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基于COMSOL的热电偶检定炉温场性能研究

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计量学报 2024年第6期45卷 842-847页

作者：承磊赵文韬朱俊捷朱东欢聂红庆上海精密计量测试研究所上海201109

热电偶检定炉的温度场性能在廉金属热电偶的校准中产生重要影响,是评价校准准确度的一个重要参量。廉金属热电偶校准规范中提出使用均温块改善检定炉温场性能,为进一步探究均温块对温度场改善的传热原理,针对检定炉内实现温升的主要传... 详细信息

热电偶检定炉的温度场性能在廉金属热电偶的校准中产生重要影响,是评价校准准确度的一个重要参量。廉金属热电偶校准规范中提出使用均温块改善检定炉温场性能,为进一步探究均温块对温度场改善的传热原理,针对检定炉内实现温升的主要传热方式展开理论分析,认为检定炉稳定保温阶段炉膛内传热方式主要为热传导,而采用导热性能良好和体积热容大的合金均温块能有效提高内部导热效率并增强温场稳定性。进一步地,采用数值模拟计算炉膛内部温度场分布,计算结果指出,放置均温块的温度场与不放置的温度场相比,轴向最大温差缩小为原来的1/3,径向最大温差缩小为原来的1/2,与理论分析相吻合,表明放置均温块是优化检定炉温度场的重要手段。

关键词：温度计量热电偶校准温度场性能均温块传热方式热传导数值模拟

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微波宽带超高精度双向时间比对技术研究

仪器仪表学报 2024年第2期45卷 152-159页

作者：王海峰王学运易航张升康葛军北京无线电计量测试研究所北京100854 计量与校准技术重点实验室北京100854

当前微波双向时间比对技术广泛应用于视距区域站间时间同步领域,能够达到纳秒站间时间同步水平,对于时间同步指标更高的应用场景还有待进一步提升。本文利用大带宽扩频信号和载波相位在时间测量性能方面的潜在优异性能,提出了基于宽带... 详细信息

当前微波双向时间比对技术广泛应用于视距区域站间时间同步领域,能够达到纳秒站间时间同步水平,对于时间同步指标更高的应用场景还有待进一步提升。本文利用大带宽扩频信号和载波相位在时间测量性能方面的潜在优异性能,提出了基于宽带信号调制解调技术的微波双向载波相位时间比对方法,设计了原型试验系统,利用氢原子钟和相位微跃计验证了实验室条件下系统的测量不确定度(A类)0.27 ps和分辨力4 ps,达到了预期效果,为后续远距离试验和应用推广奠定了坚实的技术和试验基础。

关键词：双向时间比对宽带信号载波相位。

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基于多波长干涉的瞬态轮廓检测Mirau显微镜

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光子学报 2024年第1期53卷 57-65页

作者：龚玉婷吕鑫刘维孔明中国计量大学计量测试工程学院杭州310018

针对单波长Mirau干涉显微镜存在测量范围小和2π模糊等问题,提出了多波长Mirau偏振干涉显微镜,以实现微观轮廓的大动态范围测量的和表面粗糙度等显微结构的瞬态检测。系统利用R、G、B三个单色LED光源实现多波长干涉;利用彩色偏振相机获... 详细信息

针对单波长Mirau干涉显微镜存在测量范围小和2π模糊等问题,提出了多波长Mirau偏振干涉显微镜,以实现微观轮廓的大动态范围测量的和表面粗糙度等显微结构的瞬态检测。系统利用R、G、B三个单色LED光源实现多波长干涉;利用彩色偏振相机获取瞬态相移干涉条纹图,降低实时瞬态检测中复杂的环境扰动影响;利用线栅偏振片调节条纹对比度,满足不同被测对象的反射率检测要求。为验证系统方案的可行性,经过系统误差补偿校准后测量标称值为1.9939μm的标准微米台阶,结果与标称值的偏差约为5.4 nm。利用该方法与Wyko干涉仪对金刚石车削凸面反射镜表面微观轮廓和表面粗糙度进行测量,表面粗糙度测量结果均方根值偏差为3.7 nm,验证了该系统可实现高精度的大动态范围测量。

关键词：多波长干涉瞬态检测偏振成像 Mirau干涉显微镜误差校正

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共程Tolansky干涉圆环嵌套现象分析

光学学报 2024年第5期44卷 237-244页

作者：欧阳烨锋许子杰张宝武朱玲方振远罗贤欢孙怡中国计量大学计量测试工程学院浙江杭州310018

针对共程Tolansky干涉测量中出现的干涉圆环嵌套问题,基于多光束反射原理建立了分析模型,通过将MATLAB的仿真实验和实体双臂Tolansky干涉系统相结合的方式进行交叉验证,结果显示嵌套环确实是由光束在干涉分光镜和干涉反射镜之间来回反... 详细信息

针对共程Tolansky干涉测量中出现的干涉圆环嵌套问题,基于多光束反射原理建立了分析模型,通过将MATLAB的仿真实验和实体双臂Tolansky干涉系统相结合的方式进行交叉验证,结果显示嵌套环确实是由光束在干涉分光镜和干涉反射镜之间来回反射产生的多光束干涉造成的。由仿真和实验的验证显示可知,通过合理调整干涉分光镜的透射率、反射率和干涉反射镜的反射率可以对嵌套现象进行有效地抑制,为后续利用共程Tolansky干涉进行精密测量提供了理论和实验指导。

