宇航计测技术

陈洪娟, 费腾

2022, 42(5): 1-7. doi:10.12060/j.issn.1000-7202.2022.05.01

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水声声管在低频水声测量中的应用十分广泛，不仅可以用来校准低频水声换能器，还可以用作水声材料及其构件的声学参数测量。随着矢量水听器研究工作的不断发展，在水声驻波声管中更加大了对质点振速的测量研究。在回顾了矢量水听器校准技术的发展历程和研究现状的基础上，对影响矢量水听器校准技术的因素进行了分析，同时给出了相应的研究成果，包括采用驻波管比较校准方法时，由于标准声压水听器和被测矢量水听器的置放方式引起的灵敏度校准结果高频失真，以及由于矢量水听器悬挂结构影响导致出现的灵敏度校准结果低频失真，并且对矢量水听器技术未来的发展方向进行了展望。

数字计量发展现状及关键技术研究

李昂, 何巍

2022, 42(5): 8-12. doi:10.12060/j.issn.1000-7202.2022.05.02

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计量产业为各行各业中数据的测量提供手段并且保障数据的正确性。在当今的数字化浪潮中，为了更好的发挥计量产业的重要作用，需要进行由传统计量向数字时代计量的重大变革，即完成计量产业的数字化转型，简称数字计量。数字计量的核心内涵是应用相应的数字化技术，实现测量数据和测试报告以及校准证书的数字化、检定校准规程规范机器可读、计量标准装置数字孪生、校准检定检测操作自动化和智能化，构建数字化量值传递溯源链，以数字方式传递测量信任和量值统一。在世界范围内，权威机构相继颁布了实现数字计量的指导文件，引领全球数字计量变革的走向。

110 GHz~170 GHz天线平面近场测量系统

刘星汛, 程先友, 黄承祖

2022, 42(5): 13-16. doi:10.12060/j.issn.1000-7202.2022.05.03

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面对(110~170) GHz天线准确计量的需求，设计了一套基于机械臂自动扫描的(110~170) GHz天线平面近场测量系统，它由矢量网络分析仪、扩频模块、机械臂扫描架、小型光学平台、扫描探头等硬件组成，通过测量软件设置仪器参数,控制机械臂扫描轨迹，采集扫描面上测试点的幅度和相位，将近场采集的数据用付氏近远场变换算法还原成天线增益方向图。采用标准增益喇叭天线对该系统进行实验验证，并将近场测量结果与远场测量结果进行比较，结果表明该系统测量方向图主瓣最大偏差为0.25 dB，能够满足天线计量的需求。

航天用太阳电池地面标定测试装置研究

温天成, 张书锋, 刘民, 卢佳林, 王凯, 邓星亮, 唐友东

2022, 42(5): 17-22. doi:10.12060/j.issn.1000-7202.2022.05.04

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传统的标准太阳电池标定方法分为高空标定与地面标定，地面标定方法已纳入国际标准。地面标定由于操作简便、标定结果较为精准目前被广泛应用。太阳电池标定结果准确与否对航天器电源系统姿态敏感期、地面环境模拟的设计具有重要意义。本文对太阳电池地面标定方法展开研究，根据国家标准中地面标定方法原理研制了便携式、高准确度的地面标定测试设备，包括准直孔、太阳电池托盘、太阳跟踪器等标定装置，使地面标定过程简易化，对航天用太阳电池地面标定有着重要意义。

真空紫外探测器关键参数校准装置

孙广尉, 杜继东, 李世伟, 邓培, 程前, 黄亮, 周国澳, 杨海生

2022, 42(5): 23-28. doi:10.12060/j.issn.1000-7202.2022.05.05

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当前真空紫外空间探测技术迅猛发展，真空紫外载荷应用越来越广，其中的核心器件真空紫外探测器的特性校准变得越来越重要，针对国内真空紫外探测器关键参数校准能力缺失问题，研制了一套真空紫外探测器关键参数校准装置，实现光谱响应率、线性度等参数的校准。论述了真空紫外探测器光谱响应率、线性度参数的校准方法，介绍了校准装置的硬件组成、校准方法和软件功能，并对其进行了测量不确定度评定。测试结果证明表明，该校准装置可以对真空紫外探测器进行主要参数的校准，校准结果准确、有效。

