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2023

产业计量优秀成果连载之计量测试技术成果（4）

今年6月，市场监管总局在全国范围内开展了“产业计量成果”征集活动，经专家评审、网上公示等环节，遴选出首批118项优秀成果入选产业计量成果库，涉及计量测试技术、计量测试设备、计量测试方法、计量测试服务案例等。

近日，市场监管总局公布产业计量成果库首批入库成果名单。为推动更多产业计量技术的研究、应用和成果转化，更好助力经济社会高质量发展，从本期开始，计量资讯速递将连载该批成果供全国计量同行参考。今日带来产业计量成果之计量测试技术优秀项目介绍：

● 转向架齿轮箱油量调整装置测试技术

● 基于新型人工智能的焊缝探伤技术

● 普通磨料研磨性能测试技术

● 基于层流流动特征的高压脉动微流量测试技术

转向架齿轮箱油量调整装置测试技术

国家高速列车产业计量测试中心

目前油量调整装置NT弹簧伸缩量测试装置为电热恒温鼓风干燥箱、钢板尺，该测试技术在NT弹簧伸缩量确认试验中存在很大的测量不确定度。油量调整装置在电热恒温鼓风干燥箱中加热至50℃并保温0.5小时后，从电热恒温鼓风干燥箱中取出的过程中，油量调整装置与环境温度产生热交换，温度不能保持在50℃，难以确保油量调整装置NT弹簧33mm以上伸缩量的检修技术要求，也难以观察油量调整装置冷却至20℃后的复位状态，影响油量调整装置的检修质量。目前动车组每辆转向架有4个油量调整装置，确认试验工作量很大，该项技术提供了一种油量调整装置的检测系统，为油量调整装置的检测提供了恒定的温场，在检测过程中可以确保油量调整装置无须从恒温槽中取出就可实现油量调整装置弹出量的精密测试，避免了油量调整装置与环境温度之间热交换所引起的测试误差，提高了检修质量，并且可通过位移传感器自动测试油量调整装置的弹出量，同时实现多个油量调整装置的检修，提高了检测准确度以及检测效率。

该项技术有两大创新点。一是传统所用的的油量调整装置测试方法需要把油量调整装置从恒温箱中取出，NT弹簧内部温度会迅速与环境温度产生热交换，难以满足检修作业指导书的技术要求。该项技术无需从恒温箱中取出，可以直接观察NT弹簧冷却后的复位状态。二是利用钢板尺对NT弹簧伸出量测试中，“人、机、料、法、环”的影响因素也很大，会影响油量调整装置的检修质量。该项技术克服了这些油量调整装置的检修质量的影响因素，可以实现精准测量。该项技术成果已广泛应用在250km、300km、350km、400km等速度等级高速列车转向架齿轮箱检修。

基于新型人工智能的焊缝探伤技术

国家核电核岛装备产业计量测试中心

在焊缝射线无损检测中识别分析核岛设备缺陷由于人工成本相对较高，与评判检测效率并不成正比，且容易出现漏检误检的情况，存在一定的经济效益问题。本技术基于深度学习的表面缺陷检测方法能够智能识别射线底片中的缺陷对其进行分类，达到提高效率和降低劳动强度，提高准确度和提高企业管理经济效益的目的。

该项技术通过将传统射线探伤底片进行数字化处理，开发一种焊缝探伤底片图像的预处理方法，提出端到端深度神经网络和深度卷积网络模型，开发一种用于实现焊缝射线探伤底片图像缺陷区域分割、分类及评定的方法。开发一种基于人工智能的核电设备焊缝射线探伤底片缺陷智能识别系统，该系统评判速度达到30fps，IOU达到80%以上；在图像数据干净、规范以及标准化统一的前提下，在是否缺陷的二分类问题上，准确率达到100%。对比国内各外知名大学和研究机构所提出的各种方法，本研究采用的方法准确率最高。对于图像处理与缺陷的自动识别等问题，以焊缝射线底片图像与缺陷的专家标定为基础，进行数据挖掘、人工智能等多学科交叉融合探索，可自动识别出影像中的黑度、灵敏度以及缺陷性质和级别等相应参数。

