计量学报杂志

计量学报杂志2025年第3期

• 月球历法中的问题讨论

  刘民, 平劲松, 王乾娟

  月球上的观测者所见的天体运动或天象周期及其通算关系，称为“月球历法”。历法属于时间计量的范畴，地球以外的时间计量又是空间计量的科学问题。研究月球历法首先要分析月球所处的空间坐标结构，把月球放到分层嵌套的多级坐标系中研究，月球观测者从不同层级的坐标系中选择不同的参考物，将会测量得到不同的自转周期和公转周期。其次要分析月球历法的周期性和本地性，把观测者分为：月正面、月背面、晕圈以及月球赤道等不同位置的观测者，分别从不同位置观测天象的周期。由于参照物不同可得出结论：如地球是最佳参照物，月球相对于地球无自转，但有摆动；参考太阳和恒星，虽然月面观测者看到了太阳和恒星的类似周期性运动，但周期间隔不均匀。 因此月球与地球自转和公转运动的特点不同，地球上现有的历法规则不能照搬到月球。

• 量热型探测器响应不均匀性快速测量研究

  王鲁新, 李超辰, 蔡晋辉, 方波, 邓玉强

  量热型光功率探测器面响应不均匀性是影响探测器性能的关键参数。受限于热平衡过程，量热型探测器的响应时间较长。为提高量热型光功率探测器不均匀性的测量效率，搭建激光束二维扫描测量系统，通过调整扫描间隔时间的方式进行不均匀性扫描测量实验。对得到的二维原始数据，采用基于图像相似度对比及点阵数据方差计算等方法，对不同扫描间隔时间下得到的不均匀性特征进行统计评估。结果表明，当扫描间隔时间不少于完全响应时间的45%时，快速扫描结果相对于完全响应扫描结果绝对偏差未超过0.2%，随着扫描间隔时间的进一步缩短，快速测量与完全响应测量的差异逐渐增加，当扫描间隔时间减少至完全响应时间的20%以下时，两者间的不等效性扩展至20%。通过实验方法论证了在探测器不完全响应状态下，快速扫描测量不均匀性的可行性，在保证测量结果可靠的基础上，提升了不均匀性测量速度。

• 一种基于改进YOLOv8的带状合金功能材料缺陷检测方法

  杨威, 杨俊, 许聪源, 夏亚金

  针对带状合金功能材料缺陷检测中存在的漏检、误检和检测速度慢等问题，提出一种基于改进YOLOv8的带状合金功能材料缺陷检测算法。为充分融合模型骨干网络提取的多尺度特征，首先，设计多尺度特征编码器（MFE）模块，并在颈部构建多尺度特征聚集扩散（MFAD）结构，利用独特的扩散机制使具有丰富上下文信息的特征扩散到各个尺度；然后，在模型头部设计一种共享参数的任务动态对齐检测头（TDADH），通过卷积参数共享与任务对齐机制，降低模型复杂度的同时提高模型的检测精度；最后，设计感知注意力空间金字塔池化（PASPP）模块，利用注意力机制的显式动态选择机制增强模型特征表达能力。实验结果表明：该方法在合金功能材料数据集上实现了90.1%的均值平均精度P mAP50，参数量为2.543×106，检测速度为232帧/s，优于主流的深度检测算法，并在GC10-DET和PASCAL VOC2012数据集上获得最优性能，具备较好的泛化性。

• 非标短型无补偿导线铱铑热电偶的校准方法研究

  李可, 张婷婷, 李竟怡, 许淑惠, 卢小丰

  非标准化又无补偿导线的短型热电偶（80 ~150 mm）由于其尺寸短且冷端无法外延，导致其在测量或校准过程中会产生较大偏差。以短型铱铑热电偶为例，利用干体炉及均热块装置进行校准，冷端分别采用空冷、循环水冷盘和浸没水冷3种处理方式并用K偶测温修正。对同源长型铱铑热电偶进行热电势与温度关系分度作为短型铱铑偶的参考值，发现分度值与国标偏差超过1%，与In、Sn、Zn固定点校准结果分别差0.23、0.32和0.48 ℃。实验结果表明短型铱铑偶在0~500 ℃温度范围，使用循环水冷盘控制冷端并测温修正的方法校准误差优于1%，不确定度为0.9~3.2 ℃。

