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间隙密封被动活塞式气体流量标准装置量值溯源方法

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计量学报 2024年第5期45卷 692-697页

作者：陈超宋进朱碧玉上海市计量测试技术研究院上海201203

间隙密封被动活塞式气体流量标准装置具有操作简单、测量效率高、无水银密封、易于携带和具有自动温压补偿功能等优点,在气体微小流量测量中广泛使用。被动活塞的上下往复运动对测量管路内的压力会产生波动,直接用流量测量法对间隙密封... 详细信息

间隙密封被动活塞式气体流量标准装置具有操作简单、测量效率高、无水银密封、易于携带和具有自动温压补偿功能等优点,在气体微小流量测量中广泛使用。被动活塞的上下往复运动对测量管路内的压力会产生波动,直接用流量测量法对间隙密封被动活塞式气体流量标准装置进行量值溯源还存在一些困难。针对这一情况,提出了一种利用几何测量法对间隙密封被动活塞式气体流量标准装置进行量值溯源的新方法,对几何测量溯源法进行了不确定度评估,并与国外相关机构进行了比对验证。结果表明,利用几何测量法对间隙密封被动活塞式气体流量标准装置进行溯源的方法是可行的。

关键词：流量测量气体流量标准装置间隙密封被动活塞量值溯源

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空气中双称重法砝码体积测量方法实验研究

计量学报 2024年 1177-1183页

作者：苏祎熊忠琪郑晓兰程丽苑上海市计量测试技术研究院云南省计量测试技术研究院

以质量1 g～5 kg的标准砝码为对象，开展了空气中双称重法和静水力学法砝码体积测量比对实验研究。提出一种辅助砝码盘的砝码体积测量方法，解决了1～5 g小砝码体积测量不能直接加载到秤盘上的问题。利用Monte Carlo法评定了砝码体积测... 详细信息

以质量1 g～5 kg的标准砝码为对象，开展了空气中双称重法和静水力学法砝码体积测量比对实验研究。提出一种辅助砝码盘的砝码体积测量方法，解决了1～5 g小砝码体积测量不能直接加载到秤盘上的问题。利用Monte Carlo法评定了砝码体积测量的不确定度，结果发现双称重法和静水力学法测得的砝码体积及其不确定度一致性很好，砝码标称质量在1 g～1 kg之间时砝码体积相对不确定度随着标称质量增加而减小，质量超过1 kg时相对不确定度随着标称质量增加而增加。

关键词：质量计量砝码体积空气中双称重静水力学 Monte Carlo

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用于高精度准直测量的鱼眼相机标定方法

红外与激光工程 2024年第2期53卷 109-119页

作者：熊琨何旭然王春喜李佳宾杨长浩北京航天计量测试技术研究所北京100076

为了扩展准直测量的应用领域,提高测量范围是最为有效的手段之一,因此用于准直测量的鱼眼相机应运而生。针对准直测量用鱼眼相机标定精度不高的问题,提出了一种基于插值形式的径向粗标定及基于栅格形式的补偿精标定的两步式准直测量用... 详细信息

为了扩展准直测量的应用领域,提高测量范围是最为有效的手段之一,因此用于准直测量的鱼眼相机应运而生。针对准直测量用鱼眼相机标定精度不高的问题,提出了一种基于插值形式的径向粗标定及基于栅格形式的补偿精标定的两步式准直测量用鱼眼相机标定方法。该方法使用插值而并非构建成像模型,能够有效避免模型不准确及参数设置不合理而引入的系统误差,并且可以在一定程度上抑制镜片加工的非对称性及光学系统装调所带来的偏差。区别于图像评价的峰值信噪比(PSNR)以及结构相似性(SSIM)等性能指标,该方法选择的平均重投影误差(MRE)这一指标能够更有效地衡量准直测量使用条件下相机标定结果的优劣。仿真对比实验结果表明该方法在4种虚拟鱼眼相机模型上的标定效果皆优于传统标定方法,与传统的方法相比,标定的不确定度最大能够改善82.63%。样机标定实验结果表明,该方法能够有效标定真实的准直测量用鱼眼相机,在搭建的真实样机上应用该标定方法后,样机的入射矢量解算的不确定度能够提升至角秒级。

关键词：准直测量鱼眼相机标定畸变矫正

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医用放射性废液取样容器尺寸的最优化研究

核技术 2024年第7期47卷 41-47页

作者：陆小军刘佳煜胡崇庆韩刚宋家斑何林锋畅金学上海市计量测试技术研究院上海201203

医用放射性废液中核素放射性活度必须经监测满足相关标准后,该放射性废液方可排放,采用LaBr3(Ce)晶体探测医用放射性废液的核素活度,废液样品体积及其在探测器周围的分布情况直接影响探测效率,为此利用Geant4工具建立LaBr3(Ce)晶体探测... 详细信息

