校准方法（精选12篇）
校准方法 篇1
1 问题的提出
飞机载荷校准系统是一套大型的测试设备。该系统由控制子系统、数采子系统和液压子系统等组成。其中包括20通道自动协调加载系统、512通道数据采集系统、200升/分液压源各一套及液压作动器20套。各部分通过电缆和油管连接成一个整体。
该套设备主要用于:飞机结构零部件及整机的载荷校准试验、静力试验;刚度测量 (位移传感器测量变形) ;温度测量 (结构件的环境温度飞机结构零部件的疲劳试验) 。
由于该设备属专用测试设备, 测量参数跨越电学、热力学等专业, 且其体积庞大, 无法搬运到实验室, 而且数采子系统 (以下简称MGCPLUS系统) 的精度直接影响着整套系统的运行, 目前又没有相应的校准方法, 通过对其原理的分析研究, 提出了以下校准方法。
2 MGCPLUS系统简介
本系统的测试通道包括472路应变、24路电压、8路Pt电阻、8路热电偶。各类测试通道的技术指标分别为:
应变测试通道:ML801 (放大器) +AP815 (连接适配器) 的精度为±0.2%;
电压量测试通道:ML801 (放大器) +AP801 (连接适配器) 的精度为±0.05%;
Pt电阻温度通道:ML801 (放大器) +AP835 (连接适配器) 的精度为±0.05%;
热电偶温度通道:ML801 (放大器) +AP809 (连接适配器) 的精度为±0.05%。
注:Pt电阻温度通道和热电偶温度通道的校准在本文中不考虑。
3 校准原理及步骤
3.1 校准原理
3.1.1 校准所用设备
a) 标准模拟应变量校准器;
b) 直流电压源或多功能校准器。
3.1.2 校准原理示意图
采用直接测量法, 设备连接如图1所示。分别由标准模拟应变量校准器和直流电压源或多功能校准器提供标准的应变和电压信号输入到应变测试通道和电压量测试通道, 由采集器MGCPLUS采集记录校准数据, 并对数据进行处理和分析, 得出该通道的相应测量点的不确定度。
3.2 校准步骤
3.2.1 应变测试通道的校准
a) 按图1将MGCplus采集器与标准模拟应变量校准器采用全桥连接, 而且尽可能采用六线连接, 再与采集控制计算机正确连接, 通电预热1小时;
b) 依据通道的测试量程及用户的要求选取如下校准点0με、100με、200με、500με、1000με、2000με、5000με;
c) 由标准模拟应变量校准器分别输出以上应变量到某一通道, 采集器MGCPLUS采集记录实测数据。逐一对所有应变测试通道进行校准, 并分别记录实测数据;
d) 交换标准模拟应变量校准器的A、C两端, 完成反向校准。
3.2.2 电压测试通道的校准
a) 按图1将MGCplus采集器与直流标准源或多功能校准器以及采集控制计算机正确连接, 通电预热1小时。
b) 依据通道的测试量程及用户的要求均匀选取如下校准点0V、2V、4V、6V、8 V、10 V。
c) 由多功能校准器分别输出以上电压信号到某一通道, 采集器MGCPLUS采集记录实测数据。逐一对所有电压测试通道进行校准, 并分别记录实测数据。
d) 将直流电压标准源 (或多功能校准器) 的输出设置反向, 完成反向校准。
4 测量不确定度的评定
4.1 以应变量测试为例, 首先构造其数学模型:
应变量测试通道的数学模型为
式中:
△ε—应变量的测量误差, με;
εx—MGCPLUS数采子系统的示值, με;
ε0—标准应变量校准器的输出值, με。
4.2 测量不确定度的评定
a) 读数重复性引入的测量不确定度分量
选取一校准点1000με为评定点, 对其进行7次测量, 求出7次测量结果的平均值。
用贝塞尔公式计算其实验标准偏差:
由于校准结果为单次测量结果, 因此由读数重复性引入的测量不确定度分量为
b) 标准模拟应变量校准器的不准确引入的测量不确定度分量
标准模拟应变量校准器在1000με的允许误差极限为±0.05%读数, 则区间半宽度为a=0.5με, 一般取均匀分布, , 则:
c) MGCplus系统面板指示表的分辨力引入的测量不确定度分量
MGCplus系统面板指示表在1000με时的分辨力为0.001με, 其区间半宽度为a=0.001με/2=0.0005με, 取均匀分布, , 则:
d) 当时的环境条件满足测试需求, 故环境条件引入的测量不确定度分量可忽略不计。
以上各分量独立且互不相关, 则应变量测试通道在1000με时的合成标准不确定度为:
扩展不确定度 (k=2) :
应变量校准结果的表达:
电压测试通道的不确定度分析可参考应变测试通道的不确定度分析。
5 校准时应注意的问题
a) 校准所用设备的准确度至少应为被校准参数准确度的1/3;
b) 检测应变参数时, 组桥类型最好为全桥;
c) 对应变量采集通道进行校准时, 应变电桥激励电压的测试反馈补偿很重要, 因此校准试验或测试应变试验中尽可能采用六线连接, 以保证精度;
d) 校准或试验过程中地线一定要采用电阻小的导线, 接地电阻要小于4Ω。
6 结束语
本文提出的校准方法解决了飞机载荷校准系统数采子系统的现场校准问题, 在实际运用中得到了有效的验证, 取得了较好的效果。
校准方法 篇2
研究了一种提高低速风洞天平校准精度的方法,此方法可使用简单的地轴系校准装置而获得复杂的体轴系天平校准公式,从而达到提高测量精度的目的.在风洞天平地轴校准装置中,采用多元校加载方式,通过测量天平的变形得到地轴校的数据,再用数学的方法把地轴校的`结果转换成体轴校正的公式.此方法简单易行,得到的天平校准公式又接近体轴系的结果,降低了成本提高了天平的校准精度.
作 者：杨恩霞 仇畔祥 作者单位：杨恩霞(哈尔滨工程大学,机电工程学院,黑龙江,哈尔滨,150001)
仇畔祥(北京大学,力学与工程科学系,北京,100871)
校准方法 篇3
为了分析三维光电振动测量仪测量的三维数据准确性，提出了一种利用标准小球做相对校准的简便方法。组成三维光电振动测量仪的5台激光测振仪发出的5束激光同时经过1个透镜，聚焦在位于透镜焦点处且安装在振动源上的标准小球球面上，软件处理小球振动时的三维分量，并与小球3个正交方向放置的3台激光测振仪测得的数据对比。通过微调小球的摆放位置，测量小球不同振动方向的三维振动信息，最后对数据进行误差分析，测量结果验证了该校准方法的可行性和适用性。
关键词：
三维光电振动测量； 正交法测量； 标准小球； 激光测振仪
中图分类号： TH 741文献标志码： Adoi： 10.3969/j.issn.10055630.2016.02.003
Abstract：
In order to analyze the accuracy of 3D photoelectric vibration measurement instrument，a simple relative calibration method based on standard ball is presented.Five lasers from five laser vibrometers are for 3D photoelectric vibration measurement through a lens at the same time，focusing on the spherical surfaces of the standard ball at the focal point of the lens.The standard ball is fixed on the vibration device.Vibration data is acquired.A software is used to process the 3D components of the ball.Three laser vibrometers placed in three direction orthogonally are used to compare measured data.By changing the position of the ball，different vibration directions of 3D vibration information is measured.Then error of data is analyzed.The results verify the feasibility and applicability of the calibration method.
