当期目录

2022年 第42卷 第4期    刊出日期：2022-08-25

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理论与前沿技术

飞秒光学频率梳在计量领域的应用

张志涛, 梁雅军, 张铁犁, 高小强

2022, 42(4):  1-8.  doi:10.12060/j.issn.1000-7202.2022.04.01

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飞秒光学频率梳是超快激光光学领域的重要研究方向，通过将锁模激光器重复频率（f_r）及载波包络相移频率（f_o）锁定至微波频率基准，在时域上呈现出飞秒量级的周期性超短脉冲序列，在频域上呈现出一系列离散等间隔排列的纵模分量，广泛应用于时间频率传递，空间尺度测量和精密光谱测量等诸多计量科学研究领域。根据飞秒光频梳的基本原理，着重介绍了其在计量领域的应用研究，分析了在计量领域的重要作用及研究的重要意义。

量值传递技术

拉力试验机同轴度校准技术研究

余泽利, 房永强, 杨军红, 张兵, 张艺新

2022, 42(4):  9-14.  doi:10.12060/j.issn.1000-7202.2022.04.02

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从同轴度棒材料、试验载荷、校准方法、装配方式、加荷速率、机械偏心距等几个方面，对影响同轴度测量结果的因素进行分析，结果表明：同轴度的三种测量方法中，应变片法优于引伸计法优于几何法；各影响因素按影响程度由大到小依次为：机械偏心距、装配方式、同轴度棒材料、校准方法、加荷速率；同轴度随着机械偏心距的增加逐渐增大，随着试验载荷的增加逐渐减小，随着同轴度棒材料弹性模量的增加逐渐增大，随着加载荷速率的增加逐渐增大；装配方式对同轴度的影响按程度由大到小依次为：螺纹夹具、圆棒夹具、带万向结构的夹具。

用于压力传感器校准的高低温试验箱设计

黄其刚, 李晶, 白天, 高炳涛, 梅红伟

2022, 42(4):  15-18.  doi:10.12060/j.issn.1000-7202.2022.04.03

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基于压力传感器在高低温环境下的校准需求，设计了一种专用高低温试验箱。其控制温度范围可达到-120℃[KG-*4]~[KG-*7]500℃。提出了高低温试验箱的总体方案，介绍了宽温区温度的实现方法以及高温和低温系统不兼容的解决方法和控制流程。试验验证结果显示，高低温试验箱达到了实现宽温区温度的目的，满足设计指标要求。

舰船现场计量校准环境模拟装置研究

栾静, 陈乐, 赵军

2022, 42(4):  19-23.  doi:10.12060/j.issn.1000-7202.2022.04.04

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针对原有舰船装备技术状态的压力和电工类仪器仪表计量时，因所处环境较恶劣，存在温湿度、电磁环境、振动等参数不能满足要求而无法开展计量校准工作的问题，设计了一种基于舰船现场计量校准环境的模拟装置。该装置由环境控制和校准操作两部分组成，重点研究了高温环境下的恒温、恒湿技术，以及分体式校准舱结构设计，实现了微环境的自动调节与控制，通过性能试验，证明了校准舱的温度波动度和均匀度均符合设计指标，能够解决现场计量校准的环境条件保障问题。

基于坐标融合的大型壳体壁厚自动测量方法研究

吴桐, 高越, 刘柯, 郭力振, 鲍晨兴, 孙增玉

2022, 42(4):  24-30.  doi:10.12060/j.issn.1000-7202.2022.04.05

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介绍了一种基于光栅投影测量原理的大型壳体壁厚自动化测量方法及其在大型锥形壳体产品自动测量中的应用。采用基于坐标转换统一的数据拼接方法，通过对自动测量系统的多坐标系综合标定，实现了多站位扫描测量数据的精密拼接融合。利用点云检测软件Polyworks完成了产品数模比对分析和壁厚检测，并对测量系统壁厚测量不确定度进行了分析评定。结果表明，基于坐标融合的大型壳体壁厚自动测量方法可有效提高产品的检测质量和检测效率。

