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2021年 第41卷 第3期    刊出日期：2021-06-25

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计量技术综述

基于冷原子的量子真空计量技术研究进展

贾文杰, 董猛, 习振华, 范栋, 任正宜, 成永军

2021, 41(3):  1-7.  doi:10.12060/j.issn.1000-7202.2021.03.01

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在国际单位制量子化变革背景下，随着激光冷却碱金属原子技术的发展，基于冷原子的真空测量技术研究成为实现超高/极高真空范围量子化测量的突破点。本文对基于冷原子的真空测量方法进行原理解析，分析该方法的优缺点，并介绍了国内外计量机构对基于冷原子真空测量装置的研究进展情况，及项目组设计的基于冷原子量子真空测量装置原理及运作方式。综上可知，基于冷原子的量子真空测量方法在超高/极高真空计量领域具有独特优势，是实现超高/极高真空范围量子化真空测量的研究热点。结合基于冷原子的量子真空测量装置和ab-initio算法，将成为超高/极高真空计量领域原级标准的测量方法之一。

量子霍尔效应及其在电阻计量中的应用

于珉, 宋海龙, 孙毅, 何家伟, 孙婷, 马琳

2021, 41(3):  8-13.  doi:10.12060/j.issn.1000-7202.2021.03.02

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精密电阻在智能化仪器中发挥重要作用，对电阻的测量准确度需求也越来越高。基于量子霍尔效应的量子电阻标准可以解决传统实物电阻标准的诸多问题，为电阻计量提供了全新的途径。本文描述了量子霍尔效应和量子反常霍尔效应，阐述了基于砷化镓异质结和基于石墨烯的量子电阻器件及阵列的发展，总结了基于砷化镓异质结的传统量子电阻标准的优缺点，介绍和分析了新型石墨烯量子化霍尔电阻标准的优势、发展现状，以及交流量子霍尔电阻标准的最近进展。

量值传递技术

毫米波网络分析仪系统电缆移动误差分析

张娜, 冯丽颖, 陈婷, 刘杰, 邓姝沛, 郝瑞芳

2021, 41(3):  14-18.  doi:10.12060/j.issn.1000-7202.2021.03.03

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毫米波频段已经开始并将逐步成为各种应用领域的新宠。毫米波矢量网络分析仪系统是毫米波频段应用最广泛的测量仪器之一，用于测量二端口网络的散射(S)参数。毫米波网络分析仪系统通常由网络分析仪主机和扩频模块组成，它们通过电缆组（射频电缆、本振电缆、测试中频电缆、参考中频电缆和供电线）进行连接。毫米波网络分析仪系统测量时，电缆组不可避免会发生移动。本文分析了电缆组移动对毫米波网络分析仪系统S参数测量引入的影响，并详细讨论了一种由于电缆移动导致毫米波网络分析仪系统传输参数产生误差的修正方法。

频谱分析仪一键式智能计量

陈效杰, 楼红英, 罗剑兵, 沈保龙

2021, 41(3):  19-26.  doi:10.12060/j.issn.1000-7202.2021.03.04

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随着通用仪器各种标准总线、接口日益完善，仪器计量自动化水平也不断提高。但是由于测试项目不同，计量过程中需要不断切换连接对象。这严重制约着计量效率的提升。同时，不断切换连接对象，也加速了仪器接口以及连接电缆的损耗。基于频谱分析仪校准规范和检定规程，研制智能开关中枢，通过智能开关中枢完成被测频谱分析仪和标准器具的互联互通，实现频谱分析仪单次连接的一键式智能计量。

高稳晶振短期频率稳定度的仿真分析

贾丽娜, 彭慧丽, 于德江, 杨科

2021, 41(3):  27-33.  doi:10.12060/j.issn.1000-7202.2021.03.05

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基于频率源信号时域稳定度的定义，建立了高稳晶振短期频率稳定度的仿真分析模型，能够对频率源输出频率做前处理、不同方差分析、识别噪声类型、并给出置信区间。在此基础上，引入了晶体振荡器老化特性与温度特性的数学模型。通过构建不同老化特性与温度特性下晶体振荡器输出频率,在仿真分析模型中定量分析老化特性与温度特性对短期频率稳定度的影响。实际制作并测试了高稳晶振的稳定度，与仿真结果较为一致，验证了这种仿真分析方法的有效性。

基于双频激光相位测量五轴转台角度定位的误差分析

李艳红, 沈涛, 张琰, 赵吕懿, 周麟

2021, 41(3):  34-37.  doi:10.12060/j.issn.1000-7202.2021.03.06

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为提高光学制导仿真用五轴转台角度定位测量精度，提出一种基于双频激光干涉的相位测量方法。结合多齿分度盘搭建双频激光干涉相位测量光路，在五轴转台现场进行测试，并定量分析双频激光测量系统的误差因素。结果表明，结合多齿分度盘可以实现大角度的转台角度定位测量，在每±5°测量范围内，测角误差小于0.5″，可以用于试验室现场五轴转台角度定位的高精度测量。

