电离室型氚监测仪实验室校准技术

电离室型氚监测仪是监测空气中氚气浓度水平最重要的在线监测设备,为解决国内流气式电离室型氚监测仪的量值传递问题,开展了电离室型氚监测仪校准技术研究。根据质量流量方法建立氚监测仪的实验室校准装置,通过控制充入校准装置标准氚气体积,采用稀释法配制校准用的参考氚气,用于对电离室型氚监测仪进行校准测试;同时在研制的实验室校准装置上开展校准过程影响因素对校准结果影响研究;采用实验室校准装置配制的参考氚气浓度的扩展不确定度为3.2%~3.6%(k=2);SP1400氚监测仪对活度浓度为3.10×10^(3)~1.98×10^(5) Bq/L范围内氚气响应线性良好(r^(2)=0.9993),校准因子为0.97,标准合成不确定度为4.3%~5.0%。氚监测仪实验室校准装置可配制不同活度浓度的氚气,对氚监测仪进行校准操作性较好,易于推广,准确度高。

电离室型氚监测仪现场校准技术研究及装置研制

为满足核设施及涉氚场所氚监测仪现场校准需求,开展氚监测仪现场校准技术研究。根据国际标准推荐的校准方法,组建便携式校准装置,采用质量流量法稀释配制校准用的参考氚气,在校准回路中引入参考电离室,对现场氚监测仪进行校准测试。结果表明,在便携式校准装置上,可配制不同活度浓度的参考氚气,用于不同量程的氚监测仪校准。经校准,M347氚监测仪校准因子为1.09,合成标准不确定度为5.6%(k=2)。用于现场校准的便携式校准装置可利用浓度已知的氚标准源配制三个不同量级活度浓度的氚气,对氚监测仪进行校准可操作性较好、易于推广、准确度高。

数据采集系统共模抑制比的测量实验研究

介绍了数据采集系统共模抑制比参数的概念、内涵及定义,并阐述了数据采集系统共模抑制比测量中的5个问题:1)共模干扰的非线性问题;2)共模干扰表现形式的多样性,即直流偏移形式,交流波动形式,噪声水平变化形式;3)本底噪声影响的测量及剔除方式,即方差(能量)相减方式,有效值差方式,绝对值均值差方式;4)共模信号端接方式的影响;5)直流共模抑制比和交流共模抑制比的差异。以一个典型数据采集系统上的实验结果,阐述了上述不同条件变化对共模抑制比测量结果的影响,给出了数据采集系统共模抑制比测量的技术建议。

提高微腔孤子光频梳泵浦能量转换效率技术研究进展

分析了孤子微梳泵浦能量转换效率低的原因,介绍了目前已提出的几种提高孤子微梳泵浦光能量转换效率的技术方案,包括激发孤子晶体光梳利用多孤子结构、正常-反常色散双腔耦合泵浦光循环存储结构、微腔-光纤/波导环泵浦光反馈耦合干涉结构、主-副微环腔耦合超模谐振峰劈裂结构等,并分析了这些方案的优缺点。在此基础上,给出了本课题组对反馈耦合腔的优化设计,仿真模拟结果显示,单孤子微梳的泵浦光转换效率可超过25%。最后,对孤子微梳的低能耗产生方案作出总结和展望,为微腔孤子光频梳泵浦能量转换效率提高技术的发展与应用提供理论参考。

大数据时代计量校准理论与技术的发展展望

针对当代计量校准的两种需求进行了详细讨论。针对适合于各种严酷人工环境条件下的测量仪器设备与系统的现场计量校准需求,提出了大数据系统的理论技术发展方向,以线性或非线性系统模型进行系统建模,由单一环境条件变化合成多种环境条件变化,最终以系统理论方式解决多种因素严酷环境条件下的现场计量与校准问题的预测。针对数字化特征明显的数据域仪器设备的计量校准,提出了数据域计量校准理论、方法、技术的发展方向,以统计理论、信息理论、系统理论为基础,以频域、值域、逻辑域、变换域等理论与技术为手段,以模型参数等作为计量校准目标和结果。

数字示波器相频特性的计量评价

针对数字示波器相频特性校准中,响应波形与激励信号之间相位差获取的难点问题,提出一种借助于脉冲沿幅度触发功能特性的方法,通过设定触发参量与激励信号幅度关系,固定与响应信号波形相对应的激励信号的相位点,从而精确获取被测数字示波器的相移特性,并统一了不同频率下相移特性的参考相位点,顺利获得数字示波器相频响应特性曲线。在一组实验中,验证了所述方法的有效性和可行性,可用于数字示波器相频响应特性的测量评价。