• 干涉滤光片特性及使用方式对光电高温计有效波长的影响研究

  张佳雯, 贾红佳, 车德路, 李小亭, 方立德, 卢小丰

  基于超连续激光的光谱响应度测试系统和透射比测试系统，从干涉滤光片选型、入射角度、内部反射和测量重复性4个方面分析了滤光片的特性及使用方式对中心波长660 nm高温计有效波长分度的影响。试验发现：截止特性差的滤光片可能会导致测温误差达到0.5 ℃； 非平行光入射安装滤光片在950~1100 nm截止区域存在漏光风险，对测温的影响可能超过1 ℃； 高温计内部的反射光未得到有效屏蔽，也会导致700~1100 nm截止区域产生不该出现的光谱响应，影响测温的准确性甚至可能超过10 ℃。实验结果表明，新响应度测试系统的测量重复性良好，有效波长分度评估的不确定度为0.066 nm（k=2），影响光电高温计测温2 700 ℃的不确定度不超过0.3 ℃。

• 微热电偶电解腐蚀法制作及响应特性研究

  张剑鹏, 王璐, 王良璧

  减小热电偶的感温结点直径是提高热电偶动态响应特性的重要方法，但实际制作中很难找到更细的偶丝。为了进一步减小偶丝的直径，选取性质更稳定的E型热电偶丝（?0.025 mm），通过电解腐蚀将2种金属偶丝直径进一步减小至?0.01 mm左右，在数字显微镜下焊接制得感温结点大小在0.02 mm左右的微热电偶。用温度阶跃法分别对微热电偶和25 μm原偶丝制作的热电偶时间常数进行测量，对结果进行可靠性分析，25 μm原偶丝热电偶时间常数为（30.06±1.16） ms，而微热电偶时间常数为（11.62±1.02） ms，故该方法制作的微热电偶动态响应特性显著提高。实验还表明，热电偶感温结点进一步减小后，微热电偶正阶跃时间常数小于负阶跃时间常数，同时，偶丝电解后材料组分不均匀会导致微热电偶热电势发生改变。

• 合金红外测温发射率修正及不确定度分析

  袁泽滨, 侯德鑫, 翁晟皓, 丁炯

  金属发射率低且样品间一致性差是红外测温的主要误差来源，需针对应用场景准确测量发射率，并实验评估其一致性，以确保发射率修正后测温不确定性满足应用要求。针对碳氢燃料吸热性能研究中的GH3128合金管道红外测温，研究基于锥形腔样品的宽温度区间发射率测试方法，提出通过预氧化提高金属样品间发射率一致性并探索相关工艺参数。采用4个样品，实验6处测量区域和10种氧化时间，在2种不同波长下评估200~900 ℃温度区间发射率，结果表明在900 ℃均温环境下自然氧化18 h后，发射率相对标准差可达到0.01以下。对样品发射率一致性、参考腔发射率、样品温度均匀性等关键不确定度来源进行评估，最终合成标准不确定度为0.016，引起的测温不确定度小于0.8%，可满足应用需求。提出的预氧化处理、发射率测试方法和不确定度评估框架，可为其它需要对金属进行准确红外测温的应用提供参考。

• 高压临界流文丘里喷嘴气体流量标准装置温度场测量与分析

  张郅豪, 赵佳锡, 章荣平, 覃晨, 刘婷婷

  依托高压气源，建立了高压临界流文丘里喷嘴气体流量标准装置。在小流量的校准实验中，标准临界流文丘里喷嘴（CFVN）阵列上游的温度场分布对测量不确定度具有重要影响。针对标准CFVN阵列上游的温度场，在喉径8.251 mm CFVN的校准实验中，分析和对比了3种不同标准CFVN阵列组合方式以及不同流量下的温度场分布特性。实验结果表明：小流量下，标准CFVN阵列上游的最大温差为1.97 K，随着管内流量增加，温度场分布不均匀性降低；3种不同标准CFVN阵列组合方式下，阵列上游最大温差在1.10~1.97 K之间变化。因此，为提高滞止温度测量精度，需要优化小流量下的温度测量方法。

