计量与测试

  • 基于几何光学理论的点光源非定域干涉测角分析

    张宝武;许子杰;施江焕;朱玲;方振远;孙怡;罗贤欢;

    目的:点光源非定域干涉的微小角度测量方法因具有非接触、灵敏度高、精确度高等优势而备受重视。为了解决现有原理分析理论的如下不足:1)在阐述平晶两个表面形成一对虚拟点光源的机理方面比较抽象;2)且难以普遍适用于多面型测量装置。方法:以平晶楔角的测量为例,基于几何光学理论,推导了干涉同心圆环的圆心侧移量与楔角之间的关系式,通过可视化研究了所推导关系式与文献关系式之间的差异。结果:除零点外,相同的圆心侧移量情况下,所推导关系式给出的楔角值会小于文献关系式给出的楔角值,即10 mm圆心偏移量对应的楔角偏差为0.027″,1 mm圆心偏移量对应的楔角偏差为0.003″。结论:基于几何光学理论的分析方法不仅能分析平晶独体元器件楔角测量的原理,而且还能分析多面型变体结构测角原理,既能够定量分析圆心侧移量与楔角之间的关系,又能实现干涉同心圆环的仿真,丰富了点光源非定域干涉测角技术。

    2024年01期 v.35;No.113 1-6页 [查看摘要][在线阅读][下载 1025K]
  • 含能材料5 s延滞期爆发点自动测试装置的研制

    卢峭峰;叶魏涛;杨遂军;王志宇;王晓娜;叶树亮;

    目的:针对含能材料爆发点实验过程危险、手动实验一致性较差的问题,本研究根据爆发点测试原理及方法,设计了一种爆发点自动测试装置。方法:以ARM微控制器为核心,采用前馈散热功率补偿的PID算法进行加热炉温度控制,通过自动进样模块、中长距离数据传输模块实现了人机隔离,同时开发了基于LabVIEW的上位机软件,实现了爆发点参数的自动计算。结果:为了验证测试装置的可行性,对3,6-二肼基-1,2,4,5-四嗪进行爆发点测试。实验结果表明,该爆发点测试装置多次重复实验标准差小于0.61 s,具有较高的一致性;爆发点参数为184℃与文献报道基本一致。结论:本爆发点测试仪实现了含能材料爆发点参数准确度的全自动获取,并且在一定程度上保障了实验人员的安全。

    2024年01期 v.35;No.113 7-12+42页 [查看摘要][在线阅读][下载 1334K]
  • 东部某省交通运输领域碳排放影响因素分解与达峰预测

    温丽雅;冯冬焕;黄月红;姚诗汝;戴之希;董文杰;

    目的:省域交通运输是CO_2排放的重要来源之一。为加速实现我国的双碳目标,本文以东部某省为例,研究交通运输领域影响CO_2排放的因素,对碳达峰进行了预测。方法:首先通过LMDI模型确定交通运输领域碳排放的主要影响因素,然后根据灰色模型、Logistic人口预测模型及多元回归模型对交通基本参数进行预测,最后通过情景设定及参数设置,运用LEAP模型分析了2022—2050年不同情景的CO_2排放趋势。结果:经济和人口的发展是该地区交通运输碳排放增长的主要因素;基准情景下CO_2排放量将持续增长,绿色情景、理想情景的CO_2排放量分别在2043年、2039年达到峰值8 219.9万t和4 344.2万t。结论:东部某省交通运输领域应进一步加大减排力度,尽快实现交通碳达峰。上述研究为交通运输领域碳减排政策的制定奠定了理论基础。

    2024年01期 v.35;No.113 13-21页 [查看摘要][在线阅读][下载 1235K]
  • 用于离轴积分腔输出光谱的非对称拟合算法设计

    毛至帅;王坤阳;徐时清;张军杰;王世锋;郭杰;