医用放射性废液中核素放射性活度必须经监测满足相关标准后,该放射性废液方可排放,采用LaBr3(Ce)晶体探测医用放射性废液的核素活度,废液样品体积及其在探测器周围的分布情况直接影响探测效率,为此利用Geant4工具建立LaBr3(Ce)晶体探测模型,探索最优马林杯样品盒尺寸参数的变化规律,并在实验室利用?25.4 mm×25.4 mm的LaBr3(Ce)探测器和3D打印光敏树脂样品盒作验证实验。结果显示:单纯增加样品体积不能提高探测效率,随着样品体积增大,探测效率随样品盒环状部分深度方向的变化趋势趋于平缓。研究得到马林杯最优尺寸比例:环状部分深度(h2)和顶部半径(r)分别约为探测器晶体长度和空心腔直径的两倍,顶部半径(r)和样品盒高度(H)之比约为0.5。在最优化尺寸下,全能峰探测效率实验值与模拟结果一致,相对偏差优于2.5%。研究结果将为后续医用放射性废液监测装置在探测器选择、采样容器设计、加工及放射性废液监测量值溯源方法等方面提供重要的技术借鉴。

关键词：医用放射性废液取样容器尺寸最优化 Geant4模拟 LaBr3(Ce)探测器

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基于激光干涉仪同步测量的动态校准装置

计量学报 2024年第3期45卷 349-355页

作者：任瑜胡晓磊郭志敏傅云霞张丰上海市计量测试技术研究院上海201203

为满足时变几何量的瞬时动态测试需求,研制了一种基于激光干涉仪同步测量的动态校准装置。该装置采用直线运动导轨和运动发生器、长度标准器激光干涉仪,以基于GNSS驯服时钟的同步触发器实现同步测量并确保时间准确稳定,并使用动态校准... 详细信息

为满足时变几何量的瞬时动态测试需求,研制了一种基于激光干涉仪同步测量的动态校准装置。该装置采用直线运动导轨和运动发生器、长度标准器激光干涉仪,以基于GNSS驯服时钟的同步触发器实现同步测量并确保时间准确稳定,并使用动态校准软件实现控制一体化。经综合分析激光干涉仪的最大允许误差、直线运动导轨的直线度、环境因素、触发信号间时延及激光干涉仪测量时延等因素,该装置的长度示值的测量不确定度为Q[1.8μm,3×10^(-7)L](k=2)。与同型号激光干涉仪的比对实验和激光跟踪仪瞬时长度测试实验,证明了不确定度评定的合理性以及该装置在瞬时动态准确度测试中的可行性。

关键词：几何量计量动态校准激光干涉仪同步测量大尺寸测量时变几何量

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整流板对气体流量标准装置流场影响的研究

中国测试 2024年

作者：李海洋宋进金愿王灿上海市计量测试技术研究院

气体流量标准装置工作段流场的优劣，会影响天然气流量计的计量检定结果。本文基于数值计算方法分析了整流板的增加，对于气体流量标准装置工作段流场的影响，得出了整流板可以降低标准装置工作段流速标准差与涡旋强度，进而优化流场的... 详细信息

气体流量标准装置工作段流场的优劣，会影响天然气流量计的计量检定结果。本文基于数值计算方法分析了整流板的增加，对于气体流量标准装置工作段流场的影响，得出了整流板可以降低标准装置工作段流速标准差与涡旋强度，进而优化流场的结论。其中80口径带非均匀整流板的流量标准装置相较于无整流板情况，在所有流速点，线流速标准差下降10%～15%；100口径带非均匀整流板的流量标准装置相较于无整流板情况，流场到达充分发展流态的距离缩短20%以上，在高流速点，涡旋强度下降25%。不同类型的整流板对标准装置工作段的优化存在差异，从选定指标看，非均匀整流板的优化效果略好。此外，本文还基于实流实验，分析了流场的优化对不同原理流量计计量检定结果的影响，其中80口径气体超声流量计，使用带非均匀整流板的流量标准装置进行检定，最大流速点下的平均相对示值误差相较于无整流板情况，由0.45%变为0.25%；而同口径气体涡轮流量计无此明显差异；得出了在实际计量检定工作中，基于“线流速”原理的流量计更应该重视整流板在优化气体流量标准装置工作段流场中所起到的关键作用。

关键词：气体流量标准装置整流板流场数值计算计量检定

Si/SiO_(2)多层膜线宽关键参数精细化表征技术研究

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红外与激光工程 2024年第1期53卷 151-161页

作者：褚小要沈瑶琼刘丽琴邹文哲管钰晴郭创为张玉杰梁利杰孔明雷李华中国计量大学计量测试工程学院浙江杭州310018 上海市计量测试技术研究院上海201203 上海在线检测与控制技术重点实验室上海201203

