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微小角度测量装置不确定度分析及实验研究

实验室研究与探索 2024年第6期43卷 1-6,15页

作者：李蕾沈小燕张旭洋刘畅中国计量大学计量测试与仪器学院杭州310018

为了准确获得基于法布里-珀罗(F-P)标准具的微小角度测量装置的测量精度,采用测量不确定度评定指南法(GUM)和蒙特卡洛法(MCM)分别进行角度测量不确定度研究。建立了GUM不确定度评定模型和MCM不确定度评定数学模型,采用正反转测角差法调... 详细信息

为了准确获得基于法布里-珀罗(F-P)标准具的微小角度测量装置的测量精度,采用测量不确定度评定指南法(GUM)和蒙特卡洛法(MCM)分别进行角度测量不确定度研究。建立了GUM不确定度评定模型和MCM不确定度评定数学模型,采用正反转测角差法调整反射镜初始位置,完成了150″的角度测量重复性实验,获得了不同评定方法下的测量不确定度。评定结果显示,在150″测量范围内,GUM不确定度评定结果为0.0375″,MCM不确定度评定结果为0.0400″,在给定的0.0005″允差范围内,GUM未通过MCM验证,在当前及类似应用场景下应当采用MCM进行不确定度评定。通过正态概率图法对被测角度进行正态分布检验,2种评定方法测量不确定度结果不一致是由被测角度的分布函数偏离正态分布引起的。

关键词：微小角度测量测量不确定度测量不确定度评定指南法蒙特卡洛法法布里-珀罗标准具

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无源无线应变传感器中压电材料接触力学模型研究

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仪器仪表学报 2024年第2期45卷 243-251页

作者：李子帆邹希岳梁晓瑜胡斌中国计量大学计量测试工程学院杭州310018 中国特种设备检测研究院北京100029

针对现有无源无线传感器存在稳定性差,抗干扰能力不强,传输距离过短的问题,提出一种新型无源无线应变传感器。该传感器由两个线圈和一个体声波传感器组成,体声波传感器包括传力结构和石英晶片,其可将被测表面的应变转化为可检测的石英... 详细信息

针对现有无源无线传感器存在稳定性差,抗干扰能力不强,传输距离过短的问题,提出一种新型无源无线应变传感器。该传感器由两个线圈和一个体声波传感器组成,体声波传感器包括传力结构和石英晶片,其可将被测表面的应变转化为可检测的石英谐振频率偏移。首先,建立了半椭圆接触模型,研究接触力、激励电压、接触元件形状对石英的影响,以提高传感器性能;其次,设计了石英加载装置,实现石英表面微力加载研究;最后,搭建了无源无线应变传感系统,传输距离可达5 cm,分辨率约为4.2 Hz/με,应变测量范围为600με,重复性实验显示RSD为5.47%。实验结果表明,该传感系统具有良好性能,在未来将与无人机结合为大型结构应变测量提供有效的解决方案。

关键词：体声波无源无线传感器应变测量接触力学

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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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含重力多相流系统的离散玻尔兹曼建模

工程热物理学报 2024年第1期45卷 135-142页

作者：王霜锷林传栋严微微苏咸利杨立臣孙佳坤孙笑朋中国计量大学计量测试工程学院杭州310018 中山大学中法核工程与技术学院珠海519082

本文提出了适用于含重力多相流系统的离散玻尔兹曼模型(DBM)。该模型基于动理学理论,使用形式统一的离散Boltzmann方程描述多相流的演化过程。在方程右侧,加入相变源项用于描述相变现象,同时引入了外力项,用于描述重力场的影响。该DBM... 详细信息

本文提出了适用于含重力多相流系统的离散玻尔兹曼模型(DBM)。该模型基于动理学理论,使用形式统一的离散Boltzmann方程描述多相流的演化过程。在方程右侧,加入相变源项用于描述相变现象,同时引入了外力项,用于描述重力场的影响。该DBM使用二维33速模型,此速度模型是基于Hermite多项式理论建立的。通过Chapman-Enskog多尺度分析可以证明,该DBM除了能够恢复包含分子间相互作用和外力的Navier-Stokes方程组之外,还具有描述一定热力学非平衡行为的功能。最后,通过四个数值算例(自由落体,气液共存曲线,Sod激波管,气泡融合)验证DBM的正确性。

关键词：多相流相变离散玻尔兹曼方法非平衡效应

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全站仪气象改正公式优化研究

计量学报 2024年第3期45卷 386-394页

作者：刘晓东缪东晶姚燕王长云王德利李连福刘洋蔡晋辉李建双中国计量大学计量测试工程学院浙江杭州310000 中国计量科学研究院北京100029 潍坊市计量测试所山东潍坊261061

为了提高全站仪长距离测距精度,提出一种全站仪气象改正公式的优化方法。对气象改正公式进行了分析,发现存在一定误差和优化的空间。为了降低改正公式引起的残余误差,以最小化残余误差之和为优化目标,将气象公式系数调整转化为最优化问... 详细信息

