液氢密度调节系统实验研究

建立了一套液氢密度调节装置,并进行了多次低温试验,验证了该装置能够使得液氢密度在50—80 kg/m~3范围变化,具备精确调节液氢密度的能力;并对试验过程中的液氢温度、压力等数据进行了分析,获得了该调节装置和测量系统的不确定度;试验结果表明采用液氢过冷和增压相结合的方式可以对液氢密度进行准确控制,为电容式密度传感器的校准提供所需密度环境,突破了传统的常压单一密度点校准。     

液氢电容式密度传感器结构系数的不确定度评定

本文通过全面分析电容式密度传感器在液氢环境下结构系数的不确定度来源,并依据测量不确定度评定方法,得到了密度传感器结构系数的不确定度,为液氢密度测量结果的准确性提供了重要的评判依据。     

高精度电容式位移传感器校准方法的研究

介绍一种使用激光干涉仪结合单轴精密位移台对电容式位移传感器进行校准的方法。建立了一套高精度电容式位移传感器校准装置,利用单轴精密位移台位移与电压之间的关系产生纳米级的微小位移,同时使用激光干涉仪和待校准电容式位移传感器测量单轴精密位移台的微小位移。该装置可实现电容式位移传感器线性度、测量重复性以及测量分辨率的校准。实验验证了此校准方法的准确性和实用性,对影响校准的主要因素进行了分析,其综合不确定度为2.2 nm。     

线位移传感器校准的一种新装置

在飞机系统综合试验中,线位移传感器的静态特性对保证试验数据的准确性、可靠性起着至关重要的作用.为此,我们研制了一种线位移传感器静态校准装置.本文主要叙述线位移传感器静态校准装置软、硬件组成及工作原理,并对其进行了测量不确定度分析.实践证明,该装置设计科学、合理,能够完全满足校准需求.     

无线压力采集仪校准装置研究

无线压力采集仪使用环境温度与常规测量仪表存在较大差异。为解决无线压力采集仪在不同温度下的压力校准需求,设计了无线压力采集仪校准装置。该装置采用了三段控温的干式恒温炉以及自动压力调节,实现了各温度下的压力自动校准。试验结果表明:该装置功能及测量不确定度满足现有无线压力采集仪的校准对装置的要求,可应用于无线压力采集仪的校准。     

儿童洗胃机校准装置的设计与评价

目的:针对国内儿童洗胃机校准规范以及校准装置方面空缺的状况,研制一种儿童洗胃机校准装置。为保证其校准的可靠性与准确性,需要对装置不确定度进行研究。方法:介绍了装置的工作原理,对校准装置中所使用的传感器设计了相应的实验,并对校准装置进行了整体评价,分析了一些较为重要的不确定度分量和一些可忽略的不确定度分量。结果:根据分析计算得到了标准不确定度和扩展不确定度,压力和流量的扩展不确定度分别为0.52 kPa和0.026 L/min。结论:该装置符合技术指标,能够为以后相关校准规范的出台提供一定的参考。     

智能压力校准装置的开发与应用

通过设计一种智能压力校准装置,利用计算机通过软件对装置进行控制,实现对压力仪表的自动校准。经过反复试验,该装置运行稳定可靠。经评定,该装置的不确定度为0.02%,可开展0.1%精度压力仪表的计量校准工作。     

活塞压力计自动化校准方法研究

利用高精度压力传感器作为原位传递标准,提出了一种活塞压力计校准新方法。对传感器的分辨率和短期稳定性进行了测试,并评估了传感器线性系数对校准结果的影响。对比研究了新方法和传统方法的校准结果,两者的不确定度均约为5×10-6(k=1),且在不确定度范围内是一致的。在新方法的基础上研制了活塞压力计自动化校准装置,实现了压力控制、阀门操作和数据采集等功能的自动化。该自动化装置提高了活塞压力计校准的效率。     

20—80K低温压力传感器校准系统的研制

针对低温压力传感器的精确测量,设计并搭建了一套20-80 K低温压力传感器校准系统,介绍了系统中恒温试验腔的原理、结构及连接方式,验证了恒温试验腔内温度场的均匀分布。恒温试验腔完全浸没在液氢中,通过温度控制系统调节腔内电加热丝功率,来实现对测试环境温度的控制。试验结果表明,该系统结构紧凑,安全可靠性高,性能稳定,测试温区内变温有良好的温度梯度,温控精度在±0.2 K以内,可通过压力标准源对安装在恒温试验腔内的低温压力传感器进行精确校准。     

基于虚拟仪器技术的力锤动态校准系统

力锤在模态试验与静态标定中存在一定的差异。对一种力锤动态校准系统作了介绍。该系统模拟力锤在工程测量时的使用环境,敲击产生脉冲力,与标准动态力传感器比较对力锤进行校准。结合虚拟仪器技术实现了力锤动态校准系统的软硬件设计。评定了该系统的不确定度。     

脉冲大电流校准及溯源技术研究

为解决1~100kA的脉冲大电流校准问题,建立了脉冲大电流校准系统,开展了脉冲大电流校准及溯源技术研究。校准系统由脉冲大电流发生装置、脉冲分流器组、光纤电流传感器、罗氏线圈电流传感器、宽带数据采集系统及测量软件组成;通过该校准系统,可开展脉冲幅度为1~100kA,持续时间为20μs~100ms的脉冲大电流发生/测量系统的校准,开展罗氏线圈传感器、光纤电流传感器等测量器具的校准,校准不确定度优于1%。     

