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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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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

光频梳精密测量543 nm稳频He-Ne激光波长方法研究

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中国激光 2024年第13期51卷 87-94页

作者：俞秋叶王建波殷聪毕文文雷李华张宝武孔明中国计量大学计量测试工程学院浙江杭州310018 中国计量科学研究院北京100029 上海市计量测试技术研究院上海201203

报道了一种利用光频梳精密测量543 nm He-Ne激光波长的实验方法,该方法采用偏频锁定技术将1086 nm连续分布式反馈光纤激光器锁定至光学频率梳,然后通过非线性光学晶体周期性极化铌酸锂(PPLN)倍频产生高稳定的543 nm连续激光。以倍频产生... 详细信息

报道了一种利用光频梳精密测量543 nm He-Ne激光波长的实验方法,该方法采用偏频锁定技术将1086 nm连续分布式反馈光纤激光器锁定至光学频率梳,然后通过非线性光学晶体周期性极化铌酸锂(PPLN)倍频产生高稳定的543 nm连续激光。以倍频产生的543 nm激光作为参考标准光源,通过光学拍频方式实现被测543 nm热稳频He-Ne激光器波长的精确测量。实验结果表明,分布式反馈光纤激光器与光频梳锁定后3 h内的频率波动极差为0.2 MHz,且能长时间保持可靠的锁定状态。被测543 nm热稳频He-Ne激光器的频率抖动极差为1.3 MHz,标准差为0.2 MHz,1 s和1000 s的频率稳定度分别为2.1×10^(-10)和1.1×10^(-10),波长复现性为0.2 MHz,该方法的测量结果与利用碘稳频543 nm He-Ne激光拍频测量的数据等效。将1086 nm激光与光频梳连接,再通过倍频方式实现低功率543 nm He-Ne稳频激光波长的测量,该方法能够直接实现激光波长测量向时间频率基准的溯源,有效保证了测量结果的准确性。

关键词：测量计量学激光稳频光学频率梳 543 nm He-Ne稳频激光光波长测量偏频锁定

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

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

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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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用于微流控芯片的土壤孔隙结构提取模型研究

地球物理学进展 2024年

作者：傅六午吴一丁梁晓瑜周鸿翔中国计量大学计量测试与仪器学院

由于土壤的不透明性，土壤孔隙内部的流体运动、生态过程难以详尽观察，一直是研究的难点和热点，而近年发展的微流控芯片为孔隙尺度的观察提供了一个可视化的平台.为了将更接近真实的土壤孔隙结构刻画到微流控芯片上，本研究基于蒙特... 详细信息

由于土壤的不透明性，土壤孔隙内部的流体运动、生态过程难以详尽观察，一直是研究的难点和热点，而近年发展的微流控芯片为孔隙尺度的观察提供了一个可视化的平台.为了将更接近真实的土壤孔隙结构刻画到微流控芯片上，本研究基于蒙特卡洛算法和分水岭算法，构建了两种二维土壤孔隙结构提取模型.通过利用格子Boltzmann方法在结构内进行渗流仿真，对结构的渗透率和两相流饱和度进行了分析.研究结果显示，蒙特卡洛算法生成的孔隙结构在孔隙参数和渗透率上更接近真实土壤样品，而分水岭算法生成的孔隙结构则在饱和度上更接近土壤样品.此外，渗透率和饱和度的仿真结果与孔隙参数的多元线性回归分析拟合优度分别为0.96和0.99，模型的水力特性与孔隙参数的关联程度较高，所以本文提出的土壤微流控结构提取方案优于传统圆柱方案，更符合实际的土壤结构特征.

关键词：孔隙结构微流控芯片格子Boltzmann方法渗透率两相流饱和度

继往开来创新发展不断推进计量测试工作再上新台阶

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中国计量 2024年第3期 14-15页

作者：张丽虹上海市计量测试技术研究院

1997年夏天,我从学校毕业到第一个工作单位报到时,曾离计量如此之近,而当我成为计量人,则是在24年之后。我所工作的第一家单位--上海市技术监督情报研究所当时就借住在原上海市计量所所在的浦西长乐路1226号无线电大楼里。在此后的24年... 详细信息

1997年夏天,我从学校毕业到第一个工作单位报到时,曾离计量如此之近,而当我成为计量人,则是在24年之后。我所工作的第一家单位--上海市技术监督情报研究所当时就借住在原上海市计量所所在的浦西长乐路1226号无线电大楼里。在此后的24年中,我历经了标准、质量、法规等工作岗位,也同时目睹了上海市计量测试技术研究院(以下简称“上海市计测院”)从浦西到浦东的搬迁。

关键词：计量所上新台阶工作岗位浦西上海市计量测试技术研究院计量测试工作继往开来