Keywords：
measurement of 3D photoelectric vibration； orthraltropic vibration measurement； standard ball； laser vibrometer
引言
三维光电振动测量仪作为高端科学仪器，广泛应用于卫星陀螺控制器的振动测量、航空发动机的叶片振动测量、火炮发射时炮管的振动测量、微机电系统振动测量等，属于非接触测量仪器。然而，长期以来我国的光电振动测量仪几乎完全依赖进口，部分产品由于牵涉到国防和国家安全领域还无法进口，这一局面极大地限制了我国相关领域的发展。为此，研制具有自主知识产权的三维光电振动测量仪迫在眉睫。
由于三维测振技术发展得较晚，目前国内外对振动校准装置的研究还局限于采用单分量激励下的分轴向振动校准。然而，采用传统的单分量振动校准装置校准三分量测振仪具有一定的局限性，三分量测振仪的灵敏度是一个矩阵形式，若采用单分量振动校准装置将无法得到这个输入、输出的耦合关系，而传统的对多分量测振传感器逐分量校准方法，存在校准时间长、工作效率低且结果可靠性差等不足。
在传统激光测量技术中，无论是单点测量还是整个面的扫描测量，都只给出了物体的结构振动特性，没有给出物体整体的三维振动特性。最近几年出现的三维激光测振仪，主要由3台单点激光测振仪组成，能够测量物体三维振动信息，该测量技术的缺陷是仪器没有自校准功能[12]。本文提出一种新型三维运动姿态测量方法，通过5台单点激光测振仪实时测量物体三维振动信息和运动姿态，利用比较测量方法对系统进行相对校准，同时还能够进行现场自校准，测量精度高[34]。
1基本原理
1.1激光测振仪原理
激光多普勒测振仪是基于光学干涉原理。HeNe激光器发出的偏振光（设频率为F0）由分光镜分成两路，一路作为测量光，一路作为参考光。测量光通过声光调制器后具有一固定的频移（F），再聚焦到被测物体表面，物体振动引起频移（f）。由于多普勒频移f=2v/λ，即f与速度v成正比变化。传感器获得的干涉信号频率为F+f，携带了被测物体的振动信息，再经过频率电压转化，频率信号变为电压信号U，由于该转化为线性关系，即
1.2三维光电振动测量技术原理
振动系统包括了5组激光测振组件（5台激光测振仪），其结构及光路如图1所示，它们共用一个聚焦系统，使得激光测振组件出射的激光汇聚到同一点[8]。5组激光测振组件采用正交对称放置，构成十字分布。每个测量点均由5束激光同时测量，软件处理并输出X，Y，Z 3个方向的振动结果。
三维激光测振仪在测量物体三维信息时，5束激光通过聚焦透镜汇聚在同一点，并测得沿各自光束方向的速度分别为v1，v2，v3，v4，v5，如图2（a）所示，选用其中正交的3束激光来获得三维振动信息[910]，此处选用光束2，3，4，如图2（b）所示，光束3可以直接测量物体沿Z方向的振动分量，即
在实际装配和组装调试过程中，保证光束1和光束2关于光束3对称，夹角为2θ2，光束4和光束5关于光束3对称，夹角为2θ1，但角度θ1和θ2的实际值和理论值会存在一定的误差，本系统通过同一水平分布的3束激光实现三维光电振动测量仪的自校准功能，如图3所示。校准时，一般采用振动台沿Z轴方向振动，实际校准过程中，振动台由于摆放误差，很多情况下也会有沿X轴方向的振动分量vx，通过光束3可以测得Z轴方向振动速度为
整个系统实现了角度的自校准过程，当5束激光聚焦在被测物体上，5个通道同步采集物体的振动信息，根据式（6）、式（10）、式（12）可计算出物体的三维振动坐标vx，vy和vz。
2系统校准以及实验过程
2.1系统校准
在激光测振过程中，当物体的振动方向沿着激光方向时，测量值为准确的振动值。为测量物体的三维分量，要尽量减少测量点3个方向的固有误差，可在振动源上固定一个标准的小球，振动源为标准的振动传感器校准仪，内部可产生不同频率的正弦信号，可输出显示加速度、速度及位移3种振动信号的幅值[1112]；三坐标测量机上用于校正振动仪器的标准小球直径为20 mm，材料为钢，表面覆盖有一层0.1 mm厚的均匀反射膜，另外选取3台一致性良好，即测试同个物体振动信息相同或接近的激光测振仪，分别放置于正交系的X，Y，Z方向，用于物体3个方向振动信息数据测量，正交位置通过机械装置实现，控制3个方向相互都成90°角，并且由于各个方向的激光测振仪利用散射原理测量，正交性的微小角度偏差对测量结果影响不大；然后打开振动源，让小球在振动源作用下以不同频率和不同幅值振动，比较不同条件下3台激光测振仪与三维光电振动测量仪所测数据，从而判断其测量数据的准确性，测量原理如图4所示。
三维光电振动测量仪的5束激光聚焦在球面上，光束3与接触点的切面基本垂直，正交方向的3台激光测振仪也聚焦在球面上，分别与接触点切面垂直，小球在不同位置下的数据稳定后，比较三维光电振动测量仪采集到的三维分量vx，vy，vz的数据与X，Y，Z 3个方向的激光测振仪采集的数据，如图5所示。
2.2实验过程
首先将标准小球固定在振动源上，三维光电振动测量仪聚焦透镜焦距为500 mm，调节振动台的位置，使5束激光聚焦在小球的球面上，光束3方向为正交坐标系的Z方向，将另外3台激光测振仪分别放置于小球所在坐标系的X、Y、Z方向，工作距为500 mm，调节振动源上的频率以及速度幅值，得到多组不同频率，不同幅值下小球的振动信息；再固定振动源幅值和频率不变，改变小球的振动方向，三维分量的幅值大小发生改变；重复上述操作，最后比较测量数据。
标准振动源放置在机械工装上，通过微调机械工装，将振动源的振动方向平行于XOZ平面，并使振动方向与Z轴方向成θ角度，然后移动工装使物体振动方向绕X轴旋转角度，测量其三维振动信息，最后进行数据分析 。
由图5可知，幅值V，角度θ，角度与三维振动分量X，Y，Z的关系为：
首先，调节角度θ为45°，角度为45°，改变频率和幅值，测得的三维分量与3个方向的激光测振仪的测量数据分别比较，合成速度与标准振动源幅值比较，判定三维振动速度分量的准确性，理论上振动幅值一定的前提下，频率不影响速度分量值；再选取一定的频率和幅值，改变2个角度值的大小，测试三维振动对任意方向的振动物体的适用性。
3测量结果分析
3.1测量结果
首先调节振动源的摆放位置，为了方便计算和比较，使小球振动方向满足角度θ 为45°，角度为45°，然后调节振动源的频率和幅值，在不同频率、不同幅值下，三维光电振动仪和3个正交方向上的激光测振仪测量数据如表1所示；然后振动源选取固定的频率和幅值，此处选择频率320 Hz，幅值10 mm/s，在不同角度下，小球不同振动方向的三维光电振动仪测量数据如表2所示。
3.2数据和误差分析
小球在同一振动方向下，即角度θ 为45°，角度 为45°，三维光电振动测量仪的三维分量合成值与3个正交方向激光测振仪测量数据的合成值分别与振动源的幅值做比较，误差分析结果如表3所示。在振动源频率320 Hz，幅值10 mm/s的条件下，根据小球不同振动方向的三维光电测量数据，由式（13）、式（14）、式（15）计算出小球实际角度值θ和，并分别与理论角度值进行比较，误差分析结果如表4所示。
可以看出，三维光电振动测量仪的3个分量与3个方向激光测振仪的测量数据基本吻合，合成值的误差最大为2.87%，任意方向的角度误差最大为1.35%。在实际测量过程中，3个方向激光测振仪在保证光斑基本处在小球的对应位置时，摆放位置引起的误差很小，可忽略不计，而机械调节工装会引入系统误差，结构加工和透镜成像质量也会影响测量结果，但总体而言，测量结果误差满足系统要求，符合相对测量的标准。
4结论
在研究了三维光电振动测量仪原理的基础上，选取振动源和单点激光测振仪作为比较对象，搭建了实验平台进行数据测量和误差分析，验证了三维光电振动测量仪对任意空间物体三维分量测量的相对准确性和适用性，但后续仍需标准的三轴计量平台对测量数据进行绝对校准。
参考文献：
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温度设定实验装置校准方法 篇4
一、概述
温度设定实验装置主要是指由加热或制冷器件、工作空间、工作介质、感温元器件、控温仪表等构成的以形成恒定温度的实验设备。装置通电后, 感温元器件将当前温度对应的电势 (或电阻) 信号传输给温控仪, 温控仪与设定温度值比较, 然后输出一个控制信号使加热或制冷器件开始工作, 使工作室内的工作介质 (空气、水或其它介质) 热量增加或热量降低, 最终稳定在预先设定的温度点上。由此使用者可获取所需的温度, 达到温度实验的目的。
二、校准条件
(一) 环境条件
1. 环境温度:15℃～35℃
相对湿度:不大于85%RH
2. 负载条件:
一般在空载条件下校准, 也可根据用户需要选择在用户负载条件下进行校准, 但应在校准报告中说明负载情况.