固体式密度天平校准系统的设计与实现

针对目前密度天平仅能在液体模式校准、无法在固体模式校准的情况,研制了一种挂钩式空腔玻璃砝码作为固体密度标准,对密度天平固体测量模式校准,并提出了一种称量式密度天平校准方法。对固体式密度天平的校准实验显示,校准结果的扩展不确定度为0.0016g/cm3(k=2)。     

柔性极板电容式液位传感器的研究和应用

目的 为了解决传统硬质极板电容式液位传感器在曲面容器上性能不佳的问题.方法 从寄生电容的基本原理出发,研发一种可以包覆于圆柱面容器的柔性极板电容式液位传感器,建立液位与电容量间的数学关系,完成相应的软、硬件设计,通过STM32与柔性极板电容式液位传感器之间的I2C通信,实现液位传感器的在线水位检测,完成传感器性能测试实验,包括线性度、重复性、迟滞特性,并提出一种基于该传感器的流量测量方法.结果 该传感器工作稳定,具有良好线性度,重复性误差为2.70％,在有效测量范围的迟滞特性参数都小于1.69％.结论 该柔性极板电容式液位传感器安装使用便捷、与容器外壁贴合度较好,且测量结果不受容器水平横截面积、待测液体成分的限制,可以实时监测连续液位的变化.制作的传感器可以用在直径20 mm和更小的待测容器上,也可用作微小流量测量.     

液体火箭发动机多维力测量装置原位校准技术研究

受试验现场诸多因素的影响,多维力传感器实验室校准系数已不适用于液体火箭发动机试验现场测试使用。针对液体火箭发动机多维力测量装置开展现场原位校准方法研究,对真空环境干扰、管路约束力以及温漂等影响因素进行了分析。结果表明,该方法能有效降低多维力测量装置的不确定度,为多维力测量领域的现场校原位准提供了参考。     

水流环境下温度传感器动态响应测量的不确定度评定

为满足核电快响应温度传感器的复验需要,研制了水流环境下温度传感器动态响应测量装置。分析了测量不确定度的来源,评定了时间常数测量结果的不确定度。通过提出微小时间域内电压示值与时间的线性关系,实现了不确定度由温度向时间参数的传递。对某核级快响应铂热电阻温度传感器的测量结果进行了不确定度评定,其时间常数扩展不确定度U=27ms(k=2)。评定结果表明:示波器光标读取电压和时间的分辨力是不确定度的重要来源,研究结果可为实验测量提供借鉴。     

Development and testing of a new thrust stand for micro-thrust measurement in vacuum conditions

A miniature thrust stand in man-made vacuum environment, based on the principle of leaf spring bending deformation, capable of supporting testing of thrusters having a total mass of up to 300 g and producing thrust levels between 1 μN and 760 μN has been developed and tested. A case-study measurement was conducted for a Colloid Micro-Newton Thruster (CMNT) to investigate the feasibility of the proposed system under vacuum conditions. Displacement of the leaf spring deforming was measured using a linear capacitive displacement sensor (LCDS). An in situ calibration rig allows for steady-state calibration before, during and after thruster operation. To validate this method, extensive thrust measurements were carried out on a colloid thruster that produces μN magnitude level thrust under vacuum conditions. Results show that the measurements were very repeatable, producing results that compare favorably with measured data with an uncertainty of approximately 10%.     

Calibration of Air Thermometers in a Climatic Chamber and Liquid Baths

The paper deals with calibration of digital indication thermometers designed for air temperature measurements. These were calibrated by comparison with a reference thermometer in two different calibration media: in the air when a climatic chamber was used and in a liquid when a calibration bath was used. The main difference between the media was thermal conductivity, which was more than ten times lower in the air. To compare both methods, we calibrated two sets of air thermometers twice. The first set comprised of small temperature loggers with an internal sensor, whereas the second set was a group of temperature probes connected to the measurement unit. The temperature ranges for the loggers were from 0 \(^{\circ }\)C to 40 \(^{\circ }\)C and for the probes from ?20 \(^{\circ }\)C to 60 \(^{\circ }\)C. The results showed that the measured temperature errors were smaller in the bath as well as less scattered. Furthermore, the assigned measurement uncertainty was lower, if calibration was performed in a calibration bath, mostly due to better thermal homogeneity of a liquid compared to the air in a climatic chamber. Calibration shall assure traceability of a measurement equipment in such a way that a calibration procedure simulates an actual use of equipment; otherwise, the corrections and associated measurement uncertainty could be misleading. Therefore, when air thermometers, which are designed to measure a gaseous medium, are calibrated, they should be calibrated under similar conditions as they are used. The paper presents the differences in results of calibration of air thermometers under different calibration conditions.     

线结构光传感器标定不确定度估计

分析了标定样本数据的不确定度对线结构光传感器标定精度的影响,利用矩阵扰动理论和一阶不确定度分析理论,给出线结构光视觉传感器模型中映射矩阵参数不确定度的评估方法,并建立了从标定样本数据不确定度到标定不确定度的传播模型。利用蒙特卡洛统计法进行了仿真验证,结果表明所建立不确定度传播模型的有效性,为线结构光传感器标定精度的评估提供了依据。