基于电光调制技术的脉冲场强校准方法

研究脉冲场强的校准方法,分析S频段脉冲场强产生原理和校准装置组成。通过基于电光调制技术的铌酸锂光波导传感器法对脉冲功率产生的峰值场强进行测量,峰值场强(1~3)kV/m,脉宽(10~100)μs,占空比1%~10%,上升/下降时间小于100ns,场强幅值测量偏差小于1dB。通过分析不确定度来源对测量不确定度进行了评定,扩展不确定度1.7dB。最后采用接收天线法对光波导传感器法的脉冲场强校准结果进行了验证。

核子钟技术研究动态

原子核跃迁的新型时钟——核子钟具有重要的研究价值,其原理是利用原子核跃迁产生的电磁波频率对时间进行精确计量。目前,最有希望用于核子钟的原子核被认为是^(229)Th核的第一激发态^(229m)Th。如何将^(229)Th核激发至第一激发态与获得第一激发态^(229m)Th的参数是目前的研究重点。最新激发态能量的测量数据为E_(is)=8.28±0.17 eV,对应于直接光激发^(229)Th至^(229m)Th所需的光波长为149.7±3.1 nm。这对激发态的直接激光激发提供了数据参考。除直接激光激发外,电子桥激发也是一种值得考虑的间接激发方式。同时,介绍了核子钟技术的一些潜在应用,如秒的新定义、研究基本常数的时间变化和暗物质探测等。

法拉第激光器在量子计量领域的应用

高精度稳频激光器是实现量子精密测量技术的重要基础和组成部分。法拉第激光器利用原子滤光器进行频率选择,输出波长被限制在原子特定跃迁频率附近的透射谱内,具有波长与原子谱线自动对应、线宽窄、抗激光二极管电流及温度波动等显著优势,在量子计量领域有诸多应用,如原子钟、原子重力仪、原子磁力仪等。从法拉第激光器的研究背景、基本原理出发,介绍法拉第激光器在铯原子钟、原子重力仪、光通信系统等领域的实际应用及重要价值。未来,随着技术的不断成熟与创新,法拉第激光器有望在更多领域实现广泛应用,如大功率激光武器、里德堡原子雷达等,预期将在国防军工计量领域发挥更大的作用。

微波宽带超高精度双向时间比对技术研究

当前微波双向时间比对技术广泛应用于视距区域站间时间同步领域,能够达到纳秒站间时间同步水平,对于时间同步指标更高的应用场景还有待进一步提升。本文利用大带宽扩频信号和载波相位在时间测量性能方面的潜在优异性能,提出了基于宽带信号调制解调技术的微波双向载波相位时间比对方法,设计了原型试验系统,利用氢原子钟和相位微跃计验证了实验室条件下系统的测量不确定度(A类)0.27 ps和分辨力4 ps,达到了预期效果,为后续远距离试验和应用推广奠定了坚实的技术和试验基础。

单离子光频标离子囚禁技术

离子囚禁技术与系统是量子频标、量子计算的核心技术和核心物理参考体系,在精密测量、量子计算、高精度导航定位等领域具有重要的应用价值与应用前景。设计研制了一种基于Paul型离子阱的离子制备与囚禁系统,利用数字PID方法进行多通道多波长激光频率锁定,对离子进行光离化制备、囚禁、激光Doppler冷却。试验系统探测到了单离子的微弱荧光信号,实现了单个离子的稳定囚禁;激光频率漂移由500 MHz稳定至±0.8 MHz,激光冷却温度达到5.53 mK,趋于Doppler冷却极限。

基于超稳腔PDH锁频技术的852 nm超稳激光器

自上世纪80年代激光锁定技术发展以来,超稳激光器在光钟、引力波探测、腔量子电动力学、星地通讯等高精度光学量子时频计量领域发挥着重要作用。利用Pound-Drever-Hall(PDH)锁频技术,可以将自由运转激光器的频率锁定后获得极高频率稳定性的激光输出。这里,将852 nm波长激光锁定在超稳谐振腔的频率谐振点上,实现超稳频激光输出。试验中的超稳谐振腔品质因子达到1010,精细程度达到20万,输出激光的秒级频率稳定度达到5.2×10^(-15),线宽2.3 Hz。这一频率稳定度的连续激光器将为852 nm波长的钟激光器提供有力的技术支持,与Cs原子产生良好关联。

CIAE电离辐射计量技术发展回顾

本文回顾了中国原子能科学研究院(CIAE)早期开展的电离辐射计量与测试技术研究及成果、电离辐射一级计量站成立后电离辐射计量体系的建立与完善,以及2000年后电离辐射计量新技术与新方法研究。通过回顾CIAE电离辐射计量技术从满足核工业所需的常规电离辐射计量测试方法到绝对测量新方法研究、极值量计量、动态量计量、特殊环境计量、特殊放射性气体活度计量以及特殊放射性标准物质制备的发展历程,追根溯源,以期进一步提升综合计量保障能力,并在先进计量测试理论与方法、核医学与放射治疗计量、辐射生物计量等方面继续开拓创新,取得更大的进步。

