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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

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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偏振可调谐式剪切干涉的大畸变波前实时重构

光学精密工程 2024年第15期32卷 2325-2333页

作者：卞点骆雅婷侯登峰罗哉中国计量大学计量测试与仪器学院浙江杭州310018

为了实现对大畸变波前的实时测量,基于紧凑稳定的剪切干涉结构,提出一种偏振式单帧波前重构方法,有效克服传统横向剪切需要两幅或以上的图像梯度整合缺陷,实时重构大畸变待测样本波前的形貌。以无限共轭模型为理论基础进行仿真分析,对... 详细信息

为了实现对大畸变波前的实时测量,基于紧凑稳定的剪切干涉结构,提出一种偏振式单帧波前重构方法,有效克服传统横向剪切需要两幅或以上的图像梯度整合缺陷,实时重构大畸变待测样本波前的形貌。以无限共轭模型为理论基础进行仿真分析,对生成的大畸变波前样本进行计算重构,验证该优化算法的可行性。在此基础上,搭建双平面镜可调谐剪切干涉共轭结构,结合偏振器件,以分辨率目标靶作为待测对象,对所提算法进行实验验证,实现入射光场波前的实时条纹分离和波前重构。实验结果表明,所提单帧波前法重构样本波面的均方根误差为60 nm,算法运行时间有效提升至0.11 s。所提偏振剪切式光学设计以及单帧波前重构算法,作为一种自干涉剪切方法,无需多幅图像的重建程序,简化横向剪切干涉的实验结构,提高宏微观样本三维形貌的检测效率,在光学定量相干干涉测量领域具有一定的应用潜力。

关键词：剪切干涉波前检测大畸变实时重构偏振调控

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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。

含表面活性剂溶液的雾化特性及对细颗粒物的强化去除效果

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化工进展 2024年第2期43卷 865-871页

作者：顾海林陈斌康郭佳琪冯洁简青山王进卿张光学中国计量大学计量测试工程学院浙江杭州310018

喷雾技术在气体净化、粉尘控制、化学合成等领域应用广泛,其中液滴尺寸控制及提高喷雾均匀性是该技术面临的挑战。为此,本文拟利用表面活性剂对水雾的雾化特性进行调控,以提高喷雾均匀性,并进一步探究其对细颗粒物去除的促进作用。本文... 详细信息

喷雾技术在气体净化、粉尘控制、化学合成等领域应用广泛,其中液滴尺寸控制及提高喷雾均匀性是该技术面临的挑战。为此,本文拟利用表面活性剂对水雾的雾化特性进行调控,以提高喷雾均匀性,并进一步探究其对细颗粒物去除的促进作用。本文采用实验研究,首先对三种不同性质表面活性剂(十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、吐温80)溶液的雾化特性进行了分析,探究了表面活性剂的种类和浓度对于雾化特性的影响。结果表明,与去离子水相比,表面活性剂的加入可以显著提升喷雾的均匀性,喷雾总体粒径减小,并且非离子型表面活性剂吐温80雾化形成的小液滴数量占比最高。当表面活性剂溶液浓度达到临界胶束浓度(CMC)时,三种类型表面活性剂溶液的液滴数达到峰值,以此作为最佳雾化浓度。此外,通过喷雾去除细颗粒物实验表明,含表面活性剂溶液喷雾可以加快细颗粒物去除速率。

关键词：喷雾表面活性剂细颗粒物液滴粒径

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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

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基于多深度相机融合的机械臂抓取系统

计算机集成制造系统 2024年第2期30卷 435-444页

作者：洪诚康杨力江文松罗哉中国计量大学计量测试工程学院浙江杭州310018

针对单深度相机视角下获取的物体深度图像存在噪声干扰、遮挡等问题,使物体点云形状缺失或变形,3D特征存在不稳定性,提出一种多深度相机融合方法。利用多相机标定结果拼接各个相机视角下的点云数据,通过k邻域去噪算法除去点云中的噪声点... 详细信息

针对单深度相机视角下获取的物体深度图像存在噪声干扰、遮挡等问题,使物体点云形状缺失或变形,3D特征存在不稳定性,提出一种多深度相机融合方法。利用多相机标定结果拼接各个相机视角下的点云数据,通过k邻域去噪算法除去点云中的噪声点,再对去噪点云数据进行体素化降采样,使拼接后的点云在空间均匀分布,从而获取完整的物体形状。同时建立了一个端到端的神经网络,通过输入多相机拍摄的RGB-D图像来预测二指平行夹爪的3D位置和3D方向。为优化预测抓取结果,改进了神经网络中对预测结果的鲁棒性评估,提出力螺旋空间场评价方法,提高了4%的成功率。最后将该抓取系统应用于AR5机械臂,实现了91%的抓取成功率。

关键词：机械臂抓取深度学习点云拼接手眼标定

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基于GBDT的气液两相流相分布测量模型

化工进展 2024年第2期43卷 800-807页

作者：曾思睿孔明中国计量大学计量测试工程学院浙江杭州310018

双波长透射法是一种高精度的多相流相分布参数检测方法,为了进一步提高相分布测量的精度,本文提出用梯度提升决策树(GBDT)算法建立相分布测量模型。利用光学仿真,模拟气泡在不同相分布下波长为445nm和635nm的光线在气液两相流中的传播过... 详细信息

双波长透射法是一种高精度的多相流相分布参数检测方法,为了进一步提高相分布测量的精度,本文提出用梯度提升决策树(GBDT)算法建立相分布测量模型。利用光学仿真,模拟气泡在不同相分布下波长为445nm和635nm的光线在气液两相流中的传播过程,采集检测平面的光强分布,分析不同相分布情况下气泡中心位置和气泡半径对光强分布曲线的影响;用GBDT建立测量模型,以光强缺失宽度和缺失偏移为特征参数,建立特征参数与气泡相分布之间的对应数据库,利用数据库对GBDT模型进行训练;用训练好的模型预测气泡的相分布。建立的测量模型对气泡相分布预测的均方误差小于0.0008mm,均方误差减小了33.33%,证明了测量模型更适用于相分布的测量。搭建了实验平台,对竖直上升气泡流相分布参数进行预测,实现了对气泡中心位置运动轨迹的追踪。

关键词：气液两相流气泡上升管相分布梯度提升决策树

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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