精密测试技术

基于UKF的FADS/INS融合大气数据估计

蒋保睿, 刘鹏, 肖地波

2022, 42(4):  31-36.  doi:10.12060/j.issn.1000-7202.2022.04.06

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针对飞行器在高速飞行时受气流干扰、惯性数据易发散等问题，从传感器数据融合角度出发，提出了通过无迹卡尔曼滤波(UKF)融合嵌入式大气数据观测系统(FADS)和惯性导航系统(INS)估计飞行器实时大气数据的算法。算法使用高维度非线性方程对惯性系统和大气系统间的关系建模，结合FADS与INS的数据，计算飞行器速度和高度，进而估算出攻角、侧滑角等参数。实验结果显示，与INS直接解算、扩展卡尔曼滤波(EKF)融合等原有估计方法相比，文章所述的算法在估计精度和系统稳定性方面均有所提高。

气膜孔轴线方向的视觉测量技术研究

毕超, 张超, 樊楚一, 房建国

2022, 42(4):  37-42.  doi:10.12060/j.issn.1000-7202.2022.04.07

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针对高压涡轮叶片气膜孔的轴线方向测量难题，将非接触式的视觉测量技术与常规的多轴坐标测量技术相结合，搭建了气膜孔五轴视觉坐标测量系统，以在气膜孔的测量方法和设备方面开展探索与研究。为了获取被测气膜孔的轴线矢量参数，提出了采用景深合成技术来实现气膜孔形貌的三维重建，并将工业相机获取到的图像序列转化为三维物理数据的测量方法，而后通过空间直线拟合获取到了被测气膜孔的轴线矢量，以表征气膜孔的轴线方向。为了验证该方法的有效性和可行性，选取某型高压涡轮导向叶片作为被测物体，应用该测量系统对其前缘部位上的目标气膜孔进行了轴线矢量参数的10次等精度重复测量试验，轴线角度的重复性测量误差不大于0.30°，从而提供了一种气膜孔轴线方向的测量技术解决方案。

一种导致压电式冲击传感器零漂原因分析及抑制措施

房远勇, 吴健, 杨克辛, 戴宜霖

2022, 42(4):  43-48.  doi:10.12060/j.issn.1000-7202.2022.04.08

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冲击加速度传感器输出零漂是影响传感器使用的重要特性，对零漂问题探索由来已久。根据冲击传感器输出信号特点，从传感器模型到传感器与变换电路角度进行了分析，结合传感器安装频响与冲击信号之间的关系，得出高频冲击信号在传感器安装谐振频率处被放大导致传感器零漂的结论。通过理论推导与实际传感器输出结果对比，验证了理论推导的正确性。最后，对零漂抑制措施以及实际作用结果进行了阐述。

便携式微振动可视化测量仪的设计与实现

赵海娇, 单明广, 熊雪芬, 朱皓东, 邓伊洁

2022, 42(4):  49-55.  doi:10.12060/j.issn.1000-7202.2022.04.09

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针对微振动难以察觉、振动测量中接触式的电测法需要布置大量传感器、非接触式的光测法测量速度慢且价格昂贵的问题，设计了基于视觉的便携式微振动可视化测量仪。提出了基于盲源分离的灰度平均测量算法以提取振动信号，结合视频放大算法实现微振动可视化，并基于嵌入式开发平台将测量系统集成为便携式仪器。在试验中,良好的可视化效果和准确的测量结果验证了所提方法的有效性，可为振动测量中存在的问题提供新的解决思路。

测量数据中色噪声处理方法探讨

付莉, 高冰, 刘明波

2022, 42(4):  56-59.  doi:10.12060/j.issn.1000-7202.2022.04.10

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针对经纬仪对高速运动目标测量数据的色噪声处理问题进行了分析探讨。介绍了目前对经纬仪测量数据随机误差进行处理的常用方法，指出了该方法对色噪声处理存在的问题，在对测量序列相关性采用差分方法进行分析的基础上，提出了对色噪声数据采用的两种处理策略——非相关转换法和相关数据平滑法，详细介绍了两种处理策略的计算过程和方法，并通过实测数据的处理实例,验证了所提出处理策略的有效性和合理性，最后对两种方法的特点进行了比较分析。

用于压电料位计的微弱信号检测电路设计

刘溢, 张晓菲, 孙富韬, 卢超

2022, 42(4):  60-64.  doi:10.12060/j.issn.1000-7202.2022.04.11

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设计了一种用于压电料位计的微弱信号检测电路，从防积分饱和电荷放大、带通滤波、精密检波、两级比较和逻辑控制五个方面介绍了其工程实现。能够实现单极性电源供电处理交流信号，实时监测料位计输出电荷大小，并转换为开关信号输出；具备灵敏度调节功能，可以根据不同物料的阻尼特性，有针对性地设置动作阈值；能够根据用户需要设置输出电平极性，提高了料位计的灵活性和适应性。结合理论计算、仿真分析和试验测试，验证了设计的合理性和正确性。

