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2026,46(4):1-16 ,DOI: 10.11823/j.issn.1674-5795.2026.04.01
Abstract:
介绍了原子气室在热原子精密测量体系中的作用，阐述了原子自旋弛豫的主要物理机制及其对极化寿命、相干时间、系统噪声和长期漂移的影响；对比了传统玻璃加工与MEMS微加工气室的工艺特点、适用场景和发展趋势，分析了材料选择、结构设计、壁面处理、缓冲气体计量及热-磁环境管理等因素对气室性能的调控作用。展望原子气室加工与制造领域未来的发展方向，指出需要基于原子数密度、自旋极化度、弛豫时间等本征参数和典型应用系统指标，建立面向工程应用的气室表征与评价框架；可将关键误差源控制前移至气室设计、制造与评价阶段，通过建立制造参数与器件性能之间的物理关联，推动原子气室向性能可复现、寿命可预估、适于规模化生产的标准化器件方向发展。
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2026,46(4):17-45 ,DOI: 10.11823/j.issn.1674-5795.2026.04.02
Abstract:
为了进一步推动国内激光跟踪仪的发展与应用，本文系统介绍了激光跟踪仪技术及中国科学院微电子研究所团队激光跟踪仪的自主研制进展情况。阐述了激光跟踪仪基本原理及结构组成，深入分析了激光测距、脱靶量探测、精密测角、伺服跟踪、误差补偿及校准等关键技术。介绍了激光跟踪仪领域国内外现行检测规范与技术标准，探讨了激光跟踪仪性能评估方法，从理论与应用两个方面分析了提升激光跟踪仪性能的手段。介绍了激光跟踪仪在原位智能制造、机器人实时动态校准和大尺寸组网测量等典型场景的应用情况，重点论述了中国科学院微电子研究所团队取得的一系列研究成果，包括六自由度激光跟踪仪的研发、激光跟踪仪扩展功能模块设计、激光跟踪仪产业化体系建设等。展望了激光跟踪仪技术的发展方向，指出基于激光跟踪仪衍生的多种新型跟踪测量方法及设备将在高端装备测量、先进制造等领域发挥重要作用。
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2026,46(4):46-53 ,DOI: 10.11823/j.issn.1674-5795.2026.04.03
Abstract:
目前加速器准直领域应用的多路激光测距技术存在设备成本高昂、系统搭建复杂度高的不足之处，针对此问题，提出球形准直器扫频激光干涉测距技术。搭建集成HCN（即H13C1?N的缩写）气体吸收池、光开关与球形准直器的扫频激光干涉测距系统，实现大尺度范围内的高精度绝对距离测量；设计可以和激光跟踪仪角隅反射镜共用靶标座的球形准直器，在保证测量准确性符合要求的前提下降低设备成本。在模拟加速器准直的实验环境中开展系统性能测试，结果表明：在30 m测量范围内，球形准直器扫频激光干涉测距系统的测距误差不超过30 μm，满足加速器准直需求。该系统为加速器准直提供了高精度、高适应性的解决方案，具有重要工程实用意义。
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2026,46(4):54-66 ,DOI: 10.11823/j.issn.1674-5795.2026.04.04
Abstract:
现有的超微光斑角分辨偏振散射仪校准方法需基于旋转偏振器或液晶延迟器实现整体仪器系统参数的校准，存在操作复杂、难以一次性解耦多个校准参数、引入额外误差源等不足。针对此问题，提出一种超微光斑角分辨偏振散射仪系统参数原位分步校准方法。借鉴消光椭偏测量原理，依次对起偏器方位角、分束器透射与反射椭偏参数、波片延迟量与方位角、偏振分束器透射与反射椭偏参数、物镜正交偏振光透过率等参数进行精确校准。采用该方法对自主研发的超微光斑角分辨偏振散射仪进行校准，并利用校准后的仪器对标准SiO2薄膜与矩形光栅样件进行测量，结果表明：原位校准后仪器的膜厚测量重复性可达0.1 nm，光栅形貌参数与标准值高度一致，验证了所提出的超微光斑角分辨偏振散射仪原位校准方法的有效性。
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2026,46(4):67-92 ,DOI: 10.11823/j.issn.1674-5795.2026.04.05
Abstract:
