测量与计量

摘要： 为了对激光测量系统的测量误差3维空间分布进行有效评估,以特定点测量或仿真的大量位置数据为基础,采用孤立森林算法对点云进行了异常数据筛除。基于误差椭球理论,引入粒子群优化算法,针对有效数据建立了最小包络椭球的不确定度模型;采用测量场与单点不确定度的坐标系变换,将不确定度最小包络椭球模型应用于测量场景内不确定度场的空间分布分析;通过单点以及10m量级范围空间场景实测数据的测试,该模型可以高效地筛选有效采样数据,并依据需求进行不同程度的最小包络椭球计算,得到相应的不确定度。结果表明,基于测量位置数据,该模型可以高效准确地描述单点位置的3维不确定度范围,并能够有效地再现测量空间内的不确定度分布,在4.7m的测量距离、94.2%的筛选后有效数据、97.5%的包络比例下,计算获得不确定度范围为三轴长4.95μm,18.39μm和30.53μm的椭球。该最小包络椭球不确定度模型在基于实测的理论模型验证、设备状态与测量场景环境分析,以及测量布局设计等方面具有着重要的价值。

摘要： 为了解决非接触测温系统中常见的成本高昂、系统复杂、实用性差、响应速度慢等问题,采用多光谱测温和快速响应光电探测技术,设计了一套低成本高速多光谱辐射测温系统。利用高速微弱光信号采集模块、高速模数转换芯片、高性能可编程门阵列和同步动态随机存取内存保证了微弱光信号的高速转换、同步采集、大容量缓存,具备纳秒级变化温度场的测量能力。结果表明,测温误差小于±1%,时间分辨率可达到50ns。这一结果对于快速变化温度场的测量是有帮助的。

摘要： 为了解决激光目标回波模拟器输出脉冲激光能量无法现场标定的问题,采用模拟积分原理,通过光电探测组件参数优化设计和积分组件电路结构设计,建立了激光目标回波模拟器能量标定装置,并设计相应实验对标定装置的测量能力进行验证。结果表明,激光目标回波模拟器能量标定装置可实现对脉冲宽度为10ns~100ns脉冲激光能量值的准确测量,其能量测量范围为10fJ~1pJ,包含因子k=2时,测量不确定度为13.8%。该研究可满足激光目标回波模拟器输出脉冲激光能量测量与标定的需求。

摘要： CH_(4)和C_(2)H_(2)是变压器发生故障时两种重要的特征气体。为了实现对变压器中溶解的微量CH_(4)和C_(2)H_(2)气体含量检测的需求,采用激光光声光谱气体检测技术,通过分析CH_(4)和C_(2)H_(2)气体的近红外吸收谱线,选取合适的激光光源并确定激光调制参数;设计并搭建了一套以双激光光源和非共振光声池为核心的光声光谱微量CH_(4)和C_(2)H_(2)气体检测系统,获得了系统对CH_(4)和C_(2)H_(2)气体检测灵敏度和低含量检测误差。结果表明,CH_(4)和C_(2)H_(2)气体分别在体积分数为0~1000×10^(-6)和0~500×10^(-6)的范围内具有良好的线性响应,每10^(-6)体积分数的检测响应度分别为5.8969μV和16.1831μV;在低含量CH_(4)/C_(2)H_(2)混合气体对系统的重复性和精度测试中,CH_(4)气体体积分数为3.00×10^(-6)时的检测最大绝对误差为0.30×10^(-6),C_(2)H_(2)气体体积分数为0.50×10^(-6)时的检测最大绝对误差为0.20×10^(-6)。此研究结果满足测量误差的技术指标要求,实现了对微量CH_(4)和C_(2)H_(2)气体的高灵敏度检测。

摘要： 为了对高度小于100mm的液位进行非接触式测量,采用液位变化改变平面电容边缘电场参量的方法,对平面电容传感器的工作原理进行了理论分析,研究了平面电容传感器的结构参量对其灵敏度、穿透深度的影响,并对传感器结构参量进行了优化,基于平面电容传感器,设计了非接触式低液位检测系统,通过对纯净水、洗洁精溶液和墨汁的实验验证,取得了0mm～100mm范围的液位测量数据.结果表明,该检测系统工作稳定,具有线性输出,重复性误差约为±0.28％,数据修正前的测量误差小于7.8％.这一结果对非接触式较低液位的检测是有帮助的.