计量保障技术

一种小型化高同步性伺服作动系统研究

李沛剑, 李怀兵, 冯立墨, 杨波, 刘凯, 杨娜

2022, 42(4):  65-70.  doi:10.12060/j.issn.1000-7202.2022.04.12

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介绍了一种小型化高同步性伺服作动系统，针对发动机动力调节装置狭小的空间和特殊高温环境的严苛要求，对液压作动器进行了耐高温、小型化设计，采用液压作动器与控制阀组分体式结构设计和非对称活塞杆结构设计，实现了大运动行程，降低了截面尺寸和轴向长度；采用位置初始同步+位置同步控制+非对称位置控制的全域控制参数动态调整的控制策略，实现了三路作动器的运动平稳控制和全行程范围内的高位置同步性。通过理论计算和带载试验验证，该伺服作动系统实现了环境和空间的技术要求，并具有较好的位置同步控制性能。

光学捷联基准导航计算机设计与实现

霍庚, 黄平华, 张兴凡

2022, 42(4):  71-76.  doi:10.12060/j.issn.1000-7202.2022.04.13

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为满足当前光学捷联基准解算精度高、低功耗、小型化的需求，设计了一种基于现场可编程门阵列（FPGA）和数字信号处理器（DSP）为核心的嵌入式导航计算机。对导航计算机（ENC）硬件设计进行了阐述，并重点研究了导航计算机信息处理模块（MPM）和数据采集通信模块（DCM）的协同使用，充分体现了DSP和FPGA联合使用的优点。其次，研究了基于主惯导航向和计程仪速度组合的Kalman滤波器设计，以解决长时间工作对系统精度的影响。最后，将该导航计算机实际应用于捷联基准中，通过半实物仿真试验，验证了导航计算机硬件方案的可行性和Kalman滤波器设计的合理性。结果表明，基于FPGA和DSP双核的嵌入式导航计算机性能稳定，设计合理，满足光学捷联基准高精度、低功耗的使用要求。

一种相机总线数据仿真系统改进研究

赵育良, 王淑娟, 王颖颖

2022, 42(4):  77-82.  doi:10.12060/j.issn.1000-7202.2022.04.14

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针对以51单片机为核心的航空机载设备总线数据仿真系统存在的问题，提出并设计了基于PC104嵌入式系统为核心的总线数据仿真系统。该系统利用ZHHK429-PC104-Plus板卡和自研的ARINC407接口卡，结合25.4cm(10 in)工业级触控彩色显示屏对原系统进行了改进设计，基于Windows Embedded XP操作系统结合LabVIEW实现图形化软件开发，实现了机载惯导和大气机数据仿真输出，使相机在工作房内即可完成全状态通电检测。经测试，该总线数据仿真系统，在原有系统的基础上，各项性能都有明显提升。

基于TCAD仿真建模的瞬时剂量率效应研究

初飞, 陈洪转, 于春青, 郑宏超, 王亮, 杨程远

2022, 42(4):  83-87.  doi:10.12060/j.issn.1000-7202.2022.04.15

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针对一款百万门级0.18 μm互补金属氧化物半导体（0.18 μm CMOS）工艺抗辐射加固的微处理器电路，提出了采用TCAD仿真建模技术对加固电路开展瞬时剂量率效应研究的方法，仿真结果表明通过保护环结构加固设计，可有效提升电路的抗瞬时剂量率效应性能，并利用瞬时剂量率辐射源进行了仿真有效性的试验验证。结果表明,采用TCAD仿真手段得到的瞬时光电流峰值与试验得到的光电流峰值误差小于5%，证实了仿真研究电路瞬时剂量率效应方法的有效性。

基于TestCenter软件平台自动测试系统设计

魏志强, 王兵, 马敏, 聂继鑫, 闫佳晖

2022, 42(4):  88-92.  doi:10.12060/j.issn.1000-7202.2022.04.16

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随着通信技术的快速发展，目前市场上无线电测试类仪器保有量快速扩充，测试任务逐年增长。面对快速增长业务，传统的人工手动测试方式已不能满足市场需求。针对以上问题，采用TestCenter软件平台，结合已有计量标准设备，适当增加接口及智能开关设备，设计了一套通用自动测试系统。经验证，该自动测试系统操作简单，运行可靠，测试速度快。