    目的:研究离轴积分腔光谱技术(OA-ICOS)在实际应用中快速的激光扫描造成吸收谱线非对称,而传统的线型拟合函数无法满足,导致拟合误差大,测量精度低的问题。方法:介绍了一种基于OA-ICOS的非对称拟合算法用于拟合非对称吸收谱线,提升测量精度。该算法从OA-ICOS的原理出发分析导致谱线非对称的原因,并结合Voigt线型函数引入非对称特征,获得含非对称因子的谱线拟合函数。结果:在实验中,分别设置激光扫描频率为50 Hz、150 Hz、300 Hz时,利用Voigt拟合算法得到的吸收峰中心位置偏移量分别为4×10~(-3) cm~(-1)、4.8×10~(-3) cm~(-1)、6.2×10~(-3) cm~(-1),使用非对称拟合算法得到的吸收峰位置偏移仅分别为2.4×10~(-3) cm~(-1)、2.4×10~(-3) cm~(-1)、1.5×10~(-3) cm~(-1)左右。结论:在快速激光扫描频率下,该算法能够更准确地拟合非对称吸收光谱信号,从而提高了拟合精度。

    2024年01期 v.35;No.113 22-27页 [查看摘要][在线阅读][下载 1088K]
  • 化学计量学方法选取对烟草含水率近红外分析准确度的影响

    俞思名;姚燕;刘颖;刘穗君;潘登;蔡晋辉;朱颖颖;

    目的:研究不同化学计量学方法对烟草含水率近红外分析准确度的影响。方法:比较不同预处理方法(平滑、一阶、二阶、标准正态变量(SNV)和多元散射校正(MSC)及其组合)以及不同波长筛选方法(基于水分波段、基于波长区间、基于波长点)对预测模型性能的影响。结果:仅对数据进行SNV、MSC、MSC+一阶、MSC+SNV、SNV+一阶预处理的模型能够使不同程度的相对分析误差RPD提高,而其他方法则不同程度下降;在波长筛选方法方面,使用基于波长区间的方法能够获得较好的优化效果,经过变量筛选得到594个波长,为原波长数的27.26%,且能提高0.133 6的RPD值。结论:不同的计量学方法会对烟草含水率分析准确度产生影响,对于此次数据,应采用MSC预处理方法及基于波长区间筛选方法对数据进行处理。

    2024年01期 v.35;No.113 28-34页 [查看摘要][在线阅读][下载 1119K]
  • 基于改进VMD算法的TDLAS甲烷检测信号降噪研究

    唐奇超;王强;洪志明;谷小红;肖瑶;

    目的:提出一种北方苍鹰优化(NGO)改进变分模态分解(VMD)的降噪算法,以抑制基于可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)的甲烷检测系统中的噪声。方法:首先基于MATLAB仿真了二次谐波信号,随后分别用VMD算法和NGO-VMD算法对二次谐波信号进行降噪,并用信噪比(SNR)、均方根误差(RMSE)和相关性系数(PCC)对两种方法进行性能对比。结果:经NGO-VMD算法重构后的信号信噪比较之原信号提升约2倍,均方根误差减少97%,相关系数高达0.997。结论:所提出的NGO-VMD算法较于传统的VMD算法在各项指标上均有明显优势,提升了TDLAS甲烷检测系统的信噪比。

    2024年01期 v.35;No.113 35-42页 [查看摘要][在线阅读][下载 1268K]
  • 非均匀分布变节流孔直径静压气浮主轴承载能力与稳定性研究

    高翔;李运堂;王鹏峰;廖佳文;马城辉;王冰清;陈源;李孝禄;金杰;章聪;

    目的:研究节流孔分布和直径系数对主轴承载能力和稳定性的影响。方法:提出了非均匀分布变节流孔直径新型静压气浮主轴结构,采用有限差分结合线性小扰动法求解非稳态Reynolds方程计算主轴性能。结果:节流孔分布、节流孔直径系数、偏心率、供气压力和平均气膜厚度对主轴承载能力和稳定性有显著影响;偏心率为0.15、供气压力为0.6 MPa时,新型气浮主轴承载能力提高25%,节流孔直径系数为0.90~0.95时主轴承载能力最大。结论:偏心率越大,节流孔分布对主轴承载能力的影响越显著;相对于传统主轴,节流孔直径系数对新型主轴承载能力影响较小;气浮主轴承载能力随供气压力和偏心率增加而增大,随平均气膜厚度增大而减小;偏心率越小,节流孔非均匀分布提高主轴稳定性越显著,变节流孔直径有利于提高主轴临界涡动比,降低临界惯性力,增强主轴稳定性;增大平均气膜厚度有利于提高主轴稳定性;增加供气压力导致主轴临界惯性力增大,稳定性降低。

