【正文】 10701 韓冰 20202008 10 科技部 40 核磁共振計量檢定裝置產(chǎn)業(yè)化項目 02CJ111411 韓冰 20202010 200 河北省發(fā)改委 41 能量天平電磁場研究 2020BAF06B01 韓冰 20202010 20 科技部 42 基于激光在線監(jiān)測系統(tǒng)的不確定度評定的研究 60677021 李紅蓮 20202008 32 國家自然科學基金項目 43 量子化霍爾電阻國際基準 韓冰 20202007 （三）代表性成果簡介 （每項成果分開單獨填寫） 代表性成果名稱 完成單位排序 本中心固定人 員參加人數(shù) 0 ℃～ ℃和 0 ℃～ 河北省計量監(jiān)督檢測院 1 10 ℃重疊溫區(qū) 90 國際溫標非一致性 90 國際溫標是目前在全世界范圍內(nèi)通用的國際標準，是溫度測量和量值傳遞的最高標準和依據(jù)。 90 國際溫標非一致性是 90 國際溫標的基礎，它的大小直接影響整個溫度測量系統(tǒng)的準確度。 非一致性是使用標準鉑電阻溫度計或氣體溫度計進行溫度測量，在同一溫區(qū)由于使用不同內(nèi)插方程所獲得的測量結果 之間的微小差別。它是在最高精度條件下進行溫度測量所呈現(xiàn)出來的誤差，是直接影響 90 國際溫標準確度的重要因素之一，其研究涉及溫標的基礎。 90國際溫標給出的估計值是，標準鉑電阻溫度計在其定義的溫區(qū)內(nèi)，非一致性不超過 ，并規(guī)定，在實際測量中可忽略不計。但是，經(jīng)過十多年的實踐，國內(nèi)外已發(fā)現(xiàn)多支標準鉑電阻溫度計非一致性超過 ，甚至有的新研制的溫度計的非一致性達到了 ，大大超過了標準鉑電阻溫度計本身的測量不確定度。 為了搞清楚非一致性對溫標的影響，世界各國家對不同溫區(qū)的溫標非一致性進行了廣泛研究， 本課題對 0℃～ ℃和 0℃～ ℃重疊溫區(qū)的溫標非一致性進行了研究。通過對世界 5 個國家各種規(guī)格型號的 0℃～℃溫區(qū)的標準鉑電阻溫度計進行實驗，以及實驗數(shù)據(jù)的收集，系統(tǒng)分析了 87 支 0℃～ ℃溫區(qū)標準鉑電阻溫度計的測量數(shù)據(jù)。結果表明，就當前標準鉑電阻溫度計的制造水平來看，非一致性僅能控制在 1mK 以內(nèi)。比 90國際溫標的估計大了一倍。因此，本課題建議，在實際測量中，非一致性不能忽略不計，應將其作為標準鉑電阻溫度計的質量指標來控制，控制范圍在 1mK 11 之內(nèi)。這樣做符合溫度計生產(chǎn) 的實際情況，同時也能保證溫度量值傳遞的準確性。這種對非一致性控制的思想和方法，不僅對保證 90 國際溫標的準確度具有重要意義，而且對新溫標的研究也有重要的參考價值。 本課題從 90 國際溫標的內(nèi)插方程出發(fā)，得到了 0℃～ ℃和 0℃～℃重疊溫區(qū)非一致性的一個簡便計算公式。通過實驗數(shù)據(jù)的實際演算，誤差幾乎為零。研究還發(fā)現(xiàn)該重疊溫區(qū)的非一致性僅與 0℃～ ℃溫區(qū)標準鉑電阻溫度計內(nèi)插方程的系數(shù) c有關，只要系數(shù) c的絕對值小于 ?? ，溫度計的非一致性一定小于 1mK。對檢驗溫度計是否合格十分方便。 本課題以非一致性為基礎，進行了拓展研究。給出了 0℃～ ℃溫區(qū)標準鉑電阻溫度計的的兩個二次偏差函數(shù)，一個由水三相點、錫凝固點和鋁凝固點的檢定值確定，另一個由水三相點、鋅凝固點和鋁凝固點的測量值確定。這兩個二次偏差函數(shù)與 90 國際溫標給出的 0℃～ ℃溫區(qū)三次偏差函數(shù)很近似，但少用一個固定點，節(jié)省了測量時間和費用。經(jīng) 87 支 0℃～ ℃溫區(qū)標準鉑電阻溫度計檢驗，其誤差都不超過 ，可適用于一、二等標準鉑電阻 溫度計檢定。 代表性成果名稱 完成單位排序 本中心固定人 員參加人數(shù) ZYMD1型智能液體密度計 河北省計量監(jiān)督檢測院 2 所屬科學技術領域：屬科學研究與技術服務行業(yè)中儀器儀表科學技術領域，應用于液體密度計的設計與生產(chǎn)。 