关键词：物理光学 Tolansky干涉共程干涉非定域圆环嵌套

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

提出一种基于ADS的相位噪声仿真及优化方法

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现代防御技术 2024年

作者：秦钲超郑文强韩艳菊王巨李国强北京无线电计量测试研究所

针对目前振荡器相位噪声仿真分析方法受限于元件库固有模型，得到的噪声曲线不能够较好的体现元器件非线性特性，无法指导实际设计的问题。本文提出了一种基于非线性模型结合阻抗网络分析的方法，首先确定满足Leeson模型的非线性元件模... 详细信息

针对目前振荡器相位噪声仿真分析方法受限于元件库固有模型，得到的噪声曲线不能够较好的体现元器件非线性特性，无法指导实际设计的问题。本文提出了一种基于非线性模型结合阻抗网络分析的方法，首先确定满足Leeson模型的非线性元件模型，以保证仿真的有效性。其次，对电路进行阻抗网络分析，推导对系统相位噪声产生影响的电路参数，设计使用包含非线性模型的仿真电路，通过先进设计系统（Advanced Design System，ADS）仿真平台验证该方案的有效性。实验结果表明，本文所采用的方法与传统设计方法相比，引入非线性因素，更加贴合实际设计。提出的噪声优化方案可行有效，对实际应用中改善相位噪声指标，提高系统整体性能提供一定的参考。

关键词：相位噪声有载品质因数 Leeson模型非线性模型 ADS仿真阻抗网络

时间戳服务到UTC(NIM)的溯源方法研究

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仪器仪表学报 2024年第2期45卷 176-183页

作者：张宇贾正森龙波王玉琢贵州省计量测试院贵阳550003 中国计量科学研究院北京100029

原子时标国家计量基准UTC(NIM)由中国计量科学研究院维护和保持,溯源至协调世界时(UTC),是统一全国时间频率量值的最高依据。随着信息技术的不断发展,时间戳服务被广泛应用于司法、医疗、金融、电子商务、知识产权等领域。根据我国在贸... 详细信息

原子时标国家计量基准UTC(NIM)由中国计量科学研究院维护和保持,溯源至协调世界时(UTC),是统一全国时间频率量值的最高依据。随着信息技术的不断发展,时间戳服务被广泛应用于司法、医疗、金融、电子商务、知识产权等领域。根据我国在贸易结算、医疗等领域对法制计量的需求,时间戳机构(TSA)提供的时间应溯源至UTC(NIM)以实现国内统一和国际互认。本文提出使用一种校准器对TSA提供的时间进行远程和本地评估。实验结果表明,在局域网进行本地校准时,TSA与UTC(NIM)时间偏差的不确定度(k=2)小于2 ms;在广域网环境下,即使校准器与TSA之间相距超过1000 km,TSA与UTC(NIM)时间偏差的不确定度(k=2)小于713 ms。

关键词：时间戳校准溯源性

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小惯性热电偶动态校准及频域分析

计量学报 2024年第5期45卷 666-670页

作者：赵俭北京长城计量测试技术研究所北京100095

发动机进气温度畸变影响发动机的稳定性,通常使用小惯性热电偶来测量其快速变化的气流温度。为准确全面获取小惯性热电偶的动态特性,提出了一种小惯性热电偶的动态特性校准及评价方法,并阐述了小惯性热电偶动态校准装置的构建、校准试... 详细信息

发动机进气温度畸变影响发动机的稳定性,通常使用小惯性热电偶来测量其快速变化的气流温度。为准确全面获取小惯性热电偶的动态特性,提出了一种小惯性热电偶的动态特性校准及评价方法,并阐述了小惯性热电偶动态校准装置的构建、校准试验以及频域分析。采用脉冲激光器与校准风洞相结合的小惯性热电偶动态校准方法,通过幅频特性和相频特性分析,拓展了小惯性热电偶的动态特性评价方法。用该校准方法对小惯性热电偶进行动态校准,结果A类相对不确定度最大值由7.2%减小到2.4%,可应用于30 ms以下量级快响应温度传感器的动态校准,为发动机进气温度畸变等高频动态温度测量提供技术参考。

关键词：温度计量小惯性热电偶动态校准温度畸变脉冲激光器校准风洞发动机稳定性

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相干布居囚禁振荡与拉曼失谐的关系

物理学报 2024年第2期73卷 167-174页

作者：韩艳晨李昱东李维中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所计量与校准技术重点实验室北京100095

相干布居囚禁(CPT)振荡是一种基于CPT态而产生的瞬态振荡现象,与相干双色光频差和Λ型三能级结构原子基态能级间隔之间的拉曼失谐有关.本文采用锯齿波对微波信号进行频率调制,实现拉曼失谐均匀变化和阶跃变化.并通过建立频率调制速率和... 详细信息

相干布居囚禁(CPT)振荡是一种基于CPT态而产生的瞬态振荡现象,与相干双色光频差和Λ型三能级结构原子基态能级间隔之间的拉曼失谐有关.本文采用锯齿波对微波信号进行频率调制,实现拉曼失谐均匀变化和阶跃变化.并通过建立频率调制速率和拉曼失谐变化速率之间的关系,分析拉曼失谐变化速率和变化方式对CPT振荡的影响.结果表明,当拉曼失谐均匀变化时,激发CPT态原子产生振荡现象需要满足变化速率较快的条件,且激发产生的振荡呈现非谐波振荡行为.当拉曼失谐发生阶跃变化时,激发产生的CPT振荡为阻尼振荡且振荡频率与失谐量相等.利用锯齿波进行微波频率调制,进而实现对拉曼失谐的调制,实现CPT态的完全建立和CPT振荡的完全衰减过程,在弱磁场测量和原子钟领域具有较大的应用潜力.

关键词：相干布居囚禁瞬态振荡拉曼失谐阻尼振荡