    2024年01期 v.35;No.113 43-52页 [查看摘要][在线阅读][下载 1768K]
  • 基于不同宽带非相干光源的甲烷浓度测量研究

    王禹涵;王坤阳;徐时清;张军杰;王世锋;郭杰;

    目的:研究非相干宽带腔增强吸收光谱(IBBCEAS)技术中所应用的不同类型宽带光源的性能差异对系统输出信号的影响。方法:搭建了直径2.54 cm,长30 cm的气池,通入体积分数为99.99%的甲烷气体,分别采用非相干宽带卤素光源和超连续谱光源入射气池,通过光纤准直器耦合出射光进入近红外多模光纤,光纤接入近红外光谱仪测量吸收光谱。结果:两种光源的光学密度谱线对比显示超连续谱光源的光学噪声远大于卤素光源,其主要原因为超连续谱光源内部温度控制欠稳定导致输出功率在频域上出现较大波动造成的基线偏移。结论:相较于卤素光源,超连续谱光源具有光功率高,空间相干性好等诸多优点,但由于温度控制原因所导致的光功率输出不够稳定,导致该光源在IBBCEAS系统中的应用受到一定限制。

    2024年01期 v.35;No.113 53-57+128页 [查看摘要][在线阅读][下载 1085K]

信息科学

  • 面向评分预测的多头图注意力和判别优化网络

    代星月;叶海良;杨冰;曹飞龙;

    目的:为了充分挖掘用户与物品之间复杂的交互行为,构建了多头图注意力和判别优化网络用于评分预测任务。方法:首先,针对每个用户-物品对构建评分子图。然后,使用多头注意力图卷积网络在子图上进行训练,以预测子图上对应的评分。在消息传递过程中,采用注意模块和聚合模块来计算不同邻居对中心节点的重要程度,可以有效地聚合相邻节点的信息,从而获得更准确的用户和物品表示。最后,引入判别模型来优化预测评分,通过与真实评分的对比,使其更加准确地预测用户对物品的评分。结果:在多个数据集上进行对比实验,验证了所构建的模型具有最优的预测效果。结论:多头图注意力和判别优化网络能够有效提高评分预测性能。

    2024年01期 v.35;No.113 58-67页 [查看摘要][在线阅读][下载 1285K]
  • 深度学习在新型冠状病毒诊断中的研究综述

    沈奇;姜万顺;王奕鹏;肖丙刚;

    目的:总结当前主要挑战和可能的发展方向,为未来的新冠病毒诊断研究提供科学的参考依据。方法:系统地分析人工智能技术在新型冠状病毒快速诊断中的研究进展,包括计算机断层扫描图像、胸部X射线图像和聚合酶链式反应数据基础上的人工智能诊断技术,同时深入分析这些工作的特点。结果:人工智能算法在预测、诊断和图像分类方面表现出了巨大的潜力,可以帮助医疗机构缓解医疗资源短缺、提高诊断效率和临床治疗效果。结论:有必要对人工智能算法辅助疾病识别和诊断的医学方法进行进一步研究,以研发出能够满足临床疾病诊断需求的医学人工智能算法。

    2024年01期 v.35;No.113 68-79页 [查看摘要][在线阅读][下载 1150K]
  • 基于区块链和代理重加密的医疗物联网数据安全管理系统

    柏松;王晓勇;胡胜利;

    目的:基于可扩展区块链网络和代理重加密机制,建立医疗IoT数据管理系统,以保障物联网(IoT)智能医疗系统的数据传输安全。方法:将物联网与区块链相结合,通过分布式架构提高远程监测数据的安全性和隐私性。在物联网设备的注册和验证阶段,采用零知识证明(ZKP)方法确保数据的完整性。将代理重加密技术与区块链相结合以存储哈希数据,确保系统的安全性,并通过智能合约的设计实现了访问控制。为实现区块链的可扩展性,使用基于星际文件系统(IPFS)的离线数据库来存储数据。此外,为提高数据存储效率,提出了改进工作量证明(PoW)共识机制。结果:所建立的系统可有效抵御各种类型的攻击。IoT节点数量为40个时,系统总注册时间小于100 s,不同事务数量下的区块创建和访问时间均小于200 s。当事务数量为25个时,所提改进PoW算法的交易挖掘时间为0.001 s,优于原PoW算法的0.002 4 s。结论:基于区块链和代理重加密技术的数据管理系统,能够确保医疗数据的机密性、完整性和隐私性,且效率优于传统的区块链方法,有助于提高IoT背景下医疗数据的安全管理。

