超微量液体容积双波长参比测量方法研究

为克服静力称重法受蒸发量影响大的不足,同时适应在线测量的需要,基于Lambert-Beer定律,研究了520nm和730nm双波长超微液体容量光度吸收测量法,通过稀溶液浓度与吸光度之间的线性关系可以计算出待测超微量液体容积。设计了双波长参比光度吸收法的测量系统,采用与静力称重测量系统比对试验的方式对这种方法进行了验证,1μL和5μL微量液体试验数据表明:双波长参比光度吸收法和静力称重法测量结果具有良好的一致性,均符合ISO 8655的技术要求。与静力称重法方法相比,双波长参比光度吸收法对测量环境要求低,易于实现在线测量,而且可以有效减少液体蒸发对测量结果的影响。     

基于静力衡量法和光学法的超微容量测量方法对比分析

分别使用静力衡量法和光学法对超微容量进行测量。光学法测量中,按照分光原理分别设计了以时域分光和空域分光为基础的测量系统。2套光学测量系统在1μL和10μL的容量测量数据分别为0.967μL和0.929μL以及9.976μL和9.729μL;时域分光测量系统在1μL和10μL测量点重复性为3.2%和2.54%,空域分光测量系统为3.6%和2.02%。2套光学系统相比,时域分光系统的探测器灵敏度更好,在低浓度超微容量测量中能检测到更多光强信息。光学法与静力衡量法获得了相同的结论,证明了光学法在超微容量测量领域的可行性。光学法与静力衡量法相比,光学法针对液体蒸发的处理方法更加简单,光学元件的设计可以有效减小蒸发的影响。     

基于Karl Fischer电位滴定原理的超微量液体容积精密测量方法

为克服静力称重法受蒸发量影响大的不足,同时适应在线测量的需要, 根据法拉第定律和Karl Fischer电化学分析原理,研究了超微量液体电位滴定测量法。通过测量电解过程中所消耗电量进行微量液体水含量的计算,并结合液体密度测量可以计算出超微量液体容积。设计了这种非静力称重方法的测量系统,采用与静力称重测量系统比对试验的方式对这2种方法进行了验证,试验数据表明超微量液体电位滴定测量法和静力称重法测量结果具有良好的一致性,均符合ISO 8655的技术要求,但测量值偏大。与静力称重法相比,对测量环境要求低,易于实现在线测量,而且可以有效减少液体蒸发对测量结果的影响。     

基于时域分光法的微小容量测量方法研究

为了实现微小容量的在线测量,研究了一种基于时域分光法的微小容量检测方法。该方法基于溶液吸光度与溶液浓度的关系定理,通过双波长测量减小了实验耗材的加工误差影响。基于时域分光的模式,采用光栅分光将复色光源在时间域上分离出单色光后由探测器检测溶液吸光度变化。最后计算出溶液体积,同时可以通过配制不同浓度的溶液实现多次测量,提高实验耗材的利用率。在100μL和50μL的液体容量测量值分别为99.67μL和50.11μL,重复性为0.35%和1.22%,与传统的重力法进行比较获得了同样的结论,证明了基于时域分光法的微小容量测量方法的可行性。     

双目立体视觉中特征点三维坐标重构校准研究

双目立体视觉是一种商业化较成熟的三维测量技术,左右摄像机内外参数的精确标定是实现三维重构的基础和关键。针对棋盘格和圆点两种标定板图案研究了相应的图像处理技术,实现了标定点的亚像素精度定位及其有效排序。采用基于单映性约束和非线性优化的多视角平面标定算法实现了摄像机光学及空间位置参数求解。用极线约束残差法衡量标定结果的准确度。基于桥式三坐标标准实现标定点三维重构平面度以及多平面空间夹角测量结果的校准,基于光学三坐标标准实现了标定点三维重构空间距离的校准,并分析了校准结果的不确定度。圆标志点三维重构空间距离示值误差为0.029 mm,不确定度U=24 μm（k=2）     

pVTt法气体流量标准装置标准容器容积标定方法的研究

标准容器的容积标定是p VTt法气体流量标准装置重要的项目,其结果的准确与否直接影响装置的测量不确定度。使用高纯度氮气对小容量标准容器的容积进行标定,存在的最大问题是氮气的质量与常用高压氮气容器本身的质量相比数量级相差巨大,干扰因素多,容易造成标定结果的重复性差。为保证容积标定的准确性,采用了多项误差控制方法。山东省计量科学研究院p VTt法气体流量标准装置小容量标准容器的容积分别为115. 193 7 L (重复性为0. 013%)和31. 539 1 L (重复性为0. 011%),两个小容量标准容器的容积标定引入的不确定度均小于0. 02%(k=2),保证了整套p VTt法气体流量标准装置扩展不确定度指标0. 05%(k=2)指标的达到。     

基于激光和机器视觉的微量液体容量计量方法

针对玻璃量器的液体容量计量,提出一种基于激光和机器视觉技术的液位测量方法。建立了标准玻璃量器液位高度和容量对应关系的容积表,通过测量得到液位高度就能得到对应的液体体积值;采用数字图像处理等技术,使用高精度摄像头和图像处理软件,提取特征元素,实现玻璃量器中液体体积的高精度测量。设计了和静力衡量法的比对试验进行方法验证,对于100mL的玻璃量器,测量装置引用误差优于0.2%,拟合算法的扩展不确定度为0.137%(k=2),测量重复性为0.08%。     