3. 其他条件:
设备周围应无强烈振动及腐蚀性气体存在;应避免其他冷、热源影响。
(二) 标准器
1. 温度测量系统
温度测量系统由温度传感器 (通常用精密热电偶或铂热电阻) 和电测显示仪表组成。
三、校准项目和校准方法
(一) 校准项目
温度指示误差、温度稳定度。
校准项目也可根据校准时的实际情况或用户的要求做相应的调整。
(二) 校准方法
1. 温度校准点的选择
校准点可根据用户的实际需要适当选择校准温度点。
2. 温度测试点的数量及分布位
(1) 测试点分布要均匀, 位置要有代表性。一般布放1～3支传感器, 布放在有效工作空间内上、中、下三个水平层面的中心点处, 上层与工作室顶面的距离是工作室高度的1/10, 中层通过工作室几何中心点, 下层在工作室底面上方10mm处。也可根据客户要求或设备的工作空间形状布放在合适的位置。
(2) 若被校装置的工作空间大于0.5m3, 可适当增加传感器的数量, 使用5支传感器时, 可参考下图 (图1) 布点:
(3) 若被校装置工作空间不方便进行传感器布线, 可将测温传感器放置于被校设备预留的测试孔处, 并在原始记录上注明测温传感器的放置位置。
(4) 若以上两种情况均不可行, 可将测温传感器与被校装置的温度传感器放置于同一位置上, 并在原始记录上注明测温传感器的放置位置。
(三) 测量步骤
1. 按2.的方法, 安装温度传感器于被校装置上。
2. 一般在空载情况下校准, 若客户要求在负载情况下进行测量, 将负载均匀地放在工作空间内, 并在原始记录上注明负载情况。
3. 使实验设备升温 (或降温) 并进入控温状态。
4. 温度指示误差的测量:
设备进入控温状态后稳定30分钟 (稳定时间最长不超过2小时) 后, 以每2分钟测量全部测量点的温度值和设备指示温度值, 共15次。或者根据客户需要或装置的技术要求在指定的时间内以一定的时间间隔采集数据, 也可根据被校设备的稳定性和数据变化情况适当调整采集时间间隔及采集次数。应尽量采集稳定过程中有代表性的高点和低点。
5. 温度稳定度的测量:
温度稳定度的测量与温度指示误差测量同时进行.
(四) 数据处理与测量结果
1. 对所记录的全部测量数据进行整理, 根据校准项目的定义进行数据处理得出校准结果。
2. 参与计算校准结果的测量数据应先按校准装置的修正值进行修正。
3. 各校准项目计算方法及公式
(1) 温度指示误差:
温度指示误差是被校装置温度指示平均值与设备工作空间内各测试点所测得所有数据的平均值之差。
式中:M——设备工作室的测试点数;
Tij——设备工作室第j点第i次实测值, ℃;
Tj——设备指示温度值, ℃;
t——设备工作室全部测量点的温度平均值, ℃;
td——被测设备显示平均值, ℃;
∆TD——温度指示误差, ℃;
N——测量次数。
(2) 温度稳定度
温度稳定度指被校装置稳定后, 在指定时间t内, 中心点 (或特定点) 的温度传感器所测得的最大值与最小值之差。
∆Tis——温度稳定度, ℃;
Timax——中心点 (或特定点) 所测温度最大值, ℃;
Tmini——中心点 (或特定点) 所测温度最小值, ℃。
参考文献
[1]JJF1101-2003《环境试验设备温度、湿度校准规范》.
[2]GB/T5170.2-2008《电工电子产品环境试验设备检验方法—温度试验设备》.
校准管理制度 篇5
2、新购入的搅拌站由设备生产厂家负责安装、调整称重传感器，计量称通过工控机进行“电子称设置”。
3、计量称的检定、校准全部在“商品砼自动化生产管理系统”软件界面中进行，新装站由质量技术监督局、设备生产厂家来人共同完成计量称的检定工作，检定合格由质量技术监督局发放计量合格证，搅拌站才能投入施工生产。
4、发生下列情形时需进行静态计量校验，并做好记录。
a正常生产情况下每季度不少于一次；
b停产1个月以上（含1个月），重新生产前；
c生产大方量混凝土前；
d发生异常情况时。静态计量校验的加荷值应与实际生产情况相符，加荷应分级进行，分级数量不少于5级。当静态校验结果超出法定计量部门检定误差范围时，必须找出原因，并由法定计量部门重新检定。
5、每一工作班秤量前，应对计量设备进行零点校核，并做好记录。
6、按照国家有关规定，计量称需定期进行校准；搅拌站在外部设备或使用条件变化时，在使用电子计量称之前，必须校准电子秤。
校准方法 篇6
关键词：箱式电阻炉 校准 计量特性 安全
箱式电阻炉，顾名思义，就是类似于箱体式的加热电炉。小到学校用于科学实验，大到科研机构实验室用于分析研究产品性能，企业用来烧结陶瓷、对金属制品进行热处理、以及用于产品退火等。它以电为能源，在某一规定的时间内，电流通过加热元件产生热量，通过传热、传导和对流等方式对所控区域进行加热。常见的有小型箱式电阻炉、程控炉、台车箱式电阻炉、工业退火炉等等。
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图1 控温与监测关系图
以一台箱式电炉为例，长度3m、宽度2m、高度2m，对其进行校准。校准时，外部不应有强烈磁场及振动，空气中不应有高浓度粉尘和腐蚀性气体。
校准步骤如下：
1 外观检查
箱式电阻炉的外形结构应完好，铭牌内容（名称、规格型号、使用温度范围、制造厂及出厂编号）应齐全，所配温控器的外形结构应完好，各按键均能正常工作。接通电源，用目测法检查箱式电阻炉各部分的运行情况是否正常。必要时，可以通过特定设备检查炉内气氛是否正常，以免在校准时，有不良气体溢出，对人体造成伤害。
2 确定传感器数量、布点位置和工作支架的制作情况
根据JJF 1376-2012《箱式电阻炉校准规范》，容积≥0.15m3，传感器布点数量为9支热电偶，使用标准器为温度巡检仪（配I级热电偶，尺寸长度10m，Ф2mm），系统扩展不确定度U=（0.7℃～1.0℃），满足规范要求且均有各点修正值，结合炉膛尺寸确定有效测温区，其中，有效测温区可以按图示，如下：
这是校准规范中一般情况下所参考的布点方式及位置，也可以按照客户需求或者工艺要求，选择相应的布点方式，并做标记，使用铜丝与支架相绑并固定。此外，里有两个容易忽略的问题，甚至可以称其为安全隐患。第一个，就是支架。由于大多数箱式电阻炉的电加热丝都裸露在外，在其加热过程中，万万不能与所使用的热电偶相接触，因为热电偶外部的金属层会与之导电，轻则损坏标准器，重则箱式电阻炉发生故障，导致安全事故。所以，如果校准时箱式电阻炉的使用温度较高，不建议使用铝质（熔点660℃）支架。另外有些铁合金由于质地不纯，遇高温后会软化，导致支架瘫掉，亦有安全隐患。支架的制作最好使用不锈钢、钢铁合金以及陶瓷这些耐高温材料来制作；第二个，炉口电源。在遇到的许多台车箱式电炉炉口或者侧面，有一些电连接装置，这个装置用于台车炉底面防火砖下面的加热，运行时会产生电流，在将传感器从炉口引出时应与现场工程师确认，必要时，要将9支热电偶尾部捆绑在一起，从安全处引出后，再关闭炉门，从而以消除安全隐患。
3 确认连接情况
一切准备就绪后，将传感器与记录仪相连，对应记录仪每通道示值与炉内所在位置，冷炉时，炉内温度应大致均匀，如有传感器显示异常，应及时查明原因。
4 对箱式电阻炉计量特性进行校准，并作数据处理
根据规范要求，对箱式电阻炉的温度均匀度、温度稳定度、温度偏差、炉内最大偏差进行校准，并计算结果：
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备注说明：
△θ+、△θ-——炉温均匀度
tp——中心点实际温度
tpmax、tpmin——各实测点实际最大、最小温度
△？啄+、△？啄-——炉温稳定度
tp'——中心点温度读数平均值
th——中心点大于tp'的值
tl——中心点小于tp'的值
△t+、△t-——炉温上、下偏差
tb——标称温度
△ts——炉内最大温差
tsmax——在每个测量周期内，各测温点测得的最大值（读数+修正值）
tsmin——在每个测量周期内，各测温点测得的最小值（读数+修正值）
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5 收尾工作
当校准结束后，如果温度过高（700℃以上），请暂时不要打开炉门，以免造成热电偶表面氧化，从而减短使用寿命。待炉内温度至室温时，进行收线，收线时应先关闭炉子电源，以免按键时误操作使炉内通电加热，造成人身伤害。
以上是本人在实际校准过程中遇到的一些情况，与广大同僚分享下，希望诸位专家和相关人士多提宝贵意见，不甚感激。
参考文献：
[1]JJF 1376-2012，箱式电阻炉校准规范[S].