    2024年01期 v.35;No.113 80-88页 [查看摘要][在线阅读][下载 1170K]
  • 基于字典学习的星空图像多帧超分辨融合方法

    来金涛;徐睿;

    目的:研究一种针对星空图像的多帧超分辨融合方法。方法:首先通过字典学习构建基于星空样本的高低分辨率自适应学习字典对,对输入低分辨星空图像进行稀疏分解,根据稀疏分解系数和高分辨字典重构得到高分辨率星空图像;然后采用时序多帧融合去噪的方法,对高分辨率星空图像进行噪声消除,融合得到信噪比更高的高分辨率星空图像。结果:根据本文设定的无参考图像信噪比计算公式对超分辨融合效果进行评价,3组实验融合图像相较于基于字典学习的超分辨重建图像信噪比分别提升0.76,0.99,0.38。结论:本文提出的方法能够实现星空图像的多帧超分辨融合,并有效提升融合图像的信噪比。

    2024年01期 v.35;No.113 89-95页 [查看摘要][在线阅读][下载 1178K]
  • 基于SMOTE-GA-AdaBoost模型的新兴技术识别研究

    韩香丽;吴增源;陈亮;何斌;

    目的:针对新兴技术识别中存在的数据不平衡及预测准确率低的问题,优化指标体系,提出结合数据和算法的组合模型。方法:首先,改进传统新兴技术识别指标体系,加入技术前沿性;其次,采用SMOTE过采样技术改善数据类间不平衡,利用遗传算法调参提高AdaBoost算法的分类准确率和收敛速度,组成SMOTE-GA-AdaBoost模型;最后,根据智慧芽平台上的智能网联车专利数据进行实证验证。结果:该模型准确率均值为94.69%,召回率均值为89.75%,F1均值为94.42%,分类性能优于其他模型,且稳定性好。结论:本研究提出的新兴技术识别方法能够有效处理数据不平衡问题,并提高了识别准确率。

    2024年01期 v.35;No.113 96-105页 [查看摘要][在线阅读][下载 1020K]
  • 概率区间值犹豫模糊集多属性群决策模型及其应用

    朱国成;张娟;徐健;

    目的:研究概率区间值犹豫模糊集及应用。方法:将概率区间值犹豫模糊数,用区间值隶属度的中位数、区间值隶属度的清晰度以及概率构成的三维点坐标进行刻画,在此基础上提出了概率区间值犹豫模糊元的相关运算。根据概率区间值犹豫模糊元的相关运算采用熵值法计算属性权重。最后基于TOPSIS思想给出了一个新的贴近度公式,并利用新的贴近度公式对方案排序。结果:建立的概率区间值犹豫模糊集多属性群决策模型可以有效排序方案。结论:将概率区间值犹豫模糊集采用区间值隶属度的中位数、区间值隶属度的清晰度以及概率来表示不仅可行,而且可以用来解决多属性群决策问题。

    2024年01期 v.35;No.113 106-115页 [查看摘要][在线阅读][下载 955K]

光学与电子

  • EI源电离室离子提取性能的数值模拟与优化

    杨青源;黄泽建;赵天琦;金尚忠;方向;

    目的:电子轰击电离源(electron impact ion source, EI)是气相色谱-质谱仪的核心部件之一,优化EI源的离子提取性能是提高仪器灵敏度的一个重要方法。方法:基于带电粒子在电场和磁场中的运动理论,利用离子光学仿真软件SIMION8.2对EI源电离室内的电子能量分布和离子提取性能进行数值模拟。目的是确定最佳的电参数,以提供更好的电子电离和更高的离子提取效率。结果:仿真结果显示,电子孔网格的引入可以优化电子轨迹和离子提取效率。此外,较低的提取透镜电压V_E和大于且接近V_E的推斥极电压V_R有助于实现更窄的电子能量的分布。当V_E和电离室电压V_C之间的电势差较小时,可以实现较高的离子提取效率,这一结论与Ahn等的研究一致。通过引入0.03 T的性能系数PF_T(performance factor, PF)作为参考点,当磁场强度增加到0.06 T时,性能系数提高了约1.67倍。结论:本研究的结果进一步巩固了现有的理论,并为理解和优化EI源提供了新的视角。

