一、成果名称

1.基于卫星通信技术的电参数远程校准装置及校准系统

2.基于无线通讯技术的电参数远程校准装置及校准系统

3.基于光纤信息传输的几何参数远程校准系统

4.基于多声道超声传感器的管道流量在线校准系统

5.基于光学干涉的自校准气液两相流计量系统

6.新能源电动汽车充电桩远程校准系统

二、成果简介

1.基于卫星通信技术的电参数远程校准装置及校准系统

基于卫星通信技术的电参数远程校准装置及校准系统创造性地将卫星通信技术与远程校准技术相结合，旨在实现直流电压源等电参数的高效、精确远程校准。该系统通过设计高精度电压频率转换器，创新性地将电压量转换为频率量进行远程比对，从而避免了传统校准方法中因物流传递引入的附加误差，显著提高了校准的准确性与溯源性。

本装置及系统的先进性具体体现在以下几个方面：一、该系统采用非实物标准传递机制，即利用卫星同步时钟信号作为非实物标准传递的媒介，实现了标准器与被校准设备之间无需物理连接的远程校准。该设计缩短了校准周期，降低了校准成本。二、通过深入的理论推导与实验验证，构建了基于时间间隔测量及相邻时间间隔之差与脉冲数测量的远程计量模型。该模型提高了校准结果的准确度，并通过实验数据证明了模型在短时校准场景下的有效性，满足了现代计量对时间效率的需求。三、系统充分利用Qt平台的优势，开发了功能完善的上位机软件，实现了校准流程的智能控制、校准数据的自动化处理及校准报告的即时生成，提升了校准工作的智能化与自动化水平。

卫星通信技术的电参数远程校准装置及系统实现了技术突破，解决了传统校准的瓶颈，推动了智慧计量发展，为远程校准提供了技术借鉴，具有重要学术与实际意义。

2.基于无线通讯技术的电参数远程校准装置及校准系统

基于无线通讯技术的电参数远程校准装置及校准系统，通过融合现代无线通讯技术和远程校准技术，为工业自动化和智能化领域带来了革命性的变革。该系统设计了一对高度一致的电压值采集模块，通过电压值采集模块可以对被校准现场和校准实验室的直流电压源输出进行高精度采集。并且对数据透传方案进行明确设计实现了在完成直流电压值的采集以后，通过数据透传模块进行被校准现场与实验室之间的透传。同时开发了上位机软件，将被校准电压源示值误差的求解算法进行集成实现了对回传数据的集中处理和对校准流程的控制。本校准系统与传统离线方式比较具有更加良好的可靠性。他通过无线通讯技术，能够实时传输电参数数据，确保校准的及时性和数据的有效性。同时可以实现远程操控，用户无需亲临现场，即可远程进行校准操作，极大提升了工作效率。无需人员往返和进行设备搬运，降低了总体维护费用。系统的实时采集界面和校准系统工作界面使得远程校准活动流程变得可控。同时构建的基于无线通讯的电压源远程校准模型经过优化，具有良好的准确性可以达到实验室校准的结果。基于无线通讯技术的电参数远程校准装置及校准系统通过实时无线数据传输和远程操控，极大提升了校准效率，降低了维护成本，是电力监测与校准领域的创新之作，他以其独特的优势，展现了在电力监测与校准领域的先进性。

3.基于光纤信息传输的几何参数远程校准系统

计量是实现单位统一，保证量值准确可靠的活动，七个基本物理量之一长度的校准关系到国计民生。传统的长度值校准是将未校准的仪器送到实验室，在实验室获得被测仪器的基本误差。然而，在现场校准仪器会产生额外的误差。为了减小附加误差和保证生产工艺，研究了一种基于光纤信息传输的几何参数远程校准系统，系统针对长度的几何参数进行远程校准。

设计了基于光纤信息传输的几何参数远程校准系统，该系统用单模光纤对原始光信号进行了传输，实现了光信号的传输功能。该系统由长度量值产生系统、传输系统和检测系统组成。长度量值产生系统的功能是产生长度量值，并将测量的长度量值转化为干涉条纹来进行观测。传输系统包括光耦合系统和相干光传输系统。检测系统用来检测条纹信号，将条纹信号转化为电压信号采集到上位机电脑端。对所搭建的远程校准系统进行了性能测试，分别进行了10um，20um，30um，40um，50um，100um，1的长度量值测试，各项测试相对误差在0.6%以内，装置的扩展不确定度是3.01%。  

