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温度对撞击器内颗粒沉积粒径影响的研究

力学学报 2024年第1期56卷 79-93页

作者：彭慧池辉徐聪尹招琴包福兵凃程旭中国计量大学计量测试工程学院杭州310018 福建省计量科学研究院福州350003

微颗粒的性质几乎与颗粒的粒径紧密相关,为研究气溶胶粒子特性,需获取颗粒粒径分布信息.惯性撞击器是一种基于惯性原理实现大气中不同粒径颗粒沉积分离的装置,在实际使用过程中,经历复杂多变的环境.文章利用拉格朗日多相(LMP)模型对撞... 详细信息

微颗粒的性质几乎与颗粒的粒径紧密相关,为研究气溶胶粒子特性,需获取颗粒粒径分布信息.惯性撞击器是一种基于惯性原理实现大气中不同粒径颗粒沉积分离的装置,在实际使用过程中,经历复杂多变的环境.文章利用拉格朗日多相(LMP)模型对撞击器内的气-固两相流动进行数值模拟,使用有限体积方法(FVM)研究了在绝热和换热两种情况下,气溶胶温度变化(-40℃~60℃)对颗粒沉积率的作用,并分析其对颗粒粒径分离的影响.结果表明:在壁面绝热情况下,随着气溶胶温度的升高,颗粒沉积位置由冲击板中心向边缘发散,颗粒收集效率逐渐降低,颗粒收集数量减少;在气溶胶和壁面换热情况下,随着气溶胶温度的升高,大颗粒沉积位置由冲击板中心向边缘发散,颗粒收集效率降低,小颗粒正好相反.此外,不同气溶胶温度下的颗粒收集效率曲线存在一个交点,交点两侧大小颗粒的收集效率随温度的变化情况相反.通过研究温度对撞击器颗粒收集的影响,可以对颗粒分径结果进行修正,获得更精确的粒径分布.

关键词：惯性撞击器气溶胶温度颗粒沉积颗粒收集效率拉格朗日多相模型

基于信号重采样频移处理的宽带ADCP分层校准方法

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仪器仪表学报 2024年第4期45卷 104-112页

作者：随超楼王敏何龙标杨平郑慧峰中国计量大学计量测试与仪器学院杭州310018 中国计量科学研究院北京100029

针对宽带声学多普勒流速剖面仪(ADCP)现有校准方法无法有效实现流速分层校准的问题,提出基于信号重采样频移处理的声波应答校准方法,通过应答换能器组分别接收ADCP各波束换能器发射信号,经分段重采样、时间窗补偿等处理,产生包含多普勒... 详细信息

针对宽带声学多普勒流速剖面仪(ADCP)现有校准方法无法有效实现流速分层校准的问题,提出基于信号重采样频移处理的声波应答校准方法,通过应答换能器组分别接收ADCP各波束换能器发射信号,经分段重采样、时间窗补偿等处理,产生包含多普勒频移信息的模拟回波信号,实现对宽带ADCP流速分层校准。为更符合真实水体散射情况,基于主动声呐方程建立了回波信号幅度计算模型。搭建了可适用于陆上和水下的宽带ADCP分层快速校准装置,对两个ADCP样机开展了校准实验,流速范围在0.01~10 m/s,测量不确定度优于0.3%v+5 mm/s(v为流速测量值)(k=2),并与水槽拖车法进行了对比验证。

关键词：声波应答法校准信号重采样处理流速分层时间窗补偿不确定度评定

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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

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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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

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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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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

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

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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