数字式气压计检定箱技术性能测试方法研究

针对目前尚无人对数字式气压计检定箱技术性能的测试方法进行过研究,研究制定出了一套科学合理的数字式气压计检定箱技术性能测试方案,包括对测试所选用测量设备技术指标的要求、测试所需环境条件及传压介质的要求、测试气路连接方式的要求、各项技术性能测试方法的设计及测试结果的验证,并以控制范围为(440～1100)hPa的QYJD-10型气压检定箱作为测试对象,以测量范围为(500～1100)hPa的0.01级数字式气压计作为气压标准器、以测量范围为(-60～81)℃和最大允许误差为±0.05℃的数字温度计作为温度标准器,对该测试方案进行了测试验证,综合评价了气压检定箱的各项技术性能均符合被检定或校准仪器相应规程规范的要求,从而证明了该测试方案具有合理性与可行性,为数字式气压计检定箱技术性能的测试工作提供一定的技术指导。     

数字类气压传感器测量不确定度评定

由于数字气压仪的测量误差不可避免,其测量不确定度的评定是计量检定工作的重要内容。为确保测量数据的准确可靠,依据JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》的要求,文章首先介绍了数字气压仪气压测量结果不确定度评定的一般方法和详细步骤。然后以CPC6000型压力校准仪作为压力源,采用745-16B型标准数字气压计为标准器,XDY-03型双振筒气压计为被检传感器,通过实例具体说明评定方法,并给出具体的扩展不确定度评定值。     

测汞仪线性误差测量结果的不确定度评定

分析了测汞仪线性误差测量中的不确定度来源,并对其测量结果进行了不确定度评定。     

火电厂压力检测仪表精确度快速检定系统

研制了一套火电厂压力检测仪表精度快速检定装置,并分别对检定设备的选择、试验仪表、检定项目及检定方法进行深入分析。分析认为:该装置可对送检压力表的零位误差、示值误差、回程误差等常规误差快速检定,同时具备不确定度评定与检测结果检验的功能,操作方便,检定结果准确。     

用于激光测距的高精度时间数字转换电路

针对大容量现场可编程门阵列(FPGA)时间数字转换电路线性度较差的问题,采用小容量FPGA实现了用于激光测距的高精度、高线性度时间数字转换电路。通过对高速计数器、数字插入方法、编码器硬件算法的研究,分析了影响时间数字转换电路精度和非线性误差的因素,提出了一种降低非线性误差的方法。首先,根据所分析的影响因素,解决了高速锁存的问题,在单片小容量FGPA XC2V250上实现了时间数字转换电路;接着,通过USB接口将携带时间信息的计数器值和温度计码转为二进制编码值传给PC机,进行计算和显示;最后,设计了延时测量电路,对所设计的时间数字转换电路进行了测试,得到了各个延时单元延时的大小,并进行了数据分析和处理。测试结果显示:时间数字转换电路单次测时分辨率约为80 ps,校正后可达40 ps左右,微分非线性误差为-0.524LSB~+0.448LSB,积分非线性误差为-1.598LSB~+1.492LSB,可以满足飞行时间法激光测距中高精度测时的要求。     

数字压力计校准结果的不确定度分析

该文按照JJG875-2005《数字压力计》检定规程和JJF1059. 1-2012《测量不确定度评定与表示》的要求,使用标准活塞式压力计,对校数字压力计校准结果进行误差分析,通过计算得到A类不确定度,通过分析得到B类不确定度,进而得到合成不确定度,对其测量结果进行了不确定度的分析与评定。     

300kg数字指示秤示值误差测量结果的不确定度评定

根据JJF 1059-1999《测量不确定度评定与表示》的要求和JJG 539-1997《数字指示秤检定规程》的规定,对现今社会上使用量大、易对检测结果发生混淆的300kg数字指示秤示值误差进行不确定度评定,根据测量结果的重复性、偏载示值误差、电源电压变化对检测结果的影响和标准砝码引入的不确定度等方面进行综合的分析,进行不确定度评定。     

数字指示秤示值误差测量不确定度评定

通过对6kg电子计价秤的示值误差分析,依据JJG 539-2016《数字指示秤检定规程》、JJG 99-2006《砝码检定规程》和JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》,对其示值误差进行不确定度评定。     

用数字气压仪校准压差计的一种方法

通常省级检定所配备DJM9-1型二等标准微压差计的最大量程为150 mm水柱(14.7hPa),无法对量程为0～100 hPa的压差计进行全量程校准.文中介绍了1种利用2台370型数字气压仪来校准压差计的1种方法,并通过实验对30 mm水柱(2.94 hPa)点的实验数据进行不确定度分析.分析结果证明,使用370型数字气压仪能对量程为100 hPa的压差计进行校准.     