[2]GB/T 9452-2012，热处理炉有效加热区测定方法国家标准[S].
结构光深度获取系统校准方法 篇7
继彩色数码相机引起的数字成像革命之后,深度相机成为电子信息领域、计算机领域、光学成像领域研究的热门话题[1]。对于深度信息的获取,可分为飞行时间法[2,3]、立体匹配[4,5]、结构光投影[6]等几种。飞行时间法通过测量激光脉冲在被测物和探测器之间的往返时间来获得深度信息,由于其对传感器的时间分辨率要求较高,增加了测量成本。立体匹配通过对两个或多个摄像机获得的二维图片做相关运算,根据几何关系来获取深度信息,其测量结果易受人们的先验知识、图片复杂度、场景反射率等因素的影响,测量精度有限。结构光通过分析物体深度对光场的调制,来计算深度信息,具有测量成本低、精度可观等优点。
基于相位调制的结构光测量法通过投影周期性正弦条纹来实现深度获取[7],其测量精度与相位解调方式有关,相移法采用点对点的方式计算相位[8],测量精度最高。但由于涉及多帧投影、多帧采集,限制了测量的实时性。针对此问题,Zhang等提出采用高速投影和采集设备[9];Guan等人提出采用正交复合光的投影思想[10],曹等提出基于像素匹配的方法[11]。后两种方法均要求投影仪(DLP)与CCD的光瞳中心处于同一高度位置,增加了实际测量过程中系统校准的难度[12]。目前测量系统的装调大多依赖于工作者的经验,且没有固定评价标准。基于此,本文提出一种有效的校准方法,指导系统的装调过程。
1 基于正交光栅与立方体物体的系统粗校准
基于相位调制的结构光深度获取装置示意图如图1所示,其中DLP投影计算机编码生成的周期性条纹用于形成结构光场,CCD采集受场景深度信息调制的变形光场用于相位计算,通过相位深度映射获取场景深度信息。
本文针对该系统中DLP、CCD光瞳中心(光心)等高校准的问题,提出利用正交光栅投影实现辅助校准的方法。正交光栅像的透过率函数满足:
其中:N为光栅像的帧数,(x p,yp )为投影系统坐标系;a、b、c为权重分量;v、h为光栅竖直、水平方向的频率, (2π/ N) 为相移量,其中一帧光栅像的光强分布如图2(a)所示。将此光栅投影于物体表面,调整DLP、CCD的相对位置,尽量保证正交光栅的栅线方向在CCD成像面是水平或竖直。如果DLP、CCD光心等高,则水平方向条纹不受物体深度调制[12],同时遮挡问题仅发生在物体的左右边缘。
图 2 正交光栅图(a)和立方体物体(b) Fig.2 Orthogonal grating (a) and cubic object (b)
系统校准过程中选立方体为辅助物,如图2(b)所示。校准过程中,DLP投影其中一帧正交光栅像,将立方体置于图1的参考面上,并使其上下、左右边缘与水平、竖直方向的栅线平行。观察CCD采集到的变形光场中立方体的阴影位置及立方体表面光栅栅线的变形情况,调整CCD、DLP的位置实现粗校准。立方体水平方向上不存在阴影且水平条纹没有变形时粗调完成,如图3(c)所示,图3(a)、(b)为不满足情况的图形,其中图(a)左边缘、上边缘存在阴影,DLP光心高于CCD光心,图(b)左边缘、下边缘存在阴影,DLP光心低于CCD光心。
2 相位计算用于指导精校准
待粗校准完成后,投影仪按顺序投影式(1)编码生成N帧正交光栅图,CCD拍摄到的立方体物体表面的变形光场像强度可表示为
CCD采集到的受立方体深度调制的水平方向上条纹的相位可通过下式计算得到:
上式计算结果减去参考面的相位,即可得到立方体深度引起的相位变化,由的值指导系统精调:
若,DLP高于CCD;若,DLP低于CCD;若,DLP、CCD等高。其中δ 为一接近于0的小量。校准系统结构图如图4所示。
3 实验论证
为了验证该系统校准方案的有效性,进行了实验验证。以文献[11]提到的在线检测系统为例,采用本文所提方法进行系统校准后对“米奇”物体进行了测量,并与未进行系统校准2次实验结果进行对比,实验结果如图5所示,其中(a)为待测物体,(b)、(c)为系统未校准得到的测量结果,(d)为系统采用本文所提方法进行校准后得到的测量结果,(e)为3组实验数据在305列处的对比图。从图(e)可以看出,未校准的系统由于受到DLP、CCD光心不等高而产生附加相移的影响[12],或多或少存在周期性系统误差,采用本文方法进行校准后,测量结果中物体表面较为光滑,更接近真实值。实验结果论证了系统校准的必要性和有效性。
为了进一步定量分析本文所提方法的有效性,在以上实验条件下对高度为5 mm、10 mm、16 mm的平面进行了测量。通过实验误差分析,测量均方根(root-mean-square,RMS)如表1所示。实验数据说明采用本文提出的校准方法可使系统的测量精度提高。
(a) 被测物体;(b)、(c)、(d) 深度测量结果;(e) 305 列深度对比(a) Measured object; (b), (c) and (d) Depth measurement results; (e) Comparison of the depth in column 305
4 结 论
以立方体物体与正交光栅组合形成辅助模型,实现对结构光深度测量系统DLP、CCD光瞳中心等高的校准。粗校准以光场中阴影位置及光栅栅线的变形为指导;精校准以立方体引起水平方向条纹的相位变化值为依据。经过定性与定量的实验数据分析,论证了该方法的有效性。
参考文献
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10V直流电压校准能力验证方法 篇8
1 能力验证简介
能力验证是利用电气实验室间比对来判定实验室和检查机构能力的活动，也是认可机构加入和维持国际相互承认协议(MRA)的必要条件之一。中国合格评定国家认可委员会(CNAS)根据国际实验室认可合作组织(ILAC)、亚太实验室认可合作组织(APLAC)相关要求制定了能力验证政策和要求，组织开展能力验证活动并参加国际能力验证计划。寻求CNAS认可和已获准认可的机构必须满足CNAS的能力验证相关政策，并按照CNAS能力验证领域、频次要求参加CNAS组织或承认的能力验证活动，包括：能力验证计划、实验室间比对和测量审核活动。
直流电压是电学计量的重要参数之一，10V直流电压校准是CNAS能力验证计划测试主要项目之一，参与该项测量审核活动对提高实验室量值传递的准确性和可靠性起到促进作用。
2 10V直流电压测量结果的不确定度评定
采用标准源直接比较法，由标准源5500A和被校表34401A数表组成测量系统，其中标准源5500A由上级计量标准数字多用表(修正值来源)8508A进行校准。设标准源输出为N，即为实际值，被校表的显示读数为X。
2.1 模型
式中：y——被测数表示值与标准源输出差值;X——被测数表示值;N——标准源输出值。
2.2 分析
考虑不确定度来源时应做到不遗漏、不重复。对测量不确定度分析，要考虑实际测量过程中有哪些因素会影响结果的不确定度，并列出不确定度分量。同时不确定度分析取决于对测量方法、测量设备及被测量的本质的认识，必须具体问题具体分析。上述仪器由于修正使用，仪器带来的不确定度主要是对该仪器进行检定/校准的测量不确定度，所以不确定度这个参数对仪器使用的准确度影响是最直接的。
灵敏系数:
由于Y输入量相互独立不相关，因此