为了提高全站仪长距离测距精度,提出一种全站仪气象改正公式的优化方法。对气象改正公式进行了分析,发现存在一定误差和优化的空间。为了降低改正公式引起的残余误差,以最小化残余误差之和为优化目标,将气象公式系数调整转化为最优化问题。借助野外长基线上部署的密集环境参数传感器阵列,实时记录全站仪长时间连续测距时的环境参数;利用测距数据构造优化函数,对改正公式系数的不同组合进行优化调整和验证,实验数据分析结果表明:优化后,测距误差均值可减小99.8%,误差的标准偏差减小81.2%。为验证所提出方法的有效性,将优化系数后的改正公式应用于其他测量时间段的测距补偿,结果显示,残余误差也同样得到有效降低,优化幅度达到37%以上。表明气象改正公式系数优化是显著降低野外测距误差的有效方法。

关键词：几何量计量标准基线全站仪长距离测量气象改正公式最优化算法

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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

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激光频率调制干涉光纤测长方法研究

激光杂志 2024年

作者：何泽聪许新科金陈凯刘易中国计量大学计量测试工程学院

光纤长度测量技术在光的传感领域起着至关重要的作用，如何精确地测量光纤长度是该领域的一个研究热点。激光频率调制干涉测量技术拥有高空间分辨率的测量优点，可用于光纤长度测量领域，但是调频非线性会导致频谱展宽，影响测距精度。... 详细信息

光纤长度测量技术在光的传感领域起着至关重要的作用，如何精确地测量光纤长度是该领域的一个研究热点。激光频率调制干涉测量技术拥有高空间分辨率的测量优点，可用于光纤长度测量领域，但是调频非线性会导致频谱展宽，影响测距精度。本文提出一种基于Lomb-Scargle法的光纤测长技术，在对非线性校正的同时可以得到较为准确的测量值，其测量范围不受辅助路光程差限制。作为验证，对1.2m左右长的光纤进行测长实验，可得到此方法的测量绝对误差基本稳定在50μm以内，拥有较高的测量精度。该方法为激光频率调制干涉测量技术的非线性校正提供了一种方法思路。

关键词：激光频率调制干涉光纤长度测量 Lomb-Scargle算法非线性校正

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临近空间高速飞行器光纤压力测量传感器

空天技术 2024年第2期2024卷 135-144页

作者：付政伟李宗昆江毅江宇璇张琦张洁北京振兴计量测试研究所北京理工大学光电学院

开发满足临近空间高速飞行器所用的高精度光纤压力测量传感器，可有效提高高速飞行器飞行高度的测算精度，提高其控制稳定性，为加速高速飞行技术发展提供支持。利用MEMS光纤传感器技术研制了临近空间高速真空压力传感器，对未做封装保... 详细信息

开发满足临近空间高速飞行器所用的高精度光纤压力测量传感器，可有效提高高速飞行器飞行高度的测算精度，提高其控制稳定性，为加速高速飞行技术发展提供支持。利用MEMS光纤传感器技术研制了临近空间高速真空压力传感器，对未做封装保护的裸传感器1#、2#和3#，以及做封装保护的传感器4#和5#分别做了升、降压试验，实现了100～2000 Pa范围内的临近空间真空压力测量。试验结果表明，5支传感器都具有较好的腔长-压力灵敏度和拟合系数。做封装保护的传感器4#、5#与未做封装保护的裸传感器1#、2#、3#具有接近的拟合系数，表明二次封装没有改变传感器的性能。最后，针对现有研究给出总结和建议，对高速飞行器的真空度测量研究具备参考价值和推广意义。

关键词： MEMS光纤传感器真空压力传感器临近空间测试系统高速飞行器高精度光纤压力测量

基于回波模拟法的激光多普勒测速仪示值误差检测方法研究

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仪表技术与传感器 2024年第7期 30-34页

作者：鲁伟俊彭希锋陈爽邓文赖晖蒋荣峰中国工程物理研究院计量测试中心

针对高速激光多普勒测速仪(速度上限超过1 km/s)示值误差检测中参考速度难以获得导致测速仪示值误差无法有效检测的问题,提出采用光学回波模拟法对其进行示值误差检测。通过对测速仪的出射光进行光学移频,以此模拟运动物体的激光多普勒... 详细信息

针对高速激光多普勒测速仪(速度上限超过1 km/s)示值误差检测中参考速度难以获得导致测速仪示值误差无法有效检测的问题,提出采用光学回波模拟法对其进行示值误差检测。通过对测速仪的出射光进行光学移频,以此模拟运动物体的激光多普勒效应,从而解决高速多普勒测速仪检测所需速度源的问题;通过设置波长检测模块与移频量检测模块,获得准确的工作波长与移频频率,进而计算出准确的参考速度信息,保证激光多普勒测速仪示值误差检测的准确性。实验结果表明:基于回波模拟法的激光多普勒测速仪示值误差检测方法,可以实现速度上限高达2.7 km/s的测速仪示值误差的检测,示值误差测量不确定度U_(r)=0.3%(k=2)。实验结果表明基于回波模拟法的激光多普勒测速仪示值误差检测技术具有很好的工程应用前景。

关键词：激光多普勒测速仪回波模拟示值误差检测光学移频