专用测试系统计量校准问题讨论

针对计量行业的难点问题之一"专用测试仪器系统"的计量校准问题进行了系统性讨论。首先,从其定义出发,结合其技术目标的特殊性特点,分析了专用测试系统的技术特征。其次,针对其校准中存在的歧义,如综合校准的含义、系统校准的含义等进行了辨析讨论,对于现场校准的三种基本模式特征进行了系统性区分和讨论。最后,针对其计量校准规范的制订难度,提出了制订单参量通用校准规范的方式予以组合使用解决方案,以及具体实现综合性校准和系统性校准的具体步骤。

人工智能的计量校准

针对人工智能的计量校准,阐述了其紧迫性、必要性以及可行性。提出了2种不同的人工智能计量解决方案。其一为基础方式,从智能的7个维度出发,分别进行语言智能、数理逻辑智能、空间智能、肢体运动智能、音乐智能、人际关系智能、内省智能的计量校准研究,然后,针对同时含有两种以上智能的多元智能系统,进行面向具体任务目标的综合加权,给出面对具体任务目标的智能水平定量评价结果。其二为工程方式,从每一个具体而明确的人工智能系统入手,依据愿景目标确立评价指标体系,开展计量校准研究,最终以定量量化方式,评价系统的分项与综合智能水平。其主导思想是以定量量化方式,评价任意智能系统的智能水平。

计量性是复杂工业产品技术状态控制及大数据管理的基石

以质量控制观念及大数据管理为视角,阐述了计量性的概念、意义和价值,指出了计量性实质上就是产品状态参量的可激励性、可控制性和可观测性。按照技术目标与能力要求,将计量性划分为5个不同的技术等级,以贯穿从产品的设计制造到使用维护的全寿命过程。讨论了计量性对提升产品成熟度的作用。

计量校准中的复杂环境的剖析与应对策略

概述了各种不同的环境表述方式,包括自然环境、人工环境、物理环境、化学环境等。总结了计量校准环境的四类要素,即环境媒介、环境场、环境力学条件和环境空间,以对复杂化的环境进行标准化表述与构建。提出了主环境要素分类法,按后续要素的重要性依次递减方式,用以表述复杂多变的环境状态。并对计量校准中环境因素影响的应对之策进行了总结归纳,包括技术提升策略、局部环境控制策略、环境因素降维策略等。

高气压电离室环境适应性、可靠性和计量特性的设计与测试

为建立用于环境水平γ辐射场所剂量率监测用高气压电离室,从电离室外壳、探头结构、电子学系统等方面开展优化设计,提升设备的环境适应性、电磁兼容性以及可靠性。参照标准方法,产品样机在第三方测试机构开展通用质量性能测试,测试结果表明:该产品工作及贮存温度范围-10℃~45℃,湿度范围≤93%RH;具备一定抗振动冲击能力,满足GB/T 8993-1998中运输环境条件严酷等级2M1要求;电磁兼容性中静电放电抗扰度、射频电磁场辐射抗扰度满足GB/T 17626.2-2018、GB/T 17626.3-2016的相关要求;可靠性满足MTBF≥1000 h的要求,该产品的环境适应性、电磁兼容性、可靠性符合计量级产品需要,可作为便携式辐射剂量仪用于无气候防护场所。自研的高气压电离室可携带至现场作为环境水平空气比释动能高准确度工作计量器具使用,开展辐射剂量监测。

直流共模抑制比的精确测量与校准研究

针对数据采集系统的共模抑制比测量精度不高的问题,以波形分析方式研究了直流共模干扰的表现形式,揭示了其同时含有直流偏移叠加交流波动和本底噪声的典型特征。比较了4种不同的直流共模抑制比计算方式的特点,提出以波形幅度绝对值的平均值进行干扰强度表征,并进行直流共模抑制比的定量表述,同时,使用平均值叠加模型对系统本底噪声的影响予以剔除,提高了直流共模抑制比的测量精度。基于该方法与流程,讨论了其主要的不确定度来源——信号源误差、数据采集系统增益误差、幅度测量误差、幅度分辨力误差、测量重复性等。进行了测量不确定度分析和评价;结合一个实例,给出了通道直流共模抑制比的不确定度评价结果,验证了所述方法的实用性与可行性。

环境γ剂量率仪现场校准的修正技术研究

在对辐射环境自动监测站上方环境γ剂量率仪开展现场校准工作时,由于条件限制,一般将标准仪器放置在待校准仪器的旁侧进行校准,因此辐射环境自动监测站舱体的屏蔽会给校准因子带来一定的误差。本文通过建立辐射环境自动监测站环境空间模型,在MCNP中模拟了现场校准时的粒子输运过程,利用模拟计算结果对校准因子进行了修正,并通过实验方法加以验证,从而提高了现场校准工作的准确性。