主要技術內(nèi)容：研究液體密度的數(shù)字化測量技術，分析液體密度與振蕩管 12 諧振頻率間的數(shù)學模型，在此基礎上研制開發(fā)出諧振型雙音叉液體密度傳感器，并采用諧振型雙音叉液體密度傳感器、恒溫槽、單片機控制及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)設計開發(fā)出 ZYMD1 型智能液體密度計；研究液體密度傳感器的諧振頻率與材質、諧振管 橫截面積、測量溫度的關系，將傳感器和晶體振蕩器置于恒溫槽內(nèi)，單片機控制帕爾帖元件的供電進行加熱或制冷，利用通斷比進行恒溫控制，自帶 20177。 ℃恒溫槽，提高測量準確度；在振蕩管的端點焊上特殊玻璃，形成節(jié)點，提高頻率穩(wěn)定性；對振蕩管進行適當熱處理和內(nèi)壁表面工藝處理，避免振蕩管的振裂和液體掛壁現(xiàn)象；實現(xiàn)密度自動修正，采用進液泵實現(xiàn)樣品自動進液。 技術 指標：密度測量范圍： 0～ ，示值誤差：177。 ；酒精度范圍： 0～ 100%(v/v)，酒精度精度：177。 % (v/v)；恒溫控制 ： 20177。 ℃；采樣容量：約 2mL/次；數(shù)據(jù)存儲容量： 80 組。 這個指標相應于國外大部分的一般實驗室和工廠用的密度計的水平，可以滿足大多數(shù)檢驗的需要和酒廠酒精度檢驗的需要（國標規(guī)定酒精度的要求是177。 1%v/v）。 推廣應用情況：產(chǎn)品經(jīng)河北省化工研究院及唐山、秦皇島、昌黎計量測試研究所近兩年的應用，創(chuàng)造直接或間接經(jīng)濟效益 360 萬元，同時驗證了產(chǎn)品具有如下特點： ，替代國外同類產(chǎn)品，促進了我國液體密度測量方法及手段的發(fā)展，實現(xiàn)了液體密度測量的新突破； 2.改變了傳統(tǒng)的測量方法，采樣 量少，每次僅需 2mL，大大減少了樣品浪費，是傳統(tǒng)玻璃密度計無法相比的； 、性能穩(wěn)定可靠，不受環(huán)境溫度影響，直接讀數(shù)，免去大量計算工作，提高了工作效率。產(chǎn)品在第五屆中國國際 13 科學儀器及實驗室裝備展覽會上獲自主創(chuàng)新金獎。 促進行業(yè)科技進步作用及效益情況：填補了國內(nèi)液體密度測量領域的空白，替代國外同類產(chǎn)品，改變傳統(tǒng)的液體密度測量方法，提高工作效率；采樣量少，較傳統(tǒng)測量方法節(jié)約樣品量 90%以上，具有廣泛的應用前景。 ZYMD1型智能液體密度計于 2020年 6月通過河北省質量技術監(jiān)督局樣機試驗，并取得中華人民 共和國制造計量器具許可證。 該項目自應用以來，已為企業(yè)累計新增利稅424萬元。同時，該項目的推廣應用促進了我國液體密度測量方法及手段的發(fā)展，實現(xiàn)了液體密度測量的新突破，可以帶來顯著的節(jié)能效果，大大提高樣品利用效率，具有重要的社會效益。 知識產(chǎn)權授權情況：本項目取得兩項國家專利 14 代表性成果名稱 完成單位排序 本中心固定人 員參加人數(shù) HBRB 熱能表檢定裝置檢定 河北省計量監(jiān)督檢測院 2 該項目是省科技廳計劃項目，其內(nèi)容是建立河北省最高熱量計量標準，用于 DN15~DN50 口徑的熱水表 、熱能表、熱水介質流量計的檢定 /校準，新產(chǎn)品的定型鑒定和樣機試驗以及熱水介質下的流量、熱量計量方法和技術的研究。 該裝置主要由四部分組成：一是熱水流量標準裝置：二是模擬供 熱管路供回水溫度測量校準系統(tǒng)； 三是電氣控制系統(tǒng)；四是測量數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)。 工作原理：利用電子天平測量流過試驗管路的熱水流流量，恒溫水槽模擬供熱管路進水口及出水口的溫度，利用熱力學公式計算熱量組成質量法熱量測量；利用電磁流量計測量流過試驗管路的熱水流量，恒溫水槽模擬供熱管路的供、回水溫度，利用熱力學公式計算熱量組成標準法熱量測量。 