天然气工作级标准装置的能力提升

介绍了国家石油天然气大流量计量站武汉分站工作级标准装置的组成、测量原理、量值溯源方式以及装置校准能力提升的关键措施,并对其不确定度进行评定。重点分析了“绝压+差压测量”的不确定度,实验法评定压缩因子比值的不确定度,以及标准涡轮流量计修正不确定度。利用传递比较法对评定的不确定度进行了验证,结果表明,该标准装置的不确定度为0.13%~0.16%(k=2),可满足开展0.5级及以下天然气流量计的检定要求。     

在片电容测量系统溯源及测量方法研究北大核心CSCD

针对在片电容参数溯源及测量不准确问题,提出一种溯源及测量方法,通过在片形式的直通线将测量结果与成熟的四端对标准电容器的量值联系起来,实现了在片电容参数的溯源。通过定量研究干扰回路对测量结果的影响,对探针系统及测量线缆的影响进行修正,准确测量在片电容值,使得测量数据的准确性可验证,计量级在片电容测量系统测量准确度提高0.08%。     

一种准确可靠的期间核查方法

通过对选定的核查标准的测量,利用被核查标准的最大允许误差和校准证书给出的校准结果及其不确定度,来确定核查测量控制图的“中心线”、上下控制界限和警戒线,利用Excel电子表格绘出这些控制界限,使每次核查测量结果在图中直观准确地反映被核查标准的误差或量值的变化方向和大小。该结果也可作为计量标准稳定性考核的依据。     

高压标准电容器电容量和损耗因数测量不确定度的评定

本文使用高压电容量具和高压电容电桥组成的标准装置,对高压标准电容器进行校准,并分析了电容量和损耗因数校准结果的测量不确定度来源,阐明了评定过程。为相似条件下的高压标准电容器电容量和损耗因数测量不确定度评定提供参考。     

基于静电力的微纳力值计量技术与溯源方法研究

微纳量级的质量等相关物理量的计量是纳米技术发展的重要保证。先进国家计量院相继研究、建立微纳力值标准装置,实现了原子力显微镜中的悬臂梁弹性常数的可溯源标定。目前基于静电力原理的微纳力值标准装置可实现10~(-3)~10~(-6)N的静态力值测量,相对不确定度可控制在1%的量级。基于硅器件加工工艺得到的有源悬臂或无源悬臂可将这一范围的标准力值进行有效的传递。微纳力值在10~(-6)N量级的计量技术拓展了传统力值计量领域,为未来实现更微小的力值标定打下坚实基础。     

渗透配气法痕量苯标准气体的研制

文章对渗透配气法制备的标准气体进行了定值研究,并使用固相微萃取—气相色谱联用法对定值结果进行了验证。讨论了定值的原理与方法,并根据定值结果对测量结果不确定度进行了分析。实验表明,采用渗透配气法可制备出nmol/mol量级的苯标准物质,不确定度为6.4%。定值结果溯源链完整,不确定度来源明确。     

标称值1μm粒度标准物质的研制

为了完善我国粒度测量溯源及传递体系,满足粒度仪检定校准需求,本文中采用分散聚合的方法制备得到了单分散交联聚苯乙烯标准粒子,所得到的标准粒子球形度好、粒径分布标准偏差为1.5%。利用扫描电子显微镜和图像分析系统对其进行了定值研究,结果表明,该粒度标准物质的量值为1.28μm,定值不确定度为0.9%。     

高压环道气体流量标准装置

介绍了中国计量科学研究院2014年建成的高压环道气体流量装置,并对其不确定度进行了分析。高压环道气体流量工作标准装置采用4台涡轮流量计作为标准表,具备2.5MPa、1600m3/h的测量能力。涡轮流量计标准表使用原位校准及“绝压+差压”的压力测量方式。装置的扩展不确定度为0.21%(k=2)。     

自动无扰动系统的微克质量标准研究

微克质量标准对于微小力测量的溯源和高准确度质量比较仪的校准[1]具有重要的作用.我们基于高准确度自动无扰动质量测量系统对50~500μg的微克质量标准开展质量测量的研究,利用分量法对微克质量标准进行高准确度质量测量,测量结果表明自动无扰动质量测量系统的测量标准偏差均能保持在0.15μg以内,微克砝码的测量标准不确定度优于0.2μg,最大的微克质量标准500μg的扩展不确定为0.22μg(k=2),最小的微克质量标准50μg的扩展不确定为0.11μg(k=2).     

微米、纳米颗粒国家标准测量装置的研究

研究的目标是建立一套可溯源至激光波长的微米、纳米颗粒国家标准测餐装置,它用扫描电子显微镜高倍数放大、对准和定位颗粒影像,采用纳米位移扫描工作台和激光干涉仪测量微米、纳米量级的标准颗粒直径,其测量标准不确定度可优于5 nm+5×10~(-3).通过文中测量认证的标准颗粒校准各类不同原理和测量范围的颗粒测量仪器,达到各型颗粒测量仪器的量值准确和统一,并溯源至激光光波波长.     