摘要： 在大型风电叶片动态摄影测量中,为了对相机的站位进行优化,采用一种变异操作改进型遗传算法作为摄影测量网络优化方法,通过光线束前方交会的误差传递建立测量误差模型,以空间坐标测量误差的标准差为网络优化的目标,同时根据被测风电叶片几何结构和实际环境确定了相应的约束条件进行仿真实验,得到了最优的相机站位.结果表明,在以叶片长度为40m的风机为被测物的仿真实验中,最优站位的空间坐标测量误差标准差为2.7mm;通过对叶片长度为3.5m的风机模型进行实测实验验证,最优站位的相对测量误差为0.009％,最大误差为0.617mm.该研究为风电叶片摄影测量的网络优化提供了参考.

摘要： 为了提高激光超声的激发效率且不对被测表面造成损伤,改变了光源的空间分布,采用脉冲激光环形光源激发超声及有限元方法,应用多物理场耦合软件,对铝板中激发的超声全场波形进行了数值模拟,研究了环形光源中轴线上叠加横波的激发特性随激光参量而变化的规律,并与点光源激发超声进行对比.通过模拟缺陷所导致超声场的变化规律,提出一种环光源双面扫描检测裂纹的方法,验证了利用叠加横波特性进行缺陷检测的可行性和有效性.结果表明,使用环形光源,其光源损耗常在50％以下,可大大提高激发效率,横波传播方向稳定,叠加深度与光环半径有关,而环半宽则会影响叠加横波强度.该研究结果对环形光源激发超声应用于缺陷检测提供了参考.

摘要： 为实现用白光作为谱域光学相干层析成像系统的光源,本文系统阐述了热光源(白光)的特性,并论证了采用宽带光源来提高纵向分辨率的方法,展示了干涉信号的光谱分析法,测得了白光的光谱并由此得到了其自相关函数曲线,从而进行了白光用于OCT技术的相关研究。结果表明白光是能够满足谱域光学相干层析成像技术的测量需求的。

摘要： 为了给热电偶时间常数测试中提供更加准确的阶跃温升信号,优化控制效果,提高热电偶时间常数测量的准确性,采用Tornambe控制器来反馈控制半导体激光器的输出功率,在MATLAB下的Simulink模块中实现整个系统的搭建,并对系统进行同一输入信号下的仿真研究,通过实验来比较2阶Tornambe控制器与比例-积分-微分(PID)控制在系统运行过程中的控制效果.结果表明,采用PID控制器测得CO1-K型热电偶的时间常数为456.2ms,而采用Tornambe控制器测得的热电偶时间常数为284.6ms.2阶Tornambe控制器能够有效缩短热电偶达到平衡温度的时间,且在控制器结构参量整定上也更加简便,具有较强的实用价值.

摘要： 为了对液晶空间光调制器进行高精度的校准,使其满足线性相位调制的应用需求,采用共路外差干涉法测量了液晶空间光调制器的相位调制特性,分析了实验系统的测量原理,取得了液晶空间光调制器相位调制量随输入灰度值变化的实验数据,并进行了线性校准.结果表明,实验中所用的液晶空间光调制器的最大相位调制量为2.55π,利用反插值法对20～240灰度范围内的相位调制曲线进行线性校正后的理论相位调制曲线非常接近理想线性曲线,相位调制曲线与理想线性调制曲线的相关系数可达0.9996;该测量方法可克服传统测量方法对图像处理的依赖性,具有较高的测量精度,相位调制量直接通过锁相放大器就可获得.该研究为基于液晶空间光调制器的高精度波前校正和精密测量提供了参考.