卫星导航有源接收天线噪声温度测量

曹月, 胡瑜, 杨寒旭, 张金伶, 翟宏

2022, 42(5): 29-33. doi:10.12060/j.issn.1000-7202.2022.05.06

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卫星导航有源接收天线的噪声温度是导航接收系统的关键技术指标之一。针对卫星导航有源天线总体噪声温度无法测量的问题，研制了两台口面型噪声源，口面噪声源主要由辐射体、辐射体物理温度控制和温度测量仪等组成。两个口面噪声源在L和S波段分别提供高低温标准噪声温度，采用Y系数测量方法测量有源接收天线的总体天线噪声温度。测量了某卫星导航有源天线的总噪声温度，在(1.19～1.29) GHz的频率范围内，中心频率1.24 GHz上噪声温度测量结果为206 K，但是在1.266 GHz频率点上噪声温度测量大于4 000 K，说明天线与滤波器之间、滤波器与放大器之间存在设计问题或其它问题，体现出测量有源天线噪声温度的必要性。

一种超宽速率图形产生方法

贾冒华, 童琼, 孔令磊

2022, 42(5): 34-37. doi:10.12060/j.issn.1000-7202.2022.05.07

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随着现代科技的发展，信息传输系统的工作速率不断拓宽，要求用于其可靠性、稳定性评测的误码率测试设备具备超宽速率的测试图形产生能力。本文提出了一种用于误码率测试设备的超宽速率图形产生方法，该方法将50 Mb/s～60 Gb/s的超宽速率分解为四个速率段，并通过高速开关实现输出图形信号的切换。文中基于FPGA（现场可编程逻辑门阵列）+多级MUX（多路复用器）的图形产生架构^［1］搭建了测试系统，通过对整个工作速率范围进行分解，最终实现了一路50 Mb/s～60 Gb/s范围内超宽速率测试图形信号的产生。

基于高频光电导法半导体少数载流子寿命测量系统的设计与实现

赵昭, 高子兴, 李洁

2022, 42(5): 38-43. doi:10.12060/j.issn.1000-7202.2022.05.08

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基于高频光电导衰减法半导体少数载流子寿命测量基本原理，设计了半导体少子寿命测量系统，并在二极管检波电路的基础上，对信号处理系统进行了改进。该信号处理系统采用反馈式检波电路，相比于传统二极管检波电路，运用运算放大器的反馈原理减小了检波二极管压降产生的误差，同时结合二极管嵌位作用，减小了运算放大器压摆率带来的影响，提高了测量系统的检波能力。通过实验，验证了该检波电路的可行性，测试结果表明，有效提升了测量系统的准确性。

利用无线通信链路进行基于深度学习的大雾天气监测

程倩, 伍忠东, 郑礼, 敏捷

2022, 42(5): 44-51. doi:10.12060/j.issn.1000-7202.2022.05.09

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为了以低成本、高时空分辨率进行大雾天气监测，提出一种利用无线通信链路进行基于深度学习的大雾天气监测方法。由于信道中不同浓度的大雾天气在信号中留有的特征不同，采集了4种不同浓度大雾下的无线电信号，建立无线电大雾天气监测数据集；通过在传统ResNet50网络中引入注意力机制并进行特征融合，得到改进后的A-ResNet50模型。利用A-ResNet50网络提取接收信号中留有的不同浓度大雾天气的特征，对四类不同浓度大雾天气进行分类识别，达到监测大雾天气的目的。所提方法在建立的数据集上进行了验证，相较于其他传统分类算法，本方法性能最优，最终识别准确率达到86.18 %，结果证明了该方法的可行性和有效性。