该项技术有三大技术创新点。一是采用数据增强方法mixmore，对样本的输入图像和标签值做线性插值，得到一个新数据，解决长尾问题。二是加入loss函数非平衡损失，以压缩大样本数据的训练时间。三是网络结构的设计包括了金字塔模型与多分支注意力的结合、迁移学习等，解决小缺陷可能在模型训练学习的过程中被忽略，导致识别不准确的问题。

该项技术已应用在山东恒辉同业有限公司的焊接车间，并探索在台海核电有限公司核级主管道缺陷探伤，未来将在涉核企业焊接装备中推广应用。

普通磨料研磨性能测试技术

国家磨料磨具产业计量测试中心

普通磨料广泛应用于磨具制造及机械磨削抛光加工领域，被誉为“工业牙齿”，其材质、粒度、单颗粒抗压强度和球磨韧性是关键，行业内亟需开发一种能够反映磨料实际使用性能的评价指标及其高效测试评价技术。通过对磨料测试评价技术的深入研究，首次提出一种磨料性能表征指标——研磨性能，即在不改变磨料试样原始粒度前提下更接近磨料应用过程的磨料性能表征方法。该项技术采用逆向思维方式，即通过在研磨容器中，磨料与研磨介质材料在动态下相互研磨，用研磨介质的质量或体积等损失比例表征试样研磨性能。通过对研磨方式、研磨介质材质、研磨罐体材质、磨损原理、介质与物料比等深入研究，搭建整套磨料研磨性能测试系统，实现研磨性能的量化测试与评价及装备研制。

与传统表征指标相比，研磨性能测试技术不改变试样的粒度组成，动态的测试过程更接近实际磨削情况，影响因素少，量化测试与评价重复性精度达4%，更加准确的表征了磨料真实性能。

该项技术有两大技术创新点。一是研磨性能指标的提出。创新新提出磨料研磨性能指标，采用逆向思维，运用研磨介质的损耗率来进行表征，实现了研磨性能的高效、精确测试。二是研磨容器与研磨介质的设计。对研磨方式、研磨介质材质、研磨罐体材质、磨损原理、介质与物料比等深入研究，创新性提出聚氨酯、聚四氟乙烯等材质的研磨容器，并选择合适的陶瓷块作为研磨介质，实现研磨介质损耗量的精确测量。

目前该项技术及计量测试装置均已开发成功，目前已在多家企业进行应用推广。

基于层流流动特征的高压脉动微流量测试技术

国家环境监测仪器产业计量测试中心

理化分析仪器在环境监测、食品医药和精细化工等领域具有广泛的应用，工作中需要对介质的流量进行准确控制。以液相、离子色谱仪为例，其工作流量通常在（200~1000）μL/min之间，属于典型的微流量。该类分析类仪器的流量检校过程中，需要更加注重针对高压工况、微纳流量和脉动流量的综合测量能力建设。目前针对微流量的常规测量，按原理不同可分为热式、科氏和差压式等，液相、离子色谱仪的流量误差要求为±（2~8）%，上述流量传感器在流量段内精度一般在±（1~2）%，满足精度上的需求，但耐压方面显然不足以应对动辄几十兆帕的使用条件，因此开发高耐压、高精度的瞬态流量测量技术势在必行。结合微流量层流运动的特点，对工作管路节流并测量差压信号，通过泊肃叶方程变换为流量信号，从而实现流量的测量。同时利用差压变送器高耐压的特点，弥补了普通流量传感器耐压值有限的缺点。

该项技术有四个创新点。一是采用毛细管节流升压的方法，提高差压信号测量过程中的信噪比，改善微流量问题的测量精度。二是结合微流量下的管路内层流流动，基于哈根—泊肃叶方程将差压信号进行积分变换，并通过静态质量法验证，建立了泵的平均流量检校能力。三是将差压信号进行瞬时变化，并通过动态质量法验证，建立了泵的瞬时流量检校能力。四是利用差压变送器高耐压的特点，解决了高静压工况下流量测量难题。

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