摘要： 本发明涉及一种用于由消耗单元在固定的地理点从获取和/或供应装置中获取或供应的电能/电进行测量和计量的计量及测量点系统。该系统具有一个或者多个位置固定的、与电网相连并且适合用于通过消耗/产生单元获取和/或供应电能/电的获取和/或供应装置，和至少一个能够鉴定身份的位置不固定的功能性单元，其用于对通过消耗/产生单元在一个或者多个位置固定的获取和/或供应装置上传导地通过电导线或电感地获取或供应的电能/电进行测量和计量。为多个获取和/或供应装置分别分配了测量装置，其中，该测量装置适合测量至少一个物理参数，它表征着由相应的获取和/或供应装置传输的电能，并且为至少一个功能性单元分配测量装置，其中，该测量装置适合测量至少一个物理参数，它表征着在相应的获取和/或供应装置和配有位置不固定的功能性单元的消耗/产生单元之间传输的电能。此外还设计了比较元件，它将至少一个在接口侧测得的物理参数与至少一个在获取侧或供应侧测得的物理参数进行比较。本发明同样涉及一种用于位置不固定地对电流进行测量、计量和结算的方法。

摘要： 本发明公开了一种连续计量气体流量计的测量装置，包括一计量筒，计量筒内设置有密封液和浮筒，浮筒的下端开口浸没于密封液中；一管路系统，其伸入计量筒内与浮筒相联通；一平衡组件，其包括滑轮、拉绳和链轮、链条，拉绳一端与浮筒顶部相连，另一端绕过滑轮连接一第一重物；链条一端与浮筒顶部相连，另一端绕过链轮连接一第二重物，第一重物和第二重物的重力之和与浮筒的重力相等，第一重物和第二重物用于平衡浮筒的重力；一温度检测装置，其实时检测浮筒内气体的温度；一压力检测装置，其实时检测浮筒内气体的压力；一实时位移测量装置，其实时测量浮筒在计量筒内的高度。在全量程范围内具有相同的准确度，其结构简单、测量范围宽。

摘要： 一种频率波动时电测量仪表计量误差的测量装置与测量方法，频率波动时电测量仪表计量误差的测量装置，包括控制系统、被测表表位、功率源、标准表、频率控制单元和频率转换单元。该装置用于在信号频率按设定方式波动时准确测量电测量仪表的计量误差，该装置输出的电压电流信号，其频率可按人为设置的方式进行波动，装置的标准表在频率波动的信号条件下能实现完全的同步采样，同时，本发明提出一种基于该测量装置的测量方法，用以测量电压电流信号频率波动时电测量仪表的计量误差。本发明适用测量电压电流信号频率波动时电测量仪表的计量误差。

摘要： 一种坐标测量仪计量器，具有多个中心位于与一虚拟参考面内的参考轴倾斜的至少一条线上的球。计量器设置在坐标测量仪的测量台上。其中一个坐标轴与参考轴相同的正交坐标系设定在虚拟参考面内，测量每个球中心坐标。此后将计量器绕参考轴旋转180度，其中一个坐标轴与参考轴相同的正交坐标系设定在虚拟参考面内。以与上述相同方法测量测量每个球中心坐标。容易并精确测定坐标测量仪的仪器轴平直度的测量误差和仪器轴之间的正交性。

摘要： 本申请的实施例涉及多层重叠计量标靶和互补式重叠计量测量系统。本申请公开了多层重叠计量标靶和互补式重叠计量测量系统。公开了一种用于基于成像的计量的多层重叠标靶。该重叠标靶包含多个标靶结构，该多个标靶结构包括三个或更多个标靶结构，各标靶结构包括一组两个或更多个图案元素，其中所述标靶结构被配置为，一旦所述标靶结构对齐时共享公共对称中心，各标靶结构围绕该公共对称中心对于N度旋转不变，其中N等于或大于180度，其中该两个或更多个图案元素中的每一个具有单独的对称中心，其中各标靶结构的两个或更多个图案元素的每一个围绕该单独对称中心对于M度旋转不变，其中M等于或大于180度。