伺服转台回转角度误差的不确定度研究

回转角度误差是伺服转台的主要性能指标之一,对导航系统漂移误差的补偿起着决定性作用。本文利用试验数据及一系列处理方法实现了对双轴伺服转台回转角度误差的不确定度表征。根据试验数据的特点利用频谱分析方法对数据结构进行了研究,并对其中的常值误差和一次分量等成分的来源进行了分析处理;解决了二次分量不满足测量不确定度对数据平稳性要求的问题;针对测试方法提出了不确定度的数学模型,对其中已剔除的平面镜安装误差即数据中一次分量,根据实际情况在不确定度中重新计入了其影响。最后给出了回转角的测量不确定度。本文为类似的研究提供了一整套数据处理方法;伺服转台不确定度的计算为精确导航提供了可能。     

温度解耦增敏式光纤光栅应变传感器

飞机载荷参数测试对保障飞行安全至关重要,光纤光栅传感器凭由诸多优势在不断尝试应用在其中。为了实现对结构应变的精确测量,同时排除温度带来的影响,通过对基底及光栅刻写工艺的特殊设计,实现了温度解耦增敏式光纤光栅应变传感器,并对基底进行有限元分析。在10~60℃的温度范围内,该新型传感器温度灵敏度为45pm/℃,较裸光纤光栅增敏4.5倍,线性度良好。在MTS拉伸试验机上测试拉伸试验件在0~700με条件下传感器特性,灵敏度为1.46pm/με,较裸贴方式增敏1.4倍,线性度良好。传感器温度误差小于0.1℃,应变误差小于3με。实验结果表明,传感器解耦性能良好,与理论分析相符,满足飞机载荷谱测试的应用背景。     

容栅式机床标尺若干误差的实测与建模

本文采用理论分析与实验研究相结合的方法,探索容栅式机床标尺的若干误差问题。基于实测数据,分别采用线性、非线性拟合方法以及时间序列分析方法,建立容栅机床标尺误差的静态数学模型,确定其变化规律,初步分析其产生原因,为制造工艺的改进和误差修正提供可靠的理论依据。     

基于子孔径斜率离散采样的波前重构

由于现有评价与测试方法不能满足3~4m地基光电探测系统在不同仰角下对光学系统波前检测的需求,本文提出了基于子孔径斜率离散采样,再重构全口径波面轮廓的波像差测试方法。采用光学模拟与数学分析协同仿真的方法,研究了波面重构算法的不确定度以及扫描运动引起的子孔径倾斜误差、子孔径扫描位置误差、像点坐标测量误差与波前复原精度间的作用规律。仿真结果显示,迭代算法的相对误差ΔPV为0.002 8λ(λ=632.8nm),模式算法的相对误差ΔPV为0.002 7λ。当子孔径倾斜误差小于0.2″,波面重构误差ΔPV约为0.02λ。当子孔径采样位置精度优于0.2mm,其引入的波面重构误差小于0.04nm(PV);当子孔径像点坐标提取精度优于5μm,波面重构误差ΔPV约为0.03λ。研究结果表明,当考虑波面重构过程中的实际测量误差时,模式算法的误差容限较高,收敛性更好。此外,构建实际测试装置时,需引入角度监测与算法误差补偿机制,子孔径倾斜角度监测系统的测角精度需优于0.2″。     

机械式温湿度表不确定度评定

由于机械式温湿度表测量误差不可避免,其测量不确定度的评定是计量检定工作的重要内容。为确保测量数据的准确可靠,文章依据JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》的要求,介绍了机械式温湿度表测量结果不确定度评定的一般方法和详细步骤。以精密露点仪、LF-300X温湿度检定箱和自校式铂电阻数字测温仪为标准器,以WS-1型机械式温湿度表为被检表,通过实例具体说明评定方法,并给出具体的扩展不确定度评定值。     