性能指標 ： 質量法熱能表檢定裝置熱量測量擴展不確定度： U(qm)＝ ％， K＝ 2； 標準表法熱能表檢定裝置熱量 測量擴展不確定定度： U(qr)＝ ％ K＝ 2。 其中： 熱水流量標準裝置熱水流量范圍： (~42)m3/h； 熱水流量標準裝置熱水溫度范圍：常溫 ~95℃ ； 質量法流量測量擴展不確定度： U(qm)＝ ％， K＝ 2； 標準表法流量測量擴展不確定度： U(qr)＝ ％， K＝ 2； 15 熱水流量標準裝置熱水流量范圍可擴展至（ ~15） L/h，該范圍不確定度優(yōu)于 ％， K＝ 2。 裝置特點： 應用當前先進的機電一體化測控技術。 高準確度的計量標準裝置，熱量測量準確度可達到 ％（ k＝ 2）， 目前屬于國內(nèi)最高水平。 采用獨特的數(shù)據(jù)處理技術，由計算機采集標準流量計的瞬時流量，通過建立數(shù)學模型實時計算某一時間間隔內(nèi)的累積量，實現(xiàn)了標準流量計量的高精度、高效率。 質量法、標準表法兩種測量方法 互補 ，量值傳遞方便，標準表可在線檢定 /校準定點修正系數(shù)，提高了標準表的準確度和測量范圍。 設計了可在線標定的熱水換向器，提高了換向精度。 實現(xiàn)了雙路多表串連檢測，可進行在線熱水介質壓力試驗 。 特殊的保溫結構，試驗流程多區(qū)段三級加熱，升溫快捷，控溫效果好，溫度穩(wěn)定可達 ℃ /30min。 測量數(shù)據(jù)由計算機自動采集、處理并 自動 打印結果。 應用情況：該裝置的研制建立，使我省有了國內(nèi)領先水平的熱能表及熱水流量計量最高標準，保證了全省熱能表量值的準確和統(tǒng)一。 2020年 12 月該熱能表檢 定裝置 經(jīng)國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局認可后，授權在全國范圍內(nèi)開展熱能表及熱水流量計新產(chǎn)品的定型鑒定工作。該項目成果獲 2020年度河北省科技進步三等獎 。 16 代表性成果名稱 完成單位排序 本中心固定人 員參加人數(shù) 新 型光纖鋼水快速測溫儀 河北省計量監(jiān)督檢測院 3 本項目基于在線黑體空腔理論，參照快速熱電偶的封裝工藝和測溫流程，采用光纖傳感實現(xiàn)對鋼水等熔融金屬液內(nèi)部溫度的快速準確測量，是替代快速測溫熱電偶的理想產(chǎn)品。其工作原理是根據(jù)普朗克黑體輻射定律，采用靈巧的傳感測溫槍，實現(xiàn)了非接觸式測溫與接觸測溫的有機結合。 消耗式準黑體空腔與消耗式熱電偶頭相比除偶絲外，其它部件基本相同。 產(chǎn)品結構 本產(chǎn)品由可消耗型前置準黑體空腔、傳感器測槍、顯示儀表等三部分組成。測槍以及可消耗型前置準黑體空腔長度可根據(jù)用戶要求制作。 主要技術指標 （一） 、測溫范圍： 1300～ 1800℃ （二） 、測量誤差： 177。 5℃（與鉑銠快速熱電偶相比） （三） 、分 辨 率： 1℃ （四） 、響應時間： 4s （五）、復位時間： 20s （ 根據(jù)用戶要求可調(diào)） （六） 、工作電源： 220VAC177。 10%、 50Hz （七）、工作環(huán)境： 10℃～＋ 60℃、相對濕度不大于 85％ 17 目前狀況 儀表特點： （一） 、無需熱電偶絲，節(jié)約大量的貴重金屬； （二） 、室溫自動修正，保證測量結果的準確可靠； （三） 、測槍更加容易把握，保證測溫過程的穩(wěn)定性； （四） 、測量長 度可根據(jù)現(xiàn)場需要，滿足現(xiàn)場操作需要； （五）、 顯示快速準確，適用于各種敞口冶煉爐； （六）、 顯示儀表在測量完成 20 秒后回到測量室溫狀態(tài)； （七）、 顯示儀表在非測量狀態(tài)時顯示環(huán)境溫度； （八）、 閑置時傳感器、導線和顯示儀表可自由拆卸，以便存放。 （九）、 操作簡單、方便，操作流程上與現(xiàn)有快速熱電偶測溫裝置相同。 （十） 、抗干擾能力強，可在工業(yè)現(xiàn)場、惡劣環(huán)境及高溫條件下運行。 目前該裝置的測溫傳感的部分技術已經(jīng)有償轉讓給石家莊市冀興儀表有限公司，并已取得經(jīng)濟效益 348萬元。 18 （四）其它成果 序號 名稱 完