应变传感器动态特性激光绝对法冲击校准装置

金冉, 吕翔, 陈伟, 王伟伟

2021, 41(3):  38-42.  doi:10.12060/j.issn.1000-7202.2021.03.07

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针对应变传感器动态特性缺少校准途径的问题，提出了应变传感器动态特性激光绝对法冲击校准装置，利用霍普金森杆作为动态应变激励装置，用激光测速仪和衍射光栅作为应变测量装置，霍普金森杆在冲击激励下产生梯形脉冲应变激励，激光测速仪配合衍射光栅将动态应变转换为多普勒频率信号，通过Hilbert变换及平滑滤波技术对测量信号进行分析，编制动态应变校准软件，完成了对应变传感器动态特性的校准，校准结果的不确定度满足工程测试的需求。

精密测试技术

5G微波放大器测试方法浅析

胡玉荣, 王酣, 邢荣欣, 危亮, 吴永明

2021, 41(3):  43-48.  doi:10.12060/j.issn.1000-7202.2021.03.08

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5G通信技术相较于4G通信技术具有速率更快、带宽更宽、可靠性更高、时延更低等特点。同时，也对5G系统中关键元器件的性能指标提出了更高的要求。本文阐述了5G关键元器件中的核心器件——5G微波放大器的特性分析以及主要性能参数测试方法，重点介绍了5G微波放大器中常用的数字预失真和包络跟踪的技术方法。在此基础上，给出了5G功率放大器测试中的一些注意事项，对相关器件测试有参考和借鉴作用。

基于HFSS的蓝宝石谐振器仿真设计

何逸箫, 李闯, 李宏宇

2021, 41(3):  49-56.  doi:10.12060/j.issn.1000-7202.2021.03.09

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本文介绍了一种工作在回音壁模式下的蓝宝石谐振器的仿真方案。该方案基于Ansoft HFSS软件，首先通过本征模模式探究了蓝宝石柱体与腔体的尺寸改变对不同回音壁模式谐振频率与无载品质因数的影响；再向谐振腔中加入了耦合端口，通过驱动模式探究耦合端口位置与形状的改变对整个谐振腔传递函数的影响。最终设计出的蓝宝石谐振器有着良好的选频性能，WGE_5,0,0模式时的工作频率为10.028GHz，有载Q值达到了57 400。优越的性能指标为蓝宝石谐振器的实物制作提供了有效的参考价值。

基于AHP+FCE的GNSS接收机综合性能评价算法研究

朱江淼, 董晓飞, 杨阳, 高秀娜, 黄艳

2021, 41(3):  57-63.  doi:10.12060/j.issn.1000-7202.2021.03.10

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GNSS接收机的性能评价是卫星导航领域的重要研究内容。由于GNSS接收机的测试指标繁多，且关联性较弱，无法准确客观的展现一个接收机的性能优劣，本文研究了对导航型接收机性能的综合评价方法，选择测试指标并建立递阶型测试指标体系，之后综合利用层次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）和模糊综合法（Fuzzy Comprehensive Evaluation，FCE）设计了主观性弱，归一化程度高的综合评价算法。最后利用文中算法对3台不同型号的导航型接收机进行综合性能评价，其结果与专家的主观评价结果一致，证明本算法可以正确的评价接收机的整体性能。

GPS测量中大气延时误差分析

张然, 陈学军, 杨帆, 彭肖

2021, 41(3):  64-67.  doi:10.12060/j.issn.1000-7202.2021.03.11

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GPS测量误差主要有卫星引入的、接收机本身引入的、大气延时引入的这3个来源。其中，大气延时误差主要包括电离层延时和对流层延时，具有一定的稳定性，我们可以通过数学模型预测。电离层延时与电子含量大小有关，一般为几米，电子密度剧烈增加时，可达到几十米，对流层延时在天顶方向约为几米，在高度角较低时，可达几十米，严重影响GPS测量与定位精度。因此，有效预测大气延时误差对提高GPS测量和定位精度有重要意义。本文介绍了大气延时误差预测模型，并通过数据分析卫星仰角对大气延时误差变化特性的影响。

一种用于磁场复现和屏蔽的磁干扰主动补偿技术

张海波, 翟晶晶, 李享, 周昌剑

2021, 41(3):  68-72.  doi:10.12060/j.issn.1000-7202.2021.03.12

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介绍了一种交变磁场复现系统和磁屏蔽装置中的环境磁干扰主动补偿方法，分别对主动补偿系统建模、控制参数优化、补偿参数修正、复合控制方法、电流反馈等关键问题进行了阐述，并进行了补偿试验，结果表明，该方法对典型的1Hz和50Hz环境扰动磁场具有显著的补偿效果，已在(10~100)μT/m梯度磁场标准装置、低剩磁低噪声磁屏蔽室等计量装置中得到了应用。