光电编码器误差测量

讨论了光电编码器误差的原理、计算和测试。从此类编码器固有的输入阶梯性、输出等分性和误差封闭性等特性出发，并从精度的一般定义推导了这种传感器精度（绝对误差、相对误差）、线性废、阶梯误差和灵敏高的计算公式和测量方法，并给出实例。     

精研磨阶段非球面面形接触式测量误差补偿技术

在对高精度非球面光学元件进行磁流变抛光制造过程中,为了提高达到最终要求的15～30 nm(方均根值)光学级面形精度的加工效率,必须经过非球面面形快速修正的精研磨过程。针对精研磨阶段的面形误差数字化技术进行了深入分析,建立了分离影响误差收敛精度的线性误差矩阵,并借助于一块具有中心遮拦孔的同轴抛物面反射镜进行验证,结果表明所建立的倾斜误差分离矩阵对于指导非球面研磨阶段的面形检测具有明确的效果,能够提供该阶段待检测工件面形的准确信息,保证了研磨阶段检测与加工的密切衔接,缩短了进入光学抛光阶段的周期。     

空压机排气量测量结果的不确定度分析

通过对影响空气压缩机排气量测量结果的各个要素及误差组成的综合分析,提出了提高测量结果准确度的方法,总结出采用电测传感器和计算机数据采集技术的排气量测量装置的不确定度及测试设备的精度。     

集成生物微环境测量CMOS传感芯片研究

基于标准0.6 μm CMOS工艺设计实现了单片集成可用于细胞外微环境溶液pH值和温度同时检测的混合信号生物传感芯片.利用多层浮栅结构场效应管作为pH值传感单元,在恒流恒压电路控制下得到与pH值成反比的电压输出.pH敏感器件与参比器件的差模输出方式有效减小了电路和溶液的噪声.pH值在1～13范围内,传感器平均灵敏度为35.5 mV/pH,线性度优于3.2%.芯片上还集成了与绝对温度成正比的温度传感器,可实时检测生物微环境溶液的温度变化,在25～100℃范围内,输出线性度优于1.7%,平均灵敏度为8.8 mV/℃.此外,构建了传感芯片的原型应用电路,对传感器的输出电压进行软件修正后以温度和pH值形式进行显示,以实现两个参数的实时监测.在25~70 ℃温度范围内,温度测量偏差在-0.6～+1.1 ℃以内,pH值的测量偏差≤±0.3 pH.该芯片具有一定的可重用性,既可用来研究温度变化对细胞微环境溶液pH值的影响,又可作为IP核兼容集成于相同工艺的其他传感器电路中.     

现场校准气压传感器超差原因的诊断分析

考察了自动气象站气压传感器校准误差的年变化量。统计分析发现,CAWS型自动站气压传感器的校准差值多偏向负值区域,且不合格的传感器均以负值超差。造成校准结果年变化量偏大、负值超差的原因是气压标准器受环境温度变化的影响,除本身的系统误差以外,还产生附加误差。经实地试验,当环境温度高于30℃时,气压标准器的数值发生正向偏移,最大附加误差约0．2hPa。     

数字化船舶EEDI验证方法

为提高我国内河船舶能效设计指数（EEDI）预报精度和速度,促进内河船舶能效评估的推进及能效水平的提升,研发了内河船舶EEDI数字化验证评估系统。收集典型内河船舶船模水池试验数据样本并将其分为两部分,利用其中一部分对艾尔法阻力评估计算方法进行分析和改进,在此基础上提出了适用于方形系数大的宽扁型内河双机双桨船舶阻力曲线估算和有效功率计算的改进艾尔法,利用另一部分样本对改进的艾尔法进行验证,结果表明修正版艾尔法比原方法的预报误差从9.4%降至3.4%。基于所提方法对收集的32艘实船航速数据进行测试验证,结果表明该方法预报精度高,平均误差仅2.678%,远低于船东可接受的5%的误差。最后开发了船舶EEDI数字化验证软件,以满足内河船舶EEDI经济、快速验证的需要,促进内河船舶绿色高效发展。