• 上游湍流强度对音速喷嘴流出系数的影响研究

  钱振宇, 崔骊水, 谢代梁, 夏馨卉, 徐雅

  流出系数是表征音速喷嘴计量特性的关键参数，一般通过实流检定得到，但音速喷嘴检定条件和使用条件下的上游湍流强度存在差异，上游湍流强度对流出系数的影响机制及水平长期以来并不明确。采用Fluent软件对喉径为46.62、43.09、30.46、21.54、15.26 mm等5个音速喷嘴进行数值模拟。根据不同上游湍流强度下音速喷嘴喉部的流动参数分布，定量研究了上游湍流强度对音速喷嘴流动状态及流出系数的影响。结果表明：上游湍流强度对音速喷嘴喉部速度和密度分布产生影响。当上游湍流强度从1%上升至30%，音速喷嘴喉部的平均速度和密度均减小，流出系数最大下降0.013%。此外，不同喉径的音速喷嘴受上游湍流强度影响存在差异。音速喷嘴喉径越大，随上游湍流强度上升，其喉部靠近边界层区域的速度和密度下降越快，导致流出系数受上游湍流强度影响更为显著。

• 基于音频信号的气固两相流检测方法研究

  仝卫国, 门国悦, 蔡天娇, 崔建昕

  利用气固两相流在管道流动中产生的音频信号包含大量流体信息的特点，将音频信号引入气固两相流检测。提出一种基于音频信号的气固两相流分类的检测方法：对音频信号利用小波包分析进行多尺度分析，其去噪效果优于集合经验模态分解重构方法。在重构后的音频信号中选取梅尔频率倒谱系数（MFCCs）作为特征，输入到长短期记忆（LSTM）递归神经网络中。实验结果表明，在气固两相流的弯管处上升段所收集到的音频信号的幅值更大，适合安装采样设备。检测方法对实验中6种流动状态的气固两相流分类效果好，准确率为96.11%，证明了音频信号在气固两相流检测中的可行性。

• 谐振式液体密度传感器品质因数研究

  张泽宇, 张竟月, 孙斌, 刘翔, 常旭, 苏晓文

  传感器的品质因数是影响传感器性能的重要参数。为了提高谐振管式液体密度传感器的性能，分析了谐振管式传感器的数学模型及品质因数，研究了谐振管振动过程中的运动学方程，得到了谐振管品质因数的解析式。在此基础上，提出了改善传感器品质因数的方法，即设计双管对称结构的传感器或增大基座质量使谐振管边界保持稳定。通过不同的对比实验进一步验证了这2种方法的有效性。对采用新型对称结构的传感器进行标定，结果表明传感器测量的绝对误差在1.0 kg/m3以内。

• 双U型振动管密度计的研制

  孟荣丽, 唐建祥, 潘江, 谢代梁, 方卫华, 王文种, 陶然

  为了实现液体密度高准确度测量，研制了一种基于电磁驱动的双 U 型振动管密度计测量装置。使用该装置，在温度范围278～345 K内，分别在真空环境和使用纯水，标定了密度计的仪器参数。通过测量无水乙醇和异丙醇的密度对装置的性能进行验证，并将实验结果与 Refprop 计算值和文献比较。结果表明了本实验系统的可靠性和准确性。最后对实验装置进行测量不确定度分析，密度的测量扩展不确定度为0.42 kg/m3（k=2）。

• 变压条件下的耦合腔互易法测量灵敏度补偿分析

  王明威, 王月兵, 赵鹏

  针对变压条件下耦合腔内的低频互易校准问题，通过理论计算、Comsol声场仿真以及实验结合的方式，探求腔内在改变压力情况下对低频校准的影响。以理论分析耦合腔低频校准的互易原理和腔内声场特性，针对互易常数对校准公式进行推导，并通过Comsol仿真展示腔内换能器的分布结构对原液腔状态下的声场造成的影响，以声场分布做修正因子进行计算，对耦合腔低频互易校准公式进行补偿。仿真证明，腔内换能器的位置变化会影响校准结果，频率升高更加影响腔内声场分布。对测量的互易常数添加1~1100 Hz频段的修正因子，通过腔内常压至4 MPa的变压实验，与仿真结合验证耦合腔修正因子的优化方案的实验结果表明：使用修正因子（位形系数）校准灵敏度最大差值1.0 dB， 最大标准偏差0.29 dB。

