基于液体静力称量法的玻璃浮计校准结果的不确定度分析

液体静力称量法是近年来在密度计校准中所采用的一种高准确度的测量方法,这种方法通过一套完整的基于静力称量法的密度计校准系统来实现。该系统依据阿基米德浮力原理,采用性能稳定的石英环作为参考标准固体密度,以密度稳定、表面张力低的正十三烷为工作标准液体,通过将浮计主体浸入标准液体至于管待测刻线,然后根据空气中和液体中两次浮计称重测量值,最终计算出当前刻线对应密度点的修正值。本文主要以122#(930)基准浮计的校准为例,对影响该基准浮计测量结果的各种因素作了详细的分析,并对各个分量所引入的不确定度进行了数值计算,最终得出该基准浮计对应密度测量范围校准结果的合成标准不确定度及扩展不确定度,进一步验证了该套校准系统的测量有效性和科学性。     

一种玻璃浮计标尺读数的识别方法

针对玻璃浮计在弯月面处人工读数容易造成读数误差的问题,通过采集玻璃浮计弯月面处的图像信息进行特征提取和模式识别,提出了一种玻璃浮计标尺读数的自动识别方法。以NI Vision机器视觉系统识别不同毛细常数液体中玻璃浮计弯月面处的标尺刻线,并读取密度值。实验结果表明,在密度范围为650~2 000 kg/m~3的不同毛细常数液体中,该方法的识别结果与实际密度值基本一致。     

便携式分压力质谱计校准装置的性能测试研究

文章对新研制的便携式分压力质谱计校准装置的部分性能进行了测试。采用参考电离真空计测量了装置的极限真空度;对于流导值在10^-2 m³/s的圆孔型抽气流导元件,通过精确测量其直径和厚度的尺寸,采用公式计算得到分子流条件下的流导值;对于孔径在微米量级的进气流导元件,采用定容衰减压力的方法通过实验测量确定其流导值;采用同一真空计分别测量抽气流导元件两端的气体压力获得返流比。测试研究结果表明：装置的极限真空度为4.8×10^-7 Pa,抽气流导元件对N2的流导值为1.37×10^-2 m³/s,对N₂的返流比为0.193,两个进气流导元件对N₂的流导值分别为3.81×10^-6 m³/s、4.50×10^-8 m³/s,综合分析可得装置对N₂的校准范围为(4×10^-1～5×10^-6)Pa。     

填充泡沫混凝土铝管组合挂板的吸能性能

为提高金属圆管组合挂板的吸能性能,提出一种填充泡沫混凝土铝管组合挂板。在铝管中分别填充不同密度(300 kg/m³、700 kg/m³、1 100 kg/m³)的泡沫混凝土,并对单根填充泡沫混凝土铝管和填充泡沫混凝土铝管组合挂板在准静态压缩下的变形模式、力学性能和吸能性能进行试验研究。结果表明：与单根空铝管相比,填充300 kg/m³泡沫混凝土会小幅降低填充铝管的吸能性能,随着填充物密度增加至700 kg/m³和1 100 kg/m³,填充铝管的吸能性能大幅提升,能量吸收总量分别提高286%和815%;与单根铝管压缩相比,组合挂板中填充铝管产生的挤压作用会大幅提升空铝管和填充300 kg/m³泡沫混凝土铝管组合挂板的比吸能,分别提升28.6%和68.9%,而降低填充700 kg/m³和1 100 kg/m³泡沫混凝土铝管组合挂板的比吸能,分别降低42.7%和38.1%。因此,考虑组合挂板实际...     

密度刻度器量值传递方法及应用研究

密度刻度器量值传递是通过对密度刻度器的校准,将密度标准井群的量值传递到密度刻度器的活动。文章针对密度刻度器密度值的校准测量及不确定度评定方法结合应用实例进行研究,给出了密度刻度器密度标称值校准的流程图、测量数据分析计算及校准中的注意事项,以提高密度刻度器校准的准确性和时效,促进密度刻度器产品的推广和应用。     