    2024年01期 v.35;No.113 116-128页 [查看摘要][在线阅读][下载 3427K]
  • 基于量子行走的彩色多图像加密

    刘升;张雄;赵春柳;

    目的:为了探索量子行走在图像加密中的性能。方法:提出了一种基于量子行走和回转器变换的彩色多图像加密方案。设计基于量子行走的图像加密对应的具体算法流程。通过仿真实验对方案进行有效性分析,并对相关性、直方图、噪声和数据丢失、信息熵以及密钥安全性进行了分析研究。结果:基于量子行走的图像加密方案能够有效进行图像加密,并具有良好的抗噪声性能和安全性。结论:量子行走技术在图像加密方面具有良好的应用能力。

    2024年01期 v.35;No.113 129-136+151页 [查看摘要][在线阅读][下载 2527K]
  • 基于SESAM的掺铥锁模光纤激光器研究

    张子奕;王坤阳;李环环;

    目的:研究基于半导体可饱和吸收镜的大能量被动锁模掺铥光纤激光器的输出特性。方法:利用半导体可饱和吸收镜作为锁模器件,分别采用光纤全反射镜和光纤光栅搭建全光纤结构的被动锁模掺铥光纤激光器。结果:在采用光纤全反镜结构中,在泵浦功率为900 mW时,获得了中心波长为1 945 nm,重复频率为9.80 MHz,单脉冲能量为9.46 nJ的锁模脉冲输出。用光纤光栅替换光纤全反射镜,大大降低了锁模阈值。在泵浦光为210 mW时,获得了中心波长为1941.5 nm的稳定锁模脉冲输出,功率稳定性RMS小于1%。结论:本文所搭建的锁模光纤激光器单脉冲能量可以达到nJ量级且锁模稳定。

    2024年01期 v.35;No.113 137-141+176页 [查看摘要][在线阅读][下载 1157K]
  • 基于背光显示应用的高量子效率窄带绿光荧光粉Mg_(0.388)Al_(2.408)O_4:Mn~(2+)

    李杰;韩明晓;陈书阳;陈兴月;张伊春;邓德刚;

    目的:研究Mg_(0.388)Al_(2.408)O_4:Mn~(2+)荧光粉的发光性能以及在宽色域背光显示领域的应用前景。方法:采用高温固相法合成了Mg_(0.388)Al_(2.408)O_4:Mn~(2+)荧光粉,并对其物相结构、光致发光特性以及热稳定性进行了研究。结果:该荧光粉具有260~510 nm的宽激发带,最强的激发峰在蓝色光谱区,表明Mg_(0.388)Al_(2.408)O_4:Mn~(2+)绿光荧光粉可以被商用蓝光芯片有效激发。在紫外光和蓝光的激发下,样品表现出明亮的绿色发射,其拥有较窄的半高宽(FWHM=40.4 nm),较高的色纯度(75.85%)和量子效率(81.5%),计算得到的Huang-Rhys因子表明样品具有较低的电子-声子耦合强度以及较好的热稳定性。制备的LED器件,色域可达118.2%的NTSC。结论:Mg_(0.388)Al_(2.408)O_4:Mn~(2+)荧光粉在宽色域背光显示领域具有广阔的应用前景。

    2024年01期 v.35;No.113 142-151页 [查看摘要][在线阅读][下载 1720K]

材料与化学

  • 含铈功能离子液体导电水凝胶的制备及应用

    郑柳清;王俊杰;雷若辰;柴文祥;金红晓;葛洪良;王新庆;金顶峰;

    目的:开发制备方法简单、力学性能强和导电性能好的水凝胶。方法:在聚乙烯醇(PVA)水凝胶中掺杂含铈类离子液体,用万能试验机和LCR数字电桥测试其性能。结果:在水凝胶中加入含铈类离子液体后电导率有了显著的提升,但过量的含铈类离子液体会使其力学性能下降。这表明可以通过控制含铈类离子液体的浓度来实现电导率和力学性能之间的平衡。结论:复合水凝胶中含铈类离子液体浓度越高,导电性能越好,适量的铈类离子液体同时也可以提高水凝胶的机械性能。综上所述,0.02 mol的含铈类离子液体与水凝胶以1∶100配制成的复合水凝胶平衡了导电性能和力学性能之间的关系。