式中：u (x)为随机效应引起的示值不确定度，其中包括示值不稳引起的不确定度u (x1)和数字仪表固有的量化误差引起的不确定度u (x2), u (x1)用A类方法评定，即x单次测量标准差的估计值s (x1)表示，u (x2)量化误差的不确定度用B类方法评定。
u (N)是标准源的不确定度，其中包括上级计量标准数字多用表8508A的不确定度u (N1)和标准源5500A的不确定度u (N2)，据其概率分布用B类方法评定。
2.3 直流电压测算
现对数表10V点进行测量，进行10次重复测量，
示值不稳引起的不确定度u (x1)=5.7μV
数表10V量程分辨率δ为10μV, 则标准不确定度为：u (x2)=0.29δ=2.9μV。
u (x1)、u (x2)彼此独立，故X项合成方差为：
其合成不确定度：u (x)=6.4μV
u (N1)由上级计量标准数字多用表8508A的不确定度组成，按B类评定方法评估。查数字多用表8508A说明书，在直流10V输出时，不确定度为31μV，置信概率P=0.95，则：u (N1)=31/2=15.5μV
u (N2)由标准源/5500A的不确定度组成，按B类评定方法评估。查标准源/5500A说明书，在直流10V输出时，24小时内不确定度为±70μV，置信概率P=0.95，则：
u (N1)、u (N2)彼此独立，故N项合成方差为：
其合成不确定度：u (N)=38.3μV
总合成不确定度：
扩展不确定度：U=kuc (y)=78μV, k=2
3 测量审核
申请单位提供的校准值，及对应的测量不确定度评定报告，负责审核的实验室依据CNAS《能力验证结果的统计处理和能力评价指南》，对申请单位的上述数字多用表的校准能力进行审核验证，通过下式进行测量审核满意度判定。
式中：y为申请单位给出的校准值;yn为负责审核的实验室给出的校准值;U为申请单位评定的与y值所对应的测量不确定度(k=2);U0为负责审核的实验室评定的与yn所对应的测量不确定度(k=2)。
当En≤1为满意。
4 结束语
漏电开关测试仪校准方法探究 篇9
测试仪为能够输出模拟漏电流的变压器, 其初级输入电压由电位器调节端控制, 即通过电位器调节, 输入变压器初级的电压从零逐步增加, 变压器次级输出模拟漏电流, 该电流也逐步增加, 由此可测试漏电保护的动作电流特性。 漏电保护的动作电流和时间测试, 由面板上的测试按钮控制, 因测试按钮按动时, 一方面输出模拟漏电电流, 同时该电信号又可去触发计时毫秒表, 所以当漏电开关动作后, 记下的时间就是通入该漏电流时的漏电保护开关的动作时间。
1 计量特性
1.1 动作电流
测量范围: 3~1 000 m A;
最大允许误差: ± (5%~10%) ×读数。
1.2 动作时间
测量范围: 10~1 000 ms;
最大允许误差: ±4 ms (分断时间<40 ms) ; ±10%×读数 (分断时间≥40 ms) 。
2 校准条件
2.1 环境条件
环境温度: (23±5) ℃; 相对湿度: 30%~70%;
电源电压: (220±11) V, 频率 (50±0.5) Hz; 周围无影响校准系统正常工作的电磁干扰和机械震动。
2.2 测量标准及其他设备要求
在校准过程中, 由标准器、 配套设备及环境条件等所引入的扩展不确定度 (k=2) 应小于测试仪最大允许误差的1/3。
2.2.1 数字示波器
时间测量最大允许误差优于±0.2% (0.5 ns/div~5 s/div) ;
幅度测量最大允许误差优于±1% (1 m V/div~10 V/div) ;
频带宽度: ≥50 MHz。
2.2.2 真有效值电流表
最大允许误差应小于测试仪动作电流最大允许误差的1/3。
测量范围:0~2 000 m A;
分辨力:0.01 m A。
2.2.3 定时开关
能够承受标称剩余动作电流值, 并按设定的时间间隔分断电路。
时间设定范围:10~2 000 ms;
动作电流范围:3~2 000 m A。
2.2.4 隔离电源
输出功率满足校准漏电开关测试仪的要求, 失真度≤2%。
2.2.5 负载电阻
电阻值范围应能保证在不同动作电流下, 可以在示波器上显示完整波形, 并在垂直方向占检验工作面的50%以上。
额定功率应符合校准要求。
2.2.6 漏电开关测试仪校准装置
动作电流测量范围: 0~2 000 m A, 最大允许误差应小于测试仪动作电流最大允许误差的1/3;
动作时间范围: 10~2 000 ms, 最大允许误差优于±0.2%;
能够判断电流相位为0°或180°。
3 校准项目和校准方法
3.1 外观与通电检查
测试仪外观应完整无破损; 制造厂名或商标、 仪器名称、 型号规格、 出厂编号等标识应清晰; 供电电源电压、 频率标志应清晰; 仪器附件、 连接导线、 电源线应齐全; L、 N、 PE (如果有) 各个接线端口标志应清晰。
测试仪应在校准条件下放置2 h以上, 按照说明书要求进行预热。 接通供电电源后, 应能正常工作, 开关、 按键、 显示屏 (或数码) 工作正常。
3.2 动作电流校准
校准动作电流时按照图1 连接设备。
供电的隔离电源L端接定时开关, 通过定时开关接到测试仪的L端;测试仪的PE端接真有效值电流表;隔离电源的N端与测试仪的N端及真有效值电流表相连接。如果测试仪无PE端, 则N端连接真有效值电流表后接到隔离电源的N端。
漏电开关测试仪相位设置为0°, 电流倍率为“×1”, 负载电阻选择合适阻值, 定时开关动作时间设置为50 ms, 测试仪动作电流的各个档位依次测试, 通过真有效值电流表读取出动作电流实际值。动作电流误差用相对误差表示, 见式 (1) :
式中,
γI———动作电流的相对误差, %;
I0———标准器测量电流值, m A;
IX———被校测试仪设定电流值, m A。
电流倍率分别设置为“×1/2”、“×5”, 定时开关动作时间设置为50 ms, 测试仪动作电流设置为30 m A, 重复上述动作电流的测量。也可根据需要, 增加其他的电流档位和倍率组合进行测量。
漏电开关测试仪相位设置为180°, 电流倍率为“×1”, 定时开关动作时间设置为50 ms, 动作电流设置为30 m A, 测量出测试仪动作电流误差。
3.3动作时间校准
校准动作时间时按照图2连接设备。
使用示波器读取负载电阻上的波形。
漏电开关测试仪相位设置为0°, 动作电流设置为30 m A, 电流倍率为“×1”, 负载电阻选择合适阻值, 定时开关动作时间设置在测试仪全量程范围内, 每十进制按照1、2、5方式选点并覆盖全量程。启动测试器, 在示波器获取到全部波形, 通过示波器水平光标测量波形的起始点, 读取出动作时间。动作时间示值误差用相对误差表示, 见式 (2) :
式中,
γI———动作电流的相对误差, %;
T0———标准器测量电流值, ms;
TX———被校测试仪设定电流值, ms。
漏电开关测试仪相位设置为180°, 动作电流设置为30 m A, 电流倍率为“×1”, 定时开关动作时间设置为50 ms, 测量出测试仪动作时间误差。
可根据实际使用情况, 设置其他动作电流值或者电流倍率, 对动作时间进行校准, 动作时间可选取2个测量点。校准方法同上。
3.4电流相位检查
检查电流相位时按照图2连接设备。
通过隔离电源为漏电开关供电, 漏电开关测试仪相位设置为0°, 动作电流设置为30 m A, 电流倍率为“×1”, 定时开关动作时间设置为50 ms, 负载电阻选择合适阻值, 保证在示波器上显示完整波形并在垂直方向占检验工作面的50%以上。启动测试器, 通过示波器观察电流相位, 相位应为0°。测试仪动作电流及定时开关动作时间的设置也可根据实际使用情况, 选择合适数值。