摘要： 本发明涉及一种用于由消耗单元在固定的地理点从获取和/或供应装置中获取或供应的电能/电进行测量和计量的计量及测量点系统。该系统具有一个或者多个位置固定的、与电网相连并且适合用于通过消耗/产生单元获取和/或供应电能/电的获取和/或供应装置，和至少一个能够鉴定身份的位置不固定的功能性单元，其用于对通过消耗/产生单元在一个或者多个位置固定的获取和/或供应装置上传导地通过电导线或电感地获取或供应的电能/电进行测量和计量。为多个获取和/或供应装置分别分配了测量装置，其中，该测量装置适合测量至少一个物理参数，它表征着由相应的获取和/或供应装置传输的电能，并且为至少一个功能性单元分配测量装置，其中，该测量装置适合测量至少一个物理参数，它表征着在相应的获取和/或供应装置和配有位置不固定的功能性单元的消耗/产生单元之间传输的电能。此外还设计了比较元件，它将至少一个在接口侧测得的物理参数与至少一个在获取侧或供应侧测得的物理参数进行比较。本发明同样涉及一种用于位置不固定地对电流进行测量、计量和结算的方法。

摘要： 本发明公开了一种连续计量气体流量计的测量装置，包括一计量筒，计量筒内设置有密封液和浮筒，浮筒的下端开口浸没于密封液中；一管路系统，其伸入计量筒内与浮筒相联通；一平衡组件，其包括滑轮、拉绳和链轮、链条，拉绳一端与浮筒顶部相连，另一端绕过滑轮连接一第一重物；链条一端与浮筒顶部相连，另一端绕过链轮连接一第二重物，第一重物和第二重物的重力之和与浮筒的重力相等，第一重物和第二重物用于平衡浮筒的重力；一温度检测装置，其实时检测浮筒内气体的温度；一压力检测装置，其实时检测浮筒内气体的压力；一实时位移测量装置，其实时测量浮筒在计量筒内的高度。在全量程范围内具有相同的准确度，其结构简单、测量范围宽。

摘要： 本发明公开了一种连续计量液体流量计的测量装置，包括一计量筒，所述计量筒内设置有浮筒；一管路系统，其与所述计量筒底部相联通；一滑轮组件，其包括滑轮和拉绳，所述拉绳一端与所述浮筒顶部相连，另一端绕过所述滑轮连接一平衡所述浮筒重力的重物；一实时位移测量装置，其实时测量浮筒在所述计量筒内的高度。本发明提供一种连续计量液体流量计的测量装置、测量系统及测量方法，具有检测范围宽、精度高的优点。

摘要： 一种频率波动时电测量仪表计量误差的测量装置与测量方法，频率波动时电测量仪表计量误差的测量装置，包括控制系统、被测表表位、功率源、标准表、频率控制单元和频率转换单元。该装置用于在信号频率按设定方式波动时准确测量电测量仪表的计量误差，该装置输出的电压电流信号，其频率可按人为设置的方式进行波动，装置的标准表在频率波动的信号条件下能实现完全的同步采样，同时，本发明提出一种基于该测量装置的测量方法，用以测量电压电流信号频率波动时电测量仪表的计量误差。本发明适用测量电压电流信号频率波动时电测量仪表的计量误差。

摘要： 一种坐标测量仪计量器,具有多个中心位于与一虚拟参考面内的参考轴倾斜的至少一条线上的球。计量器设置在坐标测量仪的测量台上。其中一个坐标轴与参考轴相同的正交坐标系设定在虚拟参考面内,测量每个球中心坐标。此后将计量器绕参考轴旋转180度,其中一个坐标轴与参考轴相同的正交坐标系设定在虚拟参考面内。以与上述相同方法测量每个球中心坐标。容易并精确测定坐标测量仪的仪器轴平直度的测量误差和仪器轴之间的正交性。