对JJG42-2001《工作玻璃浮计》检定规程的一点建议

本文叙述了使用玻璃浮计测量液体密度时,温度对玻璃浮计示值的影响及检定规程对检定用液体温度的范围规定。     

水下爆炸载荷作用下梯度PVC泡沫夹芯结构的动态响应

采用ANSYS/LS＿DYNA有限元软件对分层梯度PVC泡沫夹芯板在水下爆炸载荷作用下的动态响应进行数值分析。针对表观密度为79 kg/m³,107 kg/m³,134 kg/m³,162 kg/m³,203 kg/m³,252 kg/m³的6种泡沫材料，通过改变不同泡沫芯层的密度实现不同的密度梯度设置，共设计了两类不同密度梯度跨度的构型。选用背板峰值挠度和能量吸收作为结构抗水爆性能评价指标，讨论了不同密度梯度比对结构动态响应的影响，并与均质构型进行了比较。结果表明：与均质构型相比，合理的设置泡沫芯层密度能够有效地提升结构的抗爆性能；芯层的密度梯度设置对大密度梯度(large gradient density, LGD)构型的影响大于小密度梯度(small gradient density, SGD)构型；小密度梯度构型LGD-3具有最小的背板峰值挠度，为设计优质抗水爆性能泡沫夹芯板提供了参考。     

超灵敏度检漏仪校准技术进展

本文综述了国际上超灵敏度检漏仪的校准技术进展。超灵敏度检漏仪是高可靠长寿命真空器件封装的重要检漏工具,当前报道的检漏下限可达10^-16 Pa·m³/s,但检漏结果的正确性是器件可靠性的关键因素。超灵敏度检漏结果正确性主要取决于检漏仪的自身性能和计量校准,对于后者,国际上先后采用标准漏孔、可变漏率的白金丝漏孔及标准气体流量计作为参考标准来提高检漏结果的正确性。采用标准漏孔的方法是使用当前下限仅为10^-11 Pa·m³/s的漏孔作为参考标准,由于漏孔自身的偏差及检漏采用质谱计跨越几个数量级的线性递推方法,在小于10^-14 Pa·m³/s范围的检漏结果偏差可达一个数量级;采用可变漏率的白金丝漏孔作为参考标准,可提供(10^-10～10^-12)Pa·m³/s范围内漏率,与标准漏孔相比对检漏结果的正确性有一定提升;采用近期新研制的宽量程标准气体流量计作为参考标准,可提供下限为10^-16     

温度和毛细常数对玻璃浮计示值的影响

本文叙述了使用玻璃浮计测量液体密度时，温度和毛细常数对玻璃浮计示值的影响及其修正方法。     

温度和毛细常数对玻璃浮计示值的影响

本叙述了使用玻璃浮计测量液体密度时，温度和毛细常数对玻璃浮计示值的影响及其修正方法。     

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)。     

液氧密度标准计量装置的研制

研制的液氧密度标准计量装置主要由液氧容器、专用恒温器、测控系统、质量测量系统、PC机组成.分析和评定了温度测量不准确度,考核了液氧密度计量装置的性能.液氧密度标准计量装置在温度90～100 K、压力0.1～0.6 MPa条件下,其扩展不确定度(K=3)沸点条件下不大于0.3kg/m3,沸点之外不大于0.5 kg/m3.     

电容式密度传感器低密度液氢校准实验研究

设计、搭建了一套可调节密度式多点电容式密度传感器校准装置,并进行了电容式密度传感器低密度液氢的校准试验。实现了对液氢在一定低密度范围内(50—70kg/m3)的调节,突破了传统的常压单一密度点校准技术,实现了液氢多密度点的校准,提高了校准结果的可靠性。对电容式密度传感器校准装置各因素引入的不确定度分量进行了评定,分析得到了该装置的不确定度,试验结果表明采用给液氢增压的方式可以对液氢低密度进行准确控制,该调节装置的不确定度满足电容式密度传感器校准设计要求,并且能够对电容式密度传感器在多种低温流体介质中进行较宽密度范围校准。     

高精度单浮子磁悬浮密度测量系统研制

研制了一套高精度的流体压力-密度-温度(p,ρ,T)测量系统,其适用温度、压力和密度范围分别为90—290 K,0—3 MPa,0—2 000 kg/m3。该系统基于阿基米德原理,采用单浮子磁选耦合力传递方法,实现密度的高精度测量。该系统的温度、压力测量标准不确定度分别为5 mK、250 Pa(1.5 MPa量程)/390 Pa(3 MPa量程),密度测量最大相对标准不确定度为0.1%。用新研制的密度测量系统,对190—276 K温度区间和0—3 MPa压力区间的甲烷气体密度进行了测量,实验结果与REFPROP密度值有较好的一致性,验证了该系统的可靠性。     