更改测试仪相位, 设置为180°, 重复上述测试, 示波器观察到的电流相位应为180°。
3.5用漏电开关测试仪校准装置进行校准
使用漏电开关测试仪校准装置进行校准时按照图3连接设备。
漏电开关测试仪校准装置端口与测试仪各个端口对应连接。
校准动作电流时, 测试仪设置参数及测量点选择与3.2中相同, 通过读取校准装置数值, 得到动作电流的各个测量值。
校准动作时间时, 测试仪设置参数及测量点选择与3.3中相同, 通过读取校准装置数值, 得到动作时间的各个测量值。
检查电流相位时, 测试仪设置参数及测量点选择与3.4中相同, 启动测试仪, 测试仪显示出电流相位, 从而判断出测试仪相位是否正确。
4方法验证
被测仪器:漏电开关测试仪, 型号:5406A;生产厂:KYORITSU;编号:0068030。
标准设备:多功能电气安全校准器, 型号:5320A;生产厂:FLUKE;编号:512550708。
实验结果如下:
(1) 外观与通电检查符合要求。
(2) 动作电流的测试结果如表1所示。
动作电流测试点包括主量程的主要数据点以及其他量程的典型数据点, 被测仪器最大允许误差为±0.6%, 测试结果符合误差要求。
(3) 动作时间的测试结果如表2所示。
动作时间的被测试点, 能够覆盖被测仪器主要量程以及不同的测试条件。被测仪器的动作时间最大允许误差为± (0.6%标准值±2个字) , 实验结果符合其误差要求。
(4) 电流相位测试结果如表3所示。
测试结果显示被测仪器输出相位实际值与标称值相符。该测试方法可对电流相位进行测试。
从实验数据可以看出, 本方法覆盖了漏电开关测试仪的三项最重要性能指标:动作电流、动作时间、电流相位。测试点全面, 满足漏电开关测试仪的校准要求。该方法操作性强, 适合在实际工作中加以推广。
5结束语
本文提供了一种漏电开关测试仪的动作电流、动作时间及动作相位的校准方法。通过日常大量的检测工作, 验证了文中计量方法和计量性能技术指标的合理性及可行性, 保障了漏电开关及其测试仪量传体系的科学性及完整性。
参考文献
[1]GB 13955—92漏电保护器安装和运行[S].
校准方法 篇10
SWAT模型准确模拟研究流域的关键在于水文模型参数的选取,SWAT2005第一次出现了参数敏感性分析和自动校准的功能,后续的SWAT2009和SWAT2012,两个版本中的参数自动校准功能被移除,只保留了 手动校准 功能。目前SWAT模型参数的优选工作可分为人工调整和自动调整。手动校准参数要求水文工作 者有一定 的校准经 验,需要较长 的工作时 间,由于模型人为干扰因素影响较大,因此并没有较好的评价标准;SWAT-CUP可以对SWAT2005以外的两 个SWAT版本(SWAT2009、SWAT2012)的输出结 果进行敏 感性分析、不确定性分析、参数的自动率定。本次研究选取三水河流域,分别建立SWAT2005和SWAT2012的水文模型,应用手动校准和自动校准,对模型参数进行调整,对比两种方法下模型的模拟结果。
1模型建立
研究采用控制变量法的思路进行对比分析,因此采用相同的资料进行建模。地形数据采用从中国科学院国际科学数据服务平台下载的30m经度的ASTER GDEM数据,土壤类型数据由“中国西部环境与生态科学数据中心”下载,土地利用数据采用1985年甘肃与陕西的土地利用数据库,气象数据库通过黄土高原生态环境数据库下载得到。
两组模型需对同一组参 数进行校 准,建立SWAT流域模后,以芦村河水文站1980-1986年的径流数据为实测资料,通过LH-OAT[2]方法进行参数敏感性分析,选出8个对模拟结果影响较大的参数见表1。
2人工率定
2.1原理
手动校准参数的基本原理是通过人工调整对模型模拟结果影响较大的参数,以模型模拟值和实测值的高度吻合为判断标准,再通过验证模型可靠性,选取对模拟效率较高的模型参数。SWAT2005手动更改参数的界面如图1所示。
2.2校准指标
本次模拟选取决定系数R2和Nash-Sutcliffe(ENS)[3]系数为指标对模型的适用性进行评价。由于模拟结果选取的变量只有河道流量,因此将3个评价指标定义如下:
式中:Qm为实测值,m3/s;Qs为模拟值,m3/s;Qm,i为第i个实测值,m3/s;Qs,i为第i个模拟值,m3/s;Q珚m为实测平均值,m3/ s;Q珚s为模拟平均值,m3/s;n为实测数据个数。
决定系数R2越接近1,模拟值越 接近实测 值。根据GB22482-2008-T《水文情报预报规范》的要求,ENS大于0.9时为甲等方案,在0.7~0.9时为乙等方案,在0.5~0.7时为丙等方案。
2.3手动校准过程
手动校准时,需要研究者根据流量曲线的偏差类型对参数进行调整,每次调整后将参数重新写入到SWAT模型中,然后重新运行SWAT,如果结果仍然不满足校准指标,则需要继续更改参数进行模拟,直至满足校准指标,过程如图2所示。
2.4参数调整方法
SWAT模型参数较多,即便是敏感性分析后,更改参数也是一个复杂的过程,本次手动 校准用到 了3种参数调 整的方法,下面进行一个简要的说明。
(1)方法1:用修改的参数值直接替换原始参数值。此方法适用于非分布式参数,例如ALPHA_BF(基流消退系数),本次模拟中,基流消退系数是通过1980-1986年的日径流数据,通过数字滤波法分割基流直接得到的,计算结果为0.29。另外有些参数例如GWQMN(浅层地下 水径流系 数)变化范围 较大, 也是需要直接替换原始值的。
(2)方法2:在原始值 的基础上 加上模型 参数变化 值。 SWAT将流域分为若干个子流域,每个子流域包含相应数量的水文单元。许多参数在不同的子流域内的值是不同的,因此参数分布式分布。对于这类参数如果直接全部替换为同一值,则会大大减小模型的准确性,甚至出现错误。因此这种更换参数的方法可以保留参数的分布性。该方法适用于增加部分值的分布式参数,例如土壤蒸发补偿系数ESCO,变化范围为0~1, 范围较小,增加ESCO的值可以增大补偿系数,减小最大蒸发量,满足曲线变化需求,利用方法2即可。
(3)方法3:用原始值乘以(1+模型参数变化值)。此方法适用于有一定变化范围的分布式参数。例如SOL_Z的有效范围为0~3 500,参数变化范围较大,并且不清楚参数变大还是变小更利于模拟结果,适用于方法3。
2.5校准技巧
手动校准时需要根据模拟与实际的差距,选取相应的参数解决方案,以便达到更好的模拟效果,三水河模型参数在手动校准时出现了以下几类问题。
(1)恒小,原因可能是没有选取到具有代表性的雨量站,通过重新选取有效的雨量站可以解决。还有一种情况是局部暴雨没有响应,通常由于该部分的降雨和径流资料出现错误所导致的。
(2)恒大,三水河SWAT模型应用SCS径流曲线法[4]模拟径流量,公式如下:
式中:Qsurf为地表径流,mm;P为降雨量,mm;S为滞留系 数, mm;CN为某天的曲线数。
可见CN值越大,S越小,越易产生径流,通过减少径流曲线数CN可以减小地表径流量。该问题也与土壤蒸发补偿系数ESCO有关,如下式:
式中:Esoil,ly为ly层的蒸发需水量,mm;Esoil,zl为ly层下边界处的蒸发需 水量,mm;Esoil,zy为ly层上边界 处的蒸发 需水量, mm;ESCO为土壤蒸发补偿系数。