低噪声触针式表面粗糙度探测系统及测量不确定度分析

为了提升现有触针式表面粗糙度测量仪的计量能力,从降低仪器噪声水平的角度出发,研制了具有低噪声、无阿贝误差特性的触针式表面粗糙度探测系统。该系统采用样品扫描的方式进行接触测量,利用高精度电容传感器对触针的垂直运动进行实时测量,从而表征被测物的真实微观表面,实现了纳米尺度测量下的低噪声水平。系统使用校准触针式表面粗糙度测量仪的标准样板进行Ra测量和不确定度评估,结果表明:对Type C3标准样板测量的扩展不确定度U=2.8nm(k=2)。     

用于芯片电容精确测量的在片开路方法研究

为实现芯片电容参数测量过程中的有效开路,提高在片电容测量的准确性及一致性,针对在片电容开路方法开展了研究工作。通过对标准电容器及开路器原理结构进行分析,结合半导体芯片工艺测试实际需求,设计并制作了在片开路器。在完成在片电容测试系统搭建基础上,分别利用传统悬空开路法和在片开路法对1pF量值的在片电容进行了测量。实验数据显示,同悬空开路法相比,在片开路法电容测量结果的准确性及一致性有显著提升,测量重复性可达0.01%,为芯片电容计量测试工作提供了有效开路手段。     

高转速标准装置研究与建立

研究建立了高转速标准装置,在转速范围30000～100000r/min内,实现了基于直流无刷空心杯微电机和FPGA转速控制的高精度转速的发生,分辨力1r/min,装置校准不确定度1×10-5,k=3。介绍了装置的结构组成和解决的关键技术问题,描述了双闭环控制的策略,给出了校准的实验数据。高转速标准装置是光电转速测量仪和高精度转速表在30000r/min以上量程有效溯源的重要计量标准装置。     

基于重量稀释法的海水盐度测量标准不确定度研究

对基于重量稀释法的海水盐度测量标准进行了全面的不确定度分析研究,特别是对质量与盐度的传递关系,详细分析了过程引入的分量,为完善盐度标准量值溯源及传递体系,提供了技术参考。结果表明,基于重量稀释法配制的标准海水样品在盐度2～35范围内,其最大扩展不确定度与中国一级标准海水相当;并以8400B型实验室盐度计为被测对象,对配制的标准海水样品进行验证,测量结果完全满足盐度标准装置的性能要求。     

X射线环境辐射监测仪器校准方法的研究

环境辐射监测仪表作为微弱放射性监测计量器具,它的量值溯源是一个急需解决的问题。由于环境辐射剂量率低且电离信号微弱,故通常采用大体积电离室或者充压电离室进行测量。依托60~250kV X射线空气比释动能基准电离室,在完成重过滤窄谱X射线辐射质空气比释动能绝对测量的基础上,通过逐级替代法完成大体积环境辐射监测仪器的校准。测量结果不确定度为5.6%(k=2),实现环境水平X射线空气比释动能测量量值溯源,为国内环境辐射监测仪器在低剂量率水平的性能评价提供计量保障。     

微压力标准装置研制

详细介绍了一种液体压力计微压标准装置的研制,采用超声波液位定位技术实现液位准确定位,并采用激光干涉技术实现了液柱高度准确测量,同时对温度控制、位移控制、数据采集处理等分系统设计进行介绍,最后对微压标准装置进行了测量不确定度分析和验证,该标准装置填补国防系统5 kPa以下微压量值传递空白,解决国防系统高准确度微压仪器仪表的溯源问题。     

基于真实交通状况的固定式机动车现场测速标准装置

为了满足机动车测速仪现场检测新方法的需要,研制了基于真实交通流量状态下的固定式机动车现场测速标准装置。介绍了该套现场标准装置的设计思路与设计方案,分析了现场标准装置中所用的现场标准测速仪的工作原理,并对其现场速度测量的不确定度进行评估。不确定度评估结果表明:在20～250km/h速度测量范围内,现场标准测速仪的相对扩展不确定度为0.12%(k=3)。通过2款机动车雷达测速仪样品的大样本现场试验数据,验证了机动车测速仪现场检测新方法的可行性,以及该套现场标准装置在真实交通流量状态下的实际测速性能。     

0.005级压力式水深测量仪器检定装置的测量不确定度评定

通过GUM法和自适应蒙特卡洛法分别对0.005级压力式水深测量仪器检定装置进行测量不确定度评定,并对GUM法进行了验证。结果表明,压力测量模型比较复杂,2种方法均适合用来评定其测量不确定度,并且在标准不确定度有效位数取1位时,GUM法在各个检测点均通过了验证。同时,合理的数值容差取值非常重要,实际测试中,测量结果位数的选取应考虑仪器的测量精度和使用要求,还要考虑标准仪器的标准不确定度的有效位数。     

坐标测量机的溯源方法

由于坐标测量机的通用性,不同的测量任务有不同的测量不确定度,长度测量不确定度可以作为坐标测量机溯源的近似方法,但面向任务的校准则是最终的解决方案。文中还介绍了中国计量科学研究院提出的目前条件下的坐标测量机溯源方案。     

10GΩ在片高值电阻溯源实验

为解决在片高值电阻参数的溯源问题,组建了一套可溯源的在片高值电阻测量系统,并提出针对该系统的量值溯源方案,实现了在片高值电阻到常规同轴形式标准高值电阻的溯源。组件的测量系统通过额外的探针和线缆将同轴形式的标准电阻器接口延伸至探针末端,使用在片直通对接线将对应探针短接,形成同轴-在片-同轴形式的测量回路,从而将在片测量值与同轴端测量值联系起来,同时给出了保守的不确定度评估方法。使用组建的测量系统进行在片高值电阻溯源实验,实验数据显示在10GΩ点的相对扩展不确定度为0.3%(k=2)。