采用标准长度的激光多边法坐标测量系统自标定算法

基于多路激光跟踪干涉仪测长的坐标测量系统在大尺寸测量领域具有显著的优越性,准确标定系统参数是实现高精度坐标测量的关键。为了克服传统自标定方法的缺点,提出了一种采用标准长度的改进自标定算法。该算法首先在稳定的基座上设置固定点,在X、Y、Z方向分别产生用激光干涉法精确测得的标准长度,然后将标准长度用于构造自标定的优化函数。通过提高相应优化函数的权重,进一步提高坐标测量精度。通过仿真实验证明了该算法的可行性。采用独立的激光干涉仪验证系统在大尺寸范围内的测量精度,当测量点分布在距系统坐标系原点［7.0 m,8.3 m］区间内,两组实验误差均分布在［-9.5 μm,4.6 μm］区间内,结果表明所提出自标定算法可显著提高大尺寸空间坐标测量精度。     

一种立式磁致伸缩液位计校准装置的研制

作为一种高精度液位测量装置,磁致伸缩液位计应用日渐广泛。针对现有磁致伸缩液位计校准装置存在的操作复杂、设备占地面积大、精度相对较低等问题,设计了一种立式磁致伸缩液位计校准装置,采用高精密光栅尺作为测量标准,应用机械定位方法实现液位计的快速装调,采用竖直导轨系统自动实现浮子的上下定点移动,通过专用控制软件实现液位计的自动精确测量。对该装置进行测量不确定度评定,证明其具有很好的准确性与可靠性,可有效满足紧凑空间下测量范围为0~2 m的磁致伸缩液位计的校准需求,具有技术推广价值。     

检定介质制备与静力称重法容量测量不确定度研究

采用微滤反渗透电去离子法制备超纯水代替自来水做为容量计量的检定介质。测量水的氢氧同位素丰度、温度梯度和大气环境参数,进行纯水密度计算的同位素丰度、压缩修正及溶解空气修正。水样检测结果表明,所制水符合GB/T 11446.1 EW-I水标准。水密度测量的标准不确定度减小到7×10^-3kg/m3,容量基准的容量测量不确定度Urel小于3×10^-5（k=3）。     

基于压浮原理的单晶硅球密度比较测量方法研究

为了克服单晶硅球密度测量静力称重法精度受液体表面张力的影响,研究了压浮法进行单晶硅球密度精密比较测量方法和测量系统。在一定的温度下,调节压力,利用液体压缩系数控制液体密度使标准单晶硅球和被测单晶硅球稳定悬浮于工作液体中,通过温度、压力和悬浮高度的测量,计算出二者之间的密度差值。通过双层控温系统保证了液体温度长期波动在±0.25 mK内,利用标准单晶硅球在不同温度-压力悬浮条件线性关系计算出液体压缩系数。试验证明,压浮法测量装置实现了单晶硅球密度差值的精密测量,标准测量相对不确定度为2×10^-7。     

High-accuracy standard specimens for the line-focus-beam ultrasonic material characterization system

We prepared standard specimens for the line-focus-beam ultrasonic material characterization system to obtain absolute values of the propagation characteristics (phase velocity and attenuation) of leaky surface acoustic waves (LSAWs). The characterization system is very useful for evaluating and analyzing specimen surfaces. The calibration accuracy of these acoustic parameters depends on the accuracy of acoustical physical constants (elastic constants, piezoelectric constants, dielectric constants, and density) determined for standard specimens. In this paper, we developed substrates of non piezoelectric single crystals (viz., gadolinium gallium garnet [GGG], Si, and Ge) and an isotropic solid (synthetic silica [SiO₂] glass) as standard specimens. These specimens can cover the phase velocity range of 2600 to 5100 m/s for Rayleigh-type LSAWs. To determine the elastic constants with high accuracy, we measured velocities by the complex-mode measurement method and corrected diffraction effects. Measurements of bulk acoustic properties (bulk wave velocity and density) were conducted around 23°C, and bulk wave velocities were obtained with an accuracy of within ±0.004%. We clearly detected differences in acoustic properties by comparing the obtained results with the previously published values; the differences were considered to be due to differences of the specimens used. We also detected differences in acoustic properties among four SiO₂ substrates produced by different manufacturers     

Three-dimensional shape measurement of non-full-field reflective surfaces

We describe a technique for the measurement of non-full-field reflective surfaces by using phase-stepping profilometry. We explain the principles of phase demodulation and discuss three-dimensional (3-D) height reconstruction in the case of measuring surfaces with reflective properties such as plain glass and mirrored glass. A number of required calibration algorithms are described to obtain surface slopes and reconstructed 3-D heights of the whole surface. Masking for non-full-field objects and the surface reconstruction procedure are demonstrated mathematically and algorithmically. Several experimental results are given for glass with different shapes and defects. Measurement of a spherical mirror with a known radius has also allowed us to show the performance of the proposed technique. This allows for the possibility to compare 3-D data from the known object with data taken from the measurement system.