因此,ESCO的值减小,模型可以从下层获得更多的蒸发需水量。此外,对于模型基流恒大于实际情况可以通过调整浅含水层的深度阀值GWQMN增加的深层渗漏损失,或增加地 下水蒸发系 数GW_REVAP、减少浅含 水层的蒸 发量REVAPMN。本次模拟中初始径流曲线滞后,这是由于汇流时间过长,通过调整地标坡度SLOPE及曼宁粗糙系数OV_N可以改善模拟结果。
2.6模拟结果
本模型用于校准验证的实测资料源于芦村河水文站,地处三水河下游的陕西省 彬县香庙 乡芦村河 村,位于模型 的第21个子流域,集水面积1 294km2,占三水河流域面积的98%。校准期如图3所示采用1980-1986年的月径流实测径 流资料, 设置1982年为缓冲年,验证期如图4所示采用1987-1990年的月径流实测资料。两时期的 决定系数R2与纳什效 率系数ENS如表2所示。
3SWAT?CUP自动率定
SWAT-CUP集成了SUFI2(Sequential Uncertainty Fitting)算法、PSO(粒子群)算法、GLUE(最大似然)算法、ParaSol算法以及MCMC算法。可以执行SWAT模型的敏感性分析、 校准、验证和不确定性分析。本次对比研究通过其中的SUFI2算法进行参数的敏感性分析以及自动率定。
3.1SUFI2算法
SUFI2[5]算法通过拉丁超 立方体随 机采样法 (Latin-Hypercube simulations)随机生成一组参数代入SWAT中进行目标函数的计算。模拟数据 包含95%的不确定 性因素,排除了5%的极差模拟条件。算法首先定义目标函数,由于不同的目标函数建立方法可以导致不同的结果,参数的最终范围跟目标函数的形式直接相关。
另外,对于选取被优 化参数物 理意义上 的最大值 和最小值,由于缺乏信息,我们假设所有参数在区域内根据最小值和最大值均匀地分布,对于参数校准来说,参数的范围要尽可能的大些,但必须保证物理上要有意义。之后选定敏感性参数, 根据拉丁方程随机采样得到n组参数进行迭代模拟。
3.2数据准备
自动校准需要SWAT2012建立三水 河水文模 型,模型建立完毕并运行结束后,根据输出文件建立SWAT-CUP工程, 选取SUFI2算法进行参数校准。
(1)校准设置。利用SWAT-CUP进行参数校准需要准备模型校准期与验证期的实测径流资料,以及校准的配置文件。 首先输入校准配置文件,主要包括以下几个文件:Par_inf、SUFI2_swEdit、File和Absolute_SWAT_Values。Par_inf目录下添加将要校准的参数,并自定义参数的最大值与最小值,土层属性参数可以自定义需要应用子流域以及土层。自动校准仍选取CN2、RCHRG_DP、ESCO、CANMX、SOL_K、GWQMN、 SOL_Z和ALPHA_BF为带校准参数。SWAT-CUP会自动提取SWAT中的File.cio文件,该文件下包含了气象、降雨、融雪日照等设置,研究人员可以更改其中的缓冲年以及模拟的起始年份,以便满足研究需要,本次研究缓冲年设为1a,起始年份为1980年,共模拟11a。Absolute_SWAT_Values.txt目录下列举了所有SWAT-CUP可以调试的参数,以及他们各自的规定范围。在第一阶段进行参数范围自定义的时候要结合该目录与SWAT输入文件中的模拟参数,防止参数超 过理论值 的范围,发生错误。
(2)设置观测文件。SWAT-CUP可以对河道Rch、水文单元HRU、子流域Sub的观测值与模拟值进行对比。本次模拟观测值选取的是位于第21个子流域中河道的干流流量,因此只添加河道流量即可。观测数据为芦村河的月平均流量,以图5的格式在Excel中建立观测数据,其中A列为月份序列,B列为月份径流命名,C列为月平均径流观测值,然后保存 为制表符文本文件用来更换SWAT-CUP中的观测文件。
在Observed.txt文件中选 取目标方 程的类型,SWATCUP中为用户提 供了9种目标函 数,分别是mult、sum、r2、 chi2、NS、br2、ssqr、PBIAS和RSR,其中r2与NS即决定系数R2与纳什效率系数ENS,根据控制变量原则,选取与手动校准相同的目标函数R2与ENS。在验证期运行得到最优参数组后,将该组参 数输入SWAT-CUP,更换观测 数据为芦 村河1987-1990年的月平均径流数据,重新运行获得验证期的模拟结果。
3.3模拟结果
校准期与验证期同样采用芦村河的月径流实测资料。两时期实测值与模拟值对比如图6和图7所示。决定系数R2与纳什效率系数ENS如表3所示。
SUFI2方法每次模拟最多可以迭代2 000次不同的参数, 本次校准共校 准两组,每组迭代500次。 第一组迭 代后, SWAT-CUP生成一组建议参数范围,研究者结合实际情况修改后,进行第二组校准工作。图8展示了每个参数自动校准后的最终参数分布图,横坐标为参数修改范围,纵坐标为纳什效率系数,可见自动校准时生成的参数在自定范围内的分布是比较均匀的。
4结语
手动校准与自动校 准的结果 均达到了 《水文情报 预报规范》中的乙等方案标准,明校准效果都是比较理想的,但自动校准后的决定系数R2与纳什效率系数ENS,在校准期和验证期均大于手动校准的模拟结果,由此可见对于本次研究流域的模拟结果,自动校准更加准确。但由于自动校准存在一定的不稳定性,并不能完全证明SWAT-CUP的自动校准结果均是良好的、优于手动校准的。
本次研究流域进行手动校准工作时,步骤繁琐,并且需要一定的手动校准经验,对于刚接触SWAT模型的研 究者难度 较大。由于手动选取参数时往往不能较快的将参数范围锁定, 花费了较多的人力与时间。而自动校准进行每组迭代的 时间需要1h25min,研究人员仅需要对每组迭代后的参数根据实际情况,进行范围调整,即可达到较高的模拟效果,因此自动校准的效率大大优于手动校准,对于水情预测分析的时效性有着明显的优势。
自动校准也有许多缺陷有待改进,SWAT -CUP每次生成的建议参数范围存在一定的不稳定性,有时会超出参数极限范围, 或超出实际已测得的参数范围,需要研究人员根据实际流域输入条件加以修正。另外自动校准对于模拟值曲线不能结合实际水文条件逐段或局部进行修改,仍需要研究人员根据局部时间段的错误,对相应时间内土壤与气象信息进行参数调整。
因此在参数校准工作当中,研究人员利用自动校准工具, 并根据流域实际水文条件加以人为限定,可大大提高分布式水文模型的参数校准的效率。□
摘要：以SWAT2005与SWAT2012建立的三水河流域水文模型为研究对象,分别采用手动校准和SWAT-CUP自动校准两类参数校准方案,对模型的参数进行调整。阐述了两类校准方案的原理、优势与劣势,总结了手动校准时遇到的一些问题及解决方法,两种校准方案均采用决定系数R2与纳什效率系数ENS为校准指标,手动校准后R2与ENS在校准期分别为0.73与0.71,在验证期分别为0.76与0.72,自动校准后R2与ENS在校准期分别达到了0.85与0.84,在验证期分别为0.85与0.79。对比结果表明手动校准耗时较长,研究人员需要一定的校准经验;SWAT-CUP自动校准效率高,结果较好,但结果的稳定性不如手动校准,会出现误差,SWAT模型校准仍需要人工进行干预调整,不可完全依赖自动校准。
修身律己，校准价值航向 篇11
“用文学的方式筑牢我们的精神高地”“善养浩然之气，常修为文之德”……中国作家协会倡议全国文学工作者践行社会主义核心价值观，引发关注热议，也促人思考：对于公众人物而言，怎样在弘扬核心价值观的过程中，担负起自己的使命，树立起公共标杆？