线边缘粗糙度(LER)和线宽粗糙度(LWR)是衡量线宽标准样片质量的重要指标。文中基于自溯源光栅标准物质的自溯源、高精密尺寸结构特性,提出了一种直接溯源型精确校准SEM放大倍率的方法,以实现SEM对线宽标准样片关键参数的测量与表征。利... 详细信息

线边缘粗糙度(LER)和线宽粗糙度(LWR)是衡量线宽标准样片质量的重要指标。文中基于自溯源光栅标准物质的自溯源、高精密尺寸结构特性,提出了一种直接溯源型精确校准SEM放大倍率的方法,以实现SEM对线宽标准样片关键参数的测量与表征。利用校准后的SEM,对利用Si/SiO_(2)多层膜沉积技术制备的线宽名义值为500、200、100 nm样片进行关键参数的测量,采用幅值量化参数的均方根粗糙度RMS描述线边缘粗糙度与线宽粗糙度,并通过图像处理技术确定线边缘位置,对线宽边缘特性进行了精确表征。实验结果表明,名义值为500、200、100 nm对的线宽样片,其实测值分别为459.5、191.0、99.5 nm,σLER分别为2.70、2.35、2.30 nm,σLWR分别为3.90、3.30、2.80 nm,说明了多层膜线宽标准样片线边缘较为平整、线宽变化小、具有良好的均匀性与一致性。基于自溯源标准物质校准SEM的方法缩短了溯源链,提高了SEM的测量精度,实现了线宽及其边缘特性的精确表征,为高精度纳米尺度测量和微电子制造领域提供了计量支持。

关键词：自溯源标准物质 SEM放大倍率线边缘粗糙度线宽粗糙度多层膜线宽

基于矢量衍射理论的光栅干涉仪位移测量误差研究

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红外与激光工程 2024年第2期53卷 90-97页

作者：雷李华张玉杰傅云霞上海市计量测试技术研究院上海201203 上海市在线检测与控制技术重点实验室上海201203

光栅干涉仪位移测量系统作为测量领域中最精密的测量仪器之一,由于在测量过程中光栅的姿态位置无法保证完美装配,使得光栅的光栅矢量方向与运动矢量方向之间出现偏差,导致位移测量结果出现周期性非线性误差。文中针对在光栅干涉仪位移... 详细信息

光栅干涉仪位移测量系统作为测量领域中最精密的测量仪器之一,由于在测量过程中光栅的姿态位置无法保证完美装配,使得光栅的光栅矢量方向与运动矢量方向之间出现偏差,导致位移测量结果出现周期性非线性误差。文中针对在光栅干涉仪位移测量过程中出现的光栅与位移台以及读数头之间的姿态位置误差进行分析,通过分别建立位移坐标系及光栅坐标系,参考惯性导航领域中飞行器姿态表示方法,利用一维光栅的横滚、俯仰和偏航角共同描述一维光栅相对于位移台的装配状态。通过基于矢量衍射理论分析光栅干涉仪位移测量时三个维度的角度偏差量,对可能产生的位移测量误差进行了分析说明。基于广义一维光栅方程,探究出了一个更为普遍的结论,为后续装置的改进提供理论依据,以提高系统的测量精度。

关键词：精密位移测量光栅干涉仪光栅矢量衍射周期性误差

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一种抗磁性材料密度高分辨率测量方法

中国测试 2024年第7期 186-190页

作者：陈超云王灿文慧卿上海市计量测试技术研究院

针对现有抗磁性材料密度测量的磁力悬浮装置存在灵敏度低、分辨率低的问题，提出一种沿着弱磁化方向测量抗磁性材料密度的方法，以减小测量范围的方式来提高装置的分辨率。使用有限元仿真软件在磁化方向θ=0°和90°时对不同磁体间距d... 详细信息

针对现有抗磁性材料密度测量的磁力悬浮装置存在灵敏度低、分辨率低的问题，提出一种沿着弱磁化方向测量抗磁性材料密度的方法，以减小测量范围的方式来提高装置的分辨率。使用有限元仿真软件在磁化方向θ=0°和90°时对不同磁体间距d进行参数化扫描，得到悬浮区间的磁感应强度分布。θ=0°时，呈现磁场梯度大、测量范围大、灵敏度低、分辨率低的特点；θ=90°时，呈现磁场梯度小、测量范围小、灵敏度高、分辨率高的特点。标准玻璃浮子悬浮实验表明：θ=0°时，由于缺乏足够的灵敏度来克服浮子之间的接触、排斥作用，浮子始终呈现聚集状态；θ=90°时，且磁体间距满足d=L（磁体长度）时，分辨率提高到Δρmin=0.02 kg/m3。该装置结构简单，能够区分出材料微小密度差异，适用于低质量、小尺寸、不均匀、不规则抗磁性材料的密度测量，在密度计量领域具有一定的应用前景。

关键词：计量学有限元仿真磁感应强度磁力悬浮密度测量