基于AI+神经网络的数字化故障电弧识别方案研究

杨图强

2022, 42(5): 52-56. doi:10.12060/j.issn.1000-7202.2022.05.10

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线路故障电弧的特征随着电力电子技术的提高更趋复杂，传统的故障电弧识别方式已无法应对新型用电系统。对比传统故障电弧识别方案，研究故障电弧产生类型和新型检测技术，提出基于谐波因素、总谐波畸变率、电流零休时间、电流变化速率、电流周期性等典型时域、频域特征的AI+神经网络的数字化故障电弧识别方案。该方案运用回归算法向量机对特征图进行分类处理，通过正向传输运算、反向传输运算和迭代回归运算三个步骤执行卷积神经网络，频繁迭代回归以获得最佳特征识别图。本文以调光器的故障电弧识别为例，对故障识别方案进行验证，结果表明采用此方案可实现更高效、更精准、更稳定地识别故障电弧。

基于长短时记忆神经网络(LSTM)的钟差预报算法

王锐, 弓剑军, 杜洪强, 武文俊

2022, 42(5): 57-62. doi:10.12060/j.issn.1000-7202.2022.05.11

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原子钟钟差预报在原子时计算和原子钟频率驾驭中发挥着重要的作用。长短时记忆神经网络（LSTM）预报算法能够处理多参数长期依赖关系的时间序列预报，以氢钟和铯钟实测数据为样本，通过构建LSTM钟差预报模型，降低了长期原子钟内部噪声以及原子钟漂移对钟差预报的影响，并以72h，240h和720h为预报时长，分别与线性多项式模型、灰色模型和Kalman模型原子钟钟差预报模型进行预报误差对比。研究表明，在240h以上的预报时长中，LSTM建模长期依赖关系的优势得以体现，相较于其他3类模型可以获得更高的预报精度。

基于光纤双向时间比对的溯源系统设计与实现

谢勇, 赵大勇, 袁媛, 杨军

2022, 42(5): 63-68. doi:10.12060/j.issn.1000-7202.2022.05.12

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为了实现高精度原子时标的远距离溯源需求，构建一种基于光纤双向时间比对的溯源系统，结合光纤双向时间比对技术指标高的优点，实现本地原子时标向远端标准时间进行溯源，通过采用主备路设备冗余备份机制，提升了系统的可靠性。试验结果表明：基于光纤双向时间比对的技术手段，获得了与标准时间溯源时差优于1 ns，溯源效果达到日频率稳定度在5E-15以内，同时利用主备路时间同步技术实现了主备路时差优于0.3 ns。

用于铯光泵磁强计的无磁恒温控制系统设计

谢胤, 程智勇, 李小芳, 王羚, 张樊

2022, 42(5): 69-72. doi:10.12060/j.issn.1000-7202.2022.05.13

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针对铯光泵磁强计对原子气室温度高稳定性及无磁干扰的要求，设计了一种用于铯光泵磁强计的无磁恒温控制系统。该系统主要包括无磁加热器件与无磁恒温控制电路。无磁加热器件采用微机电系统工艺的双层对称四线结构，可有效抑制电流产生的磁场；无磁恒温控制电路通过交流加热进一步减小恒定磁场干扰，以现场可编程门阵列为核心，使用直接数字式频率合成技术产生高频加热信号，再经功率放大进行无磁恒温控制，减少硬件电路资源。测试结果表明，气室恒温控制的温度噪声峰峰值可达到0.02 ℃，满足光泵磁强计的性能要求。

高时间分辨力瞬态热反射显微热成像装置

刘岩, 翟玉卫, 荆晓冬, 丁立强, 任宇龙, 吴爱华

2022, 42(5): 73-78. doi:10.12060/j.issn.1000-7202.2022.05.14

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瞬态热反射显微热成像能够测量电子器件表面温度分布，兼具高时间分辨力和高空间分辨力，在GaN HEMT等大功率器件热测试中应用日益广泛。研发了瞬态热反射显微热成像装置，利用窄脉冲照明，捕捉特定短时间内被测器件表面的图像，实现瞬态热反射热成像，时间分辨力达到1 μs。以微带电阻作为被测器件开展了瞬态测温实验，激励脉宽10 μs，测试得到了不同时刻微带电阻上温度分布，可以观察到升温和降温过程的细节，温度上升和下降时间在（2~3） μs，有效验证了装置的时间分辨力性能。

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