• 可编程约瑟夫森结阵电压输出算法比较

  乔瓛, 曹文会, 李劲劲, 万军, 佘冠华

  介绍了用于可编程约瑟夫森结阵电压输出的平衡三进制算法和非整数进制算法的原理。通过1个实际可编程约瑟夫森结阵的案例，从算法的执行流程、时间复杂度、结数偏移量、区段选取情况等方面对这2种算法进行了全面的比较分析。发现非整数进制算法拥有更简洁的执行流程，更高的运算速度，可以选择更少子结阵输出相同的电压。而在绝对结数的偏移量方面，2种算法的结果几乎是一致的。另外，非整数进制算法既可以用于二进制和三进制序列表达整数计算，也可以用于非整数制序列整数表达计算， 这种性质充分表明了其具有非常高的优越性。

• 100 kV X射线注量谱测量研究

  黄仕葵, 郭思明, 王广西, 李知微, 王振, 周幸, 舒子瑶, 樊丽鹏

  基于吸收法间接测量了100 kV X射线注量谱。介绍了解谱原理，结合响应函数和预置谱，通过解谱程序完成了100kV X射线轫致辐射谱的解谱，并通过计算其平均能量验证解谱结果的准确性。与数值分析软件计算平均能量结果相比，二者之间的误差为14%，并分析了脉冲幅度谱与X射线注量谱之间误差的原因。

• 酿酒酵母标准物质的研制与应用

  刘乃毓, 李曼莉, 傅博强, 李茹

  为解决现有研究报道中的制备的酿酒酵母标准物质的浓度无法满足浮游菌采样器采样时气溶胶发生需求的问题，研制了浮游菌采样器采样生物效率计量评价用酿酒酵母标准物质。结果表明，制备的酿酒酵母标准物质中酵母存活率达（81.2±1.4）%，该标准物质定量标准值为8.65×106 CFU/瓶，相对扩展不确定度 U rel为4.32%（k=2），均匀性稳定性良好，4 ℃和-20 ℃下能稳定保存14天，-80 ℃下能稳定保存6个月。此外，酿酒酵母标准物质产生的生物气溶胶可以被采集到并保持活性，满足浮游菌采样器采样生物效率评价的要求。

• 微生物组绝对定量标准物质研究进展

  张瑜, 王霞, 牛春艳, 张永卓, 杨佳怡, 董莲华

  基于扩增子和宏基因组的微生物组测序能解析微生物群落组成及功能，是微生物结构生态学和互作机制研究的重要手段。为了真正体现宿主—微生物群的相互作用，微生物组测序正逐步从群落组成的相对丰度向绝对定量分析过渡。标准物质能在微生物组测序中充当标准化因子，实现对群落中各微生物总载量的准确定量。对微生物菌群、微生物基因组、内标菌株和内参基因序列这几类微生物组绝对定量标准物质及应用进行了综述，并提出标准物质在微生物组质量控制和标准化中的发展趋势，以呼吁进一步拓展微生物组绝对定量标准物质在微生物生态学研究中的应用范围。

• 治疗性寡核苷酸精确定性表征技术研究进展

  卢嵩, 陈娴, 王迪, 吴枭, 王志栋, 高运华

  含有化学基团修饰的治疗性寡核苷酸，是生物药研究的热点领域，应用于疾病治疗领域的优势显著。一方面，寡核苷酸的碱基序列具有特异性，潜在目标靶点广泛，但结合靶点过程存在的脱靶效应及分子构象导致的靶向能力差异也与其碱基序列组成密切相关。另一方面，治疗性寡核苷酸修饰的多重化学结构修饰有助于防止其体内降解，但相应合成路线会伴随结构类似物的杂质产生。对治疗性寡核苷酸的序列和结构进行精确表征，可为治疗性寡核苷酸合成产物以及临床应用提供准确可靠的关键生物分子结构特征信息。因此，对多重修饰寡核苷酸序列的精确测定技术以及合成产物及其结构类似物的分离技术进行深入论述，获取序列长短、序列组成以及杂质构成等结构特征，从而对治疗性寡核苷酸生产过程的质量控制以及临床研究的药物风险评估提供表征技术层面的建议。