    2024年01期 v.35;No.113 152-159页 [查看摘要][在线阅读][下载 2178K]
  • Fe_3O_4纳米颗粒的共沉淀法制备及其性能研究

    徐舒婷;梁燕霞;江莉;陶铸;琚文涛;卫国英;

    目的:开发高效、清洁、经济的磁性纳米颗粒,进一步推动磁絮凝法在污水处理中的应用。方法:采用共沉淀法制备了四氧化三铁(Fe_3O_4)纳米颗粒,研究了n(Fe~(3+))∶n(Fe~(2+))配比及反应温度对颗粒形貌、粒径、结构、表面官能团、Zeta电位等的影响,并测试了样品的磁性能。结果:n(Fe~(3+))∶n(Fe~(2+))配比为1.75∶1,反应温度为50℃时,共沉淀法制备Fe_3O_4纳米颗粒粒径为10~80 nm,晶型稳定,表面基团-OH较多,Zeta电位绝对值小;其饱和磁化强度为67.18 emu·g~(-1),矫顽力为3 242.00 A·m~(-1),剩余磁化强度为4.47 emu·g~(-1)。结论:采用共沉淀法制备获得Fe_3O_4纳米颗粒,可作为优良的磁絮凝材料促进水中的絮凝反应。

    2024年01期 v.35;No.113 160-166页 [查看摘要][在线阅读][下载 1385K]
  • 粗糙表面形态对超疏液材料边界条件影响的研究

    李梦;李轶凡;

    目的:为了减小粗糙表面边界流体阻力,探寻超疏液材料的基本物理机制和边界效应。方法:通过有限元法仿真和原子力显微镜实验研究了不同粗糙表面形态对超疏液材料边界条件的影响。结果:仿真结果表明,当峰谷粗糙度越小,波峰间距越大时,边界滑移长度越大。而在实验研究中,当峰谷粗糙度增加时,边界滑移长度减小,但波峰间距与滑移长度无关。结论:通过改善超疏液材料表面的峰谷粗糙度和波峰间距,可以更有效地降低边界阻力,它强调了在超疏液材料的设计和制造中避免固液界面阻力的重要性。

    2024年01期 v.35;No.113 167-176页 [查看摘要][在线阅读][下载 1594K]
  • 基于硝酸钠联合焙烧改性天然沸石的水体氨氮动态吸附特性研究

    刘文香;李祎;沈毅凡;黄雪霓;付海陆;

    目的:通过硝酸钠浸渍联合焙烧改性天然沸石(NZ),开发出一种氨氮高性能吸附剂,研究改性NZ对水体中氨氮的动态吸附特性及穿透曲线,并与NZ的氨氮动态吸附能力做出对比。方法:考察在不同初始氨氮质量浓度、进水流量和柱深条件下氨氮的去除情况和穿透曲线,运用Thomas模型、Yoon-Nelson模型和BDST模型对吸附过程拟合。结果:当初始氨氮质量浓度为5 mg·L~(-1)、进水流量为20 mL·min~(-1)、柱深为8 cm时,对氨氮的吸附容量达6.81 mg·g~(-1),远大于NZ吸附容量2.18 mg·g~(-1)。结论:硝酸钠联合焙烧改性沸石可提高对氨氮的吸附能力,动态流实验结果为改性沸石实际应用提供了有力指导。

    2024年01期 v.35;No.113 177-184页 [查看摘要][在线阅读][下载 1134K]

  • 《中国计量大学学报》征稿简则

    <正>《中国计量大学学报》是中国计量大学主办的学术理论刊物。本刊以刊登有一定创见性的科学技术研究论文为主,并适当刊登有价值的学科前沿、最新技术发展的综合评述类文章,努力体现“以质量检验检疫为特色,多学科协调发展”的办刊宗旨。《学报》为季刊,每季末出版,国内外公开发行。欢迎您踊跃投稿。

    2024年01期 v.35;No.113 185页 [查看摘要][在线阅读][下载 931K]
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