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。     

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。     

多边法坐标测量系统中解算方式对测量精度的影响研究

为了研究多边法坐标测量系统中解算方式对测量精度的影响,建立了多边法坐标测量模型,分析了两种目标点坐标解算方式的差异,并针对典型的4台测站多边法坐标测量系统进行了两种解算方式的仿真测量实验。仿真结果表明:预先准确标定系统参数方式能有效提升测量精度,测量精度依次改善了69.5%、64.6%、46.3%。进行了坐标测量精度验证实验,实验结果表明:与同步解算方式相比较,预先准确标定系统参数取模后的3组实验平均测量误差由203.0μm降至23.8μm,且3组实验的测量误差与测量距离的平均相关系数由99.8%降至37.8%,验证了仿真实验结果。     

半光斑成像式多功能激光瞄准测头的研究

运用半光斑成像原理设计了一种用于三坐标测量机的多功能激光瞄准测头。详细介绍了测头的光学系统工作原理和设计思路,采用自适应控制方法实时调节激光光强使其可以适应不同光学特性表面的瞄准测量,并进行了多功能测头的重复性瞄准测量、灵敏度测量、倾角跟踪实验。实验结果表明,该测头重复性瞄准测量不确定度优于1 μm,测量灵敏度可达30 mV/μm,激光跟踪瞄准被测曲面倾角可达25°,能满足三坐标测量机的使用要求。该测头具有检测速度快、自动化程度高、瞄准精度高的特点,结合三坐标测量机或者其它测长仪器,能够实现对自由曲面进行快速精确瞄准及轮廓图像瞄准测量,具有广泛的应用前景和实用价值。     

火焰原子吸收分光光度法测定低合金钢中镍含量的不确定度评价

依据GB/T 223.54—1987利用火焰原子吸收分光光度法对低合金钢中镍进行了测定,对测定过程中不确定度的来源进行了分析,并对测定过程中的不确定度分量进行了合理评定,评定了测量结果的不确定度。找出了影响检测的主要因素,测量不确定度主要来源于试样称量、试样溶液定容和试样溶液质量浓度测定三方面,试样溶液质量浓度上机测定引入的不确定度主要来源于校准溶液配制、校准曲线拟合及重复性测定等,通过分析,明确了提高测量准确度的方法,给出了评定方法、步骤及结果。     

基于能源及贸易结算的油流量检测系统

研究了质量法、体积管法和标准表法油流量标准装置检定方法.质量法采用分量标定的方法分别采集压力、温度、质量流量等参数.体积管法实现大流量介质在封闭管路中运行,并为体积管装置的期间核查提供有效的解决方案.标准表法采用定点使用与定点偏移曲线拟合相结合的新方法.系统实现了高流量稳定性恒压控制,消除了质量法装置称量容器与外界连接带来的影响.系统可对DN10～DN300口径油流量计量仪表进行检测,自动给出被检流量计示值误差及重复性.     

肺功能仪用定标筒容量校准方法

提出一种以静力称重法为基础并结合负压原理的肺功能仪用定标筒(以下称为定标筒)容量校准方法,设计了定标筒容量校准装置。校准时,定标筒活塞杆拉出,定标筒内形成负压,在压力作用下介质(纯水)进入称量筒;采集环境大气压力、介质质量和温度等数据;计算出20℃时定标筒的容量。根据定标筒容量测量原理,建立其容量测量模型。实测某个定标筒,其容量为3.001 96 L的定标筒,测量结果的不确定度为9.6×10^-4(k=2)。分析表明,该装置具有可靠性,可实现快速校准并满足定标筒容量校准要求。     

Noninvasive scanned probe potentiometry for integrated circuitdiagnostics

This paper describes a simple noncontact scanned probe microscope for the static potential measurement of operating integrated circuits. The instrument extracts the local potential on the integrated circuit by nulling the electrostatic force between a small cantilever probe and the circuit test point. The force is detected by monitoring the mechanical deflection of the probe with an optical fiber interferometer. The constructed instrument has demonstrated a millivolt accuracy with a spatial resolution of less than 3 μm. Measurements can be made directly in air on circuits both with and without a top insulating passivation layer. The nulling technique allows absolute potential measurements to be performed without complex calibration requirements     

一种通用的工业机器人位姿检测方法

为满足带有不同末端执行器的工业机器人系统的绝对位姿检测需求,提出一种通用的检测方法。其基本原理是以激光跟踪仪测量固定在机器人末端的4个参考点从而间接测量机器人的绝对位姿,并与指令位姿比较实现机器人位姿准确度和位姿重复性检测;其中,参考点坐标及机座坐标系通过多姿态约束同步标定,并设计非线性标定算法。通过末端带有制孔执行器的KUKA KR210 R2700工业机器人的位姿检测实验表明：该检测方法的准确性可满足机器人位姿检测的需要,且无需特殊的机械工装,具有良好的通用性;基于多姿态约束的非线性标定方法具有良好的鲁棒性,可有效的减小因机器人运动模型不准确引起的标定误差。     

1.5μm光纤通信波段乙炔稳频激光技术研究进展

1.5μm乙炔饱和吸收谱线是国际计量委员会(CIPM)正式推荐的光纤通信波段复现‘米’定义的频率参考标准。乙炔稳频激光依据稳频方法可分为线性吸收和饱和吸收两大类,饱和吸收相比线性吸收,能够消除乙炔分子的多普勒效应,获得线宽更窄、频率稳定度和复现性更高的稳频激光,1s频率稳定度能够达到10^-13量级,波长漂移为10^-12量级。利用13C2H2(ν1+ν3)P(16)谱线,研发的微型气室有望实现稳频激光的全光纤链路传播,为高度集成化、抗干扰能力强的稳频激光源提供了新的发展方向。高性能的1.5μm近红外稳频激光直接为密集波分复用系统、精密光纤传感等多个领域提供波长参考源,结合飞秒激光频率梳技术可进一步完善光纤通信中激光波长量值传递溯源体系,提升激近红外波段光波长的测量能力,为光纤波段的精密测量提供量值保障。