快评：
修养是一面镜子，照见一个人的道德境界与精神追求。中国古代素来推崇“修身齐家治国平天下”，从其中的价值排序不难看出，修身是第一位的、基础性的。揆诸以往，茅盾、冰心、田汉、梅兰芳、范长江、邹韬奋……这些文学界、艺术界、新闻界德高望重的老前辈，之所以至今仍被人深深缅怀，正在于他们一生都严以修身、宽以待人，用崇高的爱国情操、专注的敬业精神、质朴的诚信品质、从容的友善人格，书写了对核心价值的坚守。
《汉书》有言，“归咎于身，刻己自责”。事实证明，公众人物要想在纷繁复杂的现实世界不偏向、不迷航，必须不断省察自身、加强自律。日常生活中，有的人在名利诱惑中放任自流，有的人在义利纠结中迷失自我，有的人甚至丧失做人底线、滑向犯罪深渊，最终落入身败名裂的境地，造成了极坏的社会影响。这些教训非常深刻，更给人以警示。非同寻常的身份，使得公众人物必须承担相应的社会责任，如果缺乏对自我的约束，则不仅可能输掉自己的人生，还会带坏社会风气、侵蚀社会价值。
“榜样是看得见的哲理”，但要想影响他人，首先自身要过硬。自现在开始，公众人物知行合一、身体力行，崇德向善、明德惟馨，并以精品力作去春风化雨、润物无声，一定能推动核心价值观的弘扬与践行，为全面深化改革、实现中国梦汇聚起磅礴力量。（人民日报）
校准方法 篇12
DAS遵循IEEE 802.11标准。它们还支持CDMA、GSM、IDEN(集成数字增强网络)、TDMA、GPRS和LTE等标准。它们可以支持从400MHz到2.6GHz之间连续的宽带频率范围。这一频率范围覆盖了绝大多数室内无线应用和新兴技术。
DAS可以处理用于融合语音与数据的多个频率,来自多家服务提供商的基站或有线中继器被集中放置在一间主机房中,并将RF信号放大,为特定区域提供可靠的无线覆盖。由于来自基站各个频段的信号大小不同,在我们DAS终端设备上对每个通道的增益分配要求就不一致,我们的设备具备1拖8和1拖16的能力,就要求各个通道进行增益自动校准和调节设置。
在我们的分布式天线系统中所包含的通道多,频段多,也可能信号制式不同,所以我们不可能开站的时候就直接设定固定的系统增益值,这样固定设置局限性很大,不能随着信号的改变来自适应系统要求,严重影响设备性能和信号强度等。
在实际使用的过程中,我们需要按照各个通道设定的目标功率等参数,自动计算调整各个频率的信号衰减,保障增益的稳定性。
二、系统架构
分布式天线系统(DAS)主要包含近端和远端两大部分,近端为多频接入单元(MU)接收并传输基站信号,主要包括各个频段的接入单元、分合路单元和光模块单元,近端配置了两个光模块单元,最大可以接8个远端,在自动增益校准时近端自身模拟基站信号发送给远端进行校准;远端(RU)为射频信号处理单元,接收处理基站和手持终端的信号,进行放大处理后发射出去进行交互,远端包括有控制管理单元(CMU管理光模块单元、分合路单元等)和射频信号处理单元(RFU),远端一共可以接8个RFU射频功放单元,如图1所示。
该DAS装置的自动增益校准控制方法是由近端开始校准流程,自动检测远端射频功放单元的连接在位情况,根据在线功放的频段信息,自发一个0d Bm的信号,远端收到后根据设定的目标功率调节需要设置的衰减值和微调值,使输出功率逼近目标值,调节成功后保存设置的各项参数,并切换到下一通道继续开始,全部调节完成后返回调节结果。
三、近端控制流程
DAS系统装置主要分为两大部分的主机程序:近端(MU)和远端(RU),各自有一个CPU独立运行,中间通过光纤传输交互数据。
近端MU建立了多任务控制系统,分别与监控中心、接入单元、光单元和多个远端机等交互,处理各种机制和流程,该自动增益校准方法在近端需要完成以下步骤:
(1)接收指令
任务接收来自监控中心客户端的校准指令,判断是手动校准还是自动校准,并根据选择的校准类型统计需要校准的通道数量。若是手动校准,则只校准选好的射频单元;若是自动校准,则需要按照通道的顺序,逐个校准所有在线的射频单元。
(2)统计校准信息
任务根据需要校准的射频单元数量,从远端获取对应通道的中心频点、目标功率和频段信息。
(3)启动校准
根据上述步骤获得的信息,从第一个需要校准的射频单元开始,若该单元没有设定的中心频点,则根据频段信息与频点的关系查表,得到信号的中心频点,自发一个该中心频点的0d Bm大小的信号给远端;
(4)判断校准结果
发送完信号后,等待查询远端返回该通道的校准结果,若返回是处理中,则继续发送查询命令,直到得到确切的结果,否则无论是校准成功还是失败,都记录并保存校准结果,关闭自发信号,并判断该通道是否为最后一个需要校准的通道,若不是则到下一个通道,并返回步骤(3)继续进行下一个通道的校准,若该通道为最后一个需要校准的通道,则完成此次校准。
(5)结果处理
得到此次校准完成的标志后,近端关闭自发的内部信号,并核实得到的校准结果和需要校准的通道数,若不对应则上报校准异常,询问是否需要重新开启校准流程,若无异议则完成校准任务,保存结果,退出任务流程。
四、远端控制流程
远端RU也同样是一个多任务系统,分别与近端、光模块和多个射频功放单元(RFU)交互,处理各种数据和流程。所述的自动增益校准方法在远端需要完成以下步骤:
(1)接收指令
接收校准的指令后,开启校准流程,找到需要校准的通道。
(2)初始化数据
先保存系统数据中的衰减值、增益微调值和射频开关状态。然后更新调节结果为“调解中”,设置调节次数为0,调节时,如果射频开关为关,则自动打开,调节完成后恢复为关。并将增益微调值设置为0,将下行衰减值设置为5d B。
(3)计算系数
读取下行功放的输出功率,调节差值d PA=Ptgt-Pout(Ptgt为该通道的目标功率,Pout为功放的实际输出功率),第一次调节以调节差值再回退2d B,设置增益调节值(使Pout接近于Ptgt时再进行微调,提高调节效率)。
(4)目标判断
判断调节次数是否大于10,若大于10,则进入步骤(5),否则调节次数加1,调节增益后等待10秒,再次读取功放的输出功率,按照公式d PA=Ptgt-Pout计算调节差值,若d PA的绝对值大于2,则以2位步进调节增益微调;若d PA的绝对值大于0.5,则以1为步进调节,并返回步骤(4)继续等待;若达到调节目标|Ptgt-Pout|<0.5,则认为调节成功,进入步骤(6)。
(5)调节失败
记录结果为失败,并设置增益微调值为0,还原衰减值和射频开关状态,退出调节流程。
(6)调节成功
记录结果为成功,保存设置的增益微调值,还原衰减值和射频开关状态,结束调节流程。
五、结论
通过以上的设计分析,分布式天线系统装置中进行自动化增益校准控制的方法,其可以适用于单个或者多个分布式天线系统装置,同时解决工程人员手动设定的错误和不合理性,以及因为基站接入信号变化间接引起的输出功率不稳定的问题,取得了较好的应用效果。
摘要：本文介绍了一种用于DAS的自动增益校准控制方法,该方法设置了自动和手动模式两种模式校准,可以单独校准一个通道,也可以自动化的全部校准。采用了自发的内部信号进行校准处理,保证了信号的质量与校准的准确性,分别在远端和近端实现,都采用了独立的多任务操作系统,可以同时进行校准流程和其他模块的应用交互。
关键词：分布式天线系统,自动增益校准,射频单元,信号处理
参考文献
[1]W.Richard Stevens等.UNIX环境高级编程(第3版)[M].人名邮电出版社,2014.6.