误差到正误差的转变;尺寸偏差对测量结果影响随超声流量计口径减小而增大,3 mm尺寸偏差对DN50口径的声流量计测量结果影响可达0.20%。

关键词：超声流量计安装管道尺寸偏差数值模拟计量

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