4.基于多声道超声传感器的管道流量在线校准系统

基于多声道超声传感器的管道流量在线校准系统以单相流为研究对象，可能后续会涉及到气液两相流的领域，对工业生产中的大口径管道中流体的流动状态以及管道截面的相关参数进行模型建立。在管道不断流停产的情况下，对以上数据进行在线的实时显示与远程校准，可以通过上位机系统实时、准确的显示当前管道内的参数，填补了目前的研究空白。利用多通道超声波的同步发射方法对时间差进行计算，使得测得结果误差更小，同时可以对管道内流体的流动状态进行评定。确定时间特征点寻找标准并开发自适应的高斯回波互相关算法，为工业与生活中各种参数的管道内部流体状态评定提供理论依据，并为相关领域的工程实践应用奠定基础。

本系统分为两个部分，分别为多声道超声测速部分和多声道超声测量管径部分，二者结合就可以得到在工业生产中所需的流量数据；针对实际测量环境，模型方面研究了探头布置采用八声道交叉布置的声道布置方式进行流速测量，并且采用八探头对射布置进行管道截面检测，探头采用外贴法固定在管道外侧，在管道不断流停产情况下测量流体流量；硬件方面完成电源电路、控制通讯电路、超声波激励接收电路设计与工业应用所需的功能模块设计；从软件设计的角度，详细描述软件系统的工作流程和软件功能模块的配置。流速测量中在过零检测技术的基础上，提出一种双阈值的时间特征点选取标准测量渡越时间，并运用加权平均数学模型优化流速测量值。管道截面检测中提出用于回波数据处理的改进的自适应高斯回波互相关算法。设计上位机面板，实现实时显示流体流速。

5.基于光学干涉的自校准气液两相流计量系统

基于光学干涉的方法来测量压力，当两束光相遇时会有干涉现象产生，且干涉条纹的变化和光程差有关，光程差会因为折射率的变化发生改变，压力的改变会导致折射率的改变，从而影响光学路径，会产生光学干涉现象。同时建立压差数据处理单元来分析条纹所移动的个数和压力值之间的关系，通过实验进行验证标定。光电探测器来检测输出光纤所产生的干涉条纹的变化，条纹的变化对应着电压值的高低，条纹会产生明暗相间的光强，不同的光强对应着不同的电压值，通过统计峰值个数来确定条纹的个数，同时进行条纹方向的辨向处理，来分析压力的变化方向，最终分析压力的变化方向和条纹所移动的个数和压力值之间的关系，得到高低压所处的位置。为实现差压值的准确测量，提出了一种分体式压力测量的方法。通过采用分体测量的方法，利用分体的取压腔对高压低压进行分开的测量，无须使用引压管进行远距离引压，直接对被测介质进行测量，可以消除分体的取压腔不一致性的影响。将包含高压和低压信息的两个取压腔中的干涉光引入到干涉模块中产生干涉条纹，通过统计干涉条纹的信息，来获得两处测量端的差压值。高压低压两个取压腔两端能够逆向使用，正负压均可测得，能够辨别出高压端和低压端，通过条纹移动方向，最终实现基于光学干涉即可完成气液两相流计量系统的自校准。

6.新能源电动汽车充电桩远程校准系统

近年来新能源电动汽车行业高速发展，作为电动汽车直接传输直流电能的装置，电动汽车直流充电桩是整个电动汽车发展的重要组成部分。直流充电桩类比于加油机，属于进行贸易结算的计量器具，2019年国家将其列入强检计量器具目录。但由于直流充电桩数量激增，传统现场计量方法存在用时长、效率低等问题。当前，伴随着各类仪器设备都趋于智能化，远程计量校准技术成为计量学未来发展的热点方向。本系统针对直流充电桩传统校准方式的各种问题，研究了一种基于北斗卫星通信技术的直流充电桩远程计量校准系统。标准检定装置无需由计量人员携带到检定现场，只需将标准源放置于实验室即可实现量值传递与溯源。在系统研发过程中，团队选择以北斗卫星同步时钟信号为非实物标准传递的媒介，提出了基于时间频率量值进行电能量值远程校准的新方法，并构建了直流充电桩电能远程计量新模型，通过实验，验证了模型的准确性和短时方案的有效性。同时，团队设计并研发直流充电桩远程校准仪，以嵌入式的设计将此仪器内置于直流充电桩内进行监测，通过实现多模块自校准，提高电能计量精度。软件层面设计了实验数据实时采集界面和校准系统工作界面等。研究成果将增加电能计量准确度以及提升电能计量检定的灵活性，实现电动汽车直流充电桩的高效可靠运行和准确计量。