非接触式静电放电波形分析及试验

赵丹, 吴桂林, 朱继芳, 黄昀

2021, 41(3):  73-78.  doi:10.12060/j.issn.1000-7202.2021.03.13

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静电放电（Electrostatic Discharge，ESD）作为一种常见的近场危害源，在其放电过程中可形成高电压和瞬时大电流，使得器件的安全性能大大下降，并影响半导体器件的电学特性。本文对火工品静电感度试验装置非接触放电时的等效电路模型进行分析，并根据等效电路进行仿真，研制试验装置，针对电容与电阻的不同组合进行放电试验，验证仿真结果以及电阻电容对静电放电的影响。

基于FPGA&1553B的星载数据采集系统设计

铁玉峰, 吉小军, 吴建铭, 练达, 王李宁, 王嘉靖, 胡雄超

2021, 41(3):  79-85.  doi:10.12060/j.issn.1000-7202.2021.03.14

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卫星在轨工作时因尘埃撞击、作动机构动作引起的颤振的高精度准确测量，对实现振动补偿、图像修正，进而提升遥感卫星的对地分辨率具有重要意义。本文基于FPGA和1553B总线的架构，设计了用于在轨卫星颤振测量的数据采集系统，对系统的多路同步采集、存储、传送以及抗辐射可靠性等关键问题进行了详细分析和设计，并通过硬件设计实现及试验验证了系统的功能。测试结果表明所涉及的数据采集系统样机满足星载测试要求。

用于8keV~1.5MeV中子注量测量的时间投影电离室气体性能研究

焦听雨, 李玮, 李晓博, 肖凯歌, 秦茜, 李世垚

2021, 41(3):  86-90.  doi:10.12060/j.issn.1000-7202.2021.03.15

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本文介绍一种用于8keV~1.5MeV中子注量绝对测量的时间投影电离室，工作气体是时间投影电离室的关键参数。利用Garfield++软件模拟了8种不同单质气体及其混合物，推导出电子漂移速度、扩散系数、汤生系数和复合系数等主要气体特性参数，为时间投影电离室的设计提供了基础数据。探测器设计要求工作气体具有较小的扩散系数和复合系数,以及较大的汤生系数。计算表明，不同气体漂移速度无明显规律，单原子分子气体有较大的扩散系数和汤生系数，且汤生系数随电场强度增强而提高，CF₄气体有明显复合系数。

塑料闪烁体探测器中子/伽马甄别能力研究

秦茜, 李玮, 焦听雨, 李晓博, 肖凯歌, 李世垚, 刘毅娜, 王志强, 刘蕴韬

2021, 41(3):  91-96.  doi:10.12060/j.issn.1000-7202.2021.03.16

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利用塑料闪烁体探测器开展了两种中子/伽马（n/γ）甄别方法研究。塑料闪烁体的尺寸为直径2英寸、长2英寸。以²⁴¹Am-Be源作为中子伽马混合源，分别用线性延迟法和长短积分时间窗的方法对塑料闪烁体探测器进行n/γ甄别性能研究。利用PSD（脉冲形状甄别）图及计算得出的FOM（品质因子），比较了这两种方法的n/γ甄别效果。结果表明：线性延迟法的甄别效果较差，长短积分时间窗的方法甄别效果较好，当积分时间窗的长门为400ns，短门为60ns时，塑料闪烁体探测器EJ276的n/γ甄别效果最好且n/γ甄别的误判率最低。

计量保障技术

卫星推力器模拟器校准技术研究

王凯, 王贺迎, 富雅琼, 武宇婧, 孙汇聪

2021, 41(3):  97-101.  doi:10.12060/j.issn.1000-7202.2021.03.17

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依据卫星姿轨控半实物仿真系统的技术要求，提出一种用于推力器模拟器的校准装置设计。校准装置采用网口通信模式模拟动力学计算机的喷气指令。校准装置以FPGA和单片机为控制核心，内置信号调理模块、高精度脉冲采集模块，数据解算模块等。该校准装置已经用于卫星姿轨控地面仿真测试的校准过程中，不仅能提升效率和质量，还能替代目前由多个设备组成的校准测试系统。有效降低成本，模拟推力器的全过程在线校准。

某水下发射系统水平运动机构速度校准

席勇辉, 肖滢盈

2021, 41(3):  102-106.  doi:10.12060/j.issn.1000-7202.2021.03.18

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由于使用环境的特殊性，某水下发射系统水平运动机构需要在水下进行速度校准。本文介绍了某水下发射系统水平运动机构的基本特征，机构自身测速系统的原理及优缺点。根据水下发射系统实际情况，分析了采用多普勒测速、惯性测速、电磁测速等方法进行水下速度校准的应用局限性。为解决上述几类水下测速方案应用局限性，给出了采用光电感应测速的校准方案，并对方案的测速原理和组成进行了详细论述。文中光电感应测速的校准方法所用仪器和传感器等组件成本低，结构简单，测量数据准确度较高。