传统数字化测量方法存在测量场构建效率低、多设备协同性差等不足，难以满足新一代飞机大型复杂结构高精度、批量化的测量与装配需求。针对上述问题，开展多系统协同精密测量技术研究，建立大尺度测量场不确定度解析模型并提出自适应规划方法。研制多模式基准转换标准器，提升协同测量场构建精度，同时提出基于轻量化模型与任务-设备协同的测量规划技术，实现多站位、多任务的自动化序列生成与仿真优化。在此基础上，开发集多设备控制、测量规划、数据管理分析于一体的大型复杂结构装配多系统协同精密测量平台，实现装配测量过程“模型-规划-测量-分析”的闭环控制。开展试验对该平台的性能进行测试，结果显示：该平台显著提升了测量精度与效率，为推动航空领域大型复杂结构精准测量与装配技术发展提供了有力支撑。
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2026,46(4):93-108 ,DOI: 10.11823/j.issn.1674-5795.2026.04.06
Abstract:
介绍了光学啁啾链（Optical Chirp Chain， OCC）的基本概念、波形构造方式和时频映射机理，阐明其提升布里渊谱获取效率的基本原理。论述了光学啁啾链布里渊光时域分析（OCC-Brillouin Optical Time Domain Analysis， OCC-BOTDA）和光学啁啾链布里渊光时域反射（OCC-Brillouin Optical Time-Domain Reflectometry， OCC-BOTDR）的原理，梳理了OCC-BOTDA在单次超快测量、长距离与高性能实现、瞬态效应与谱形畸变抑制、矢量测量、偏振分集、去噪增强等方面的研究进展，归纳了OCC-BOTDR在单端在线解调、应用性能提升等方面的研究进展，对比了不同方法在测量距离、空间分辨率、测量时间等参数上的差异。展望了基于OCC的快速分布式布里渊传感技术的发展方向，指出未来需要进一步提升高质量OCC生成、相干探测和数字信号处理能力；可将基于OCC的快速分布式布里渊传感技术与其他技术相结合，实现多物理量的长距离协同感知，同时提升测量系统的工程适用性与可靠性，以满足复杂工程应用场景下的多参量监测需求。
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2026,46(4):109-115 ,DOI: 10.11823/j.issn.1674-5795.2026.04.07
Abstract:
目前监测任务领域应用的传感器网络异构节点部署方案存在运行效率较低的不足，针对此问题，本文提出单汇聚节点异构无线传感器网络异构节点部署（Optimal Deployment of Heterogeneous Node Positions in a Single Sink Network， ODHNSS）算法，结合网络覆盖率、通信距离与通信半径之比、休眠节点占比等关键指标，制定异构节点位置的选择依据，实现基于能量感知的传感器网络异构节点优化部署。利用MATLAB软件进行仿真，对比ODHNSS、三层扩展能效优化层次结构（Three-Tier Extended Energy Efficient Clustering Hierarchy， TEEECH）和异构节点优化部署（Optimal Deployment of Heterogeneous Nodes， ODHN）算法的应用效果，结果表明：相较另外两种算法，ODHNSS能够使数据传输效率明显提升并降低网络运行能耗，为推动无线传感器监测网络技术发展提供有力支撑。
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苗碧琪, 唐兆轩, 卓亮辉, 李振亚, 何巍, 云浩, 赵凯峰, 晏志鹏
2026,46(4):116-128 ,DOI: 10.11823/j.issn.1674-5795.2026.04.08
Abstract:
针对核电等高温场景远距离应变测试中耐高温长导线电阻及其温度变化引发的测量误差问题，本文提出一种结合应变计测试数据、应变计电阻及导线电阻实测值的应变修正方法。分析长导线传输条件下应变测量误差的形成机理，引入应变计与导线电阻参数，建立测试应变统一修正模型，对高温下测得的应变值进行修正，并据此确定热输出曲线及灵敏系数。开展350 ℃高温应变测试，验证该方法的应用效果，并与传统三线制、半桥补偿方法进行对比，结果表明：该方法可同时考虑导线电阻及其温度变化的耦合影响，有效减小测量误差，提升测试结果的准确性与稳定性，为提高核电领域高温长导线应变测量精度提供重要技术支撑。
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2026,46(4):129-137 ,DOI: 10.11823/j.issn.1674-5795.2026.04.09
Abstract:
为评估某型国产大涵道比航空发动机整机试车台的气动性能与流场品质，开展流场特性计算流体力学（Computational Fluid Dynamics， CFD）仿真与测量分析。基于三维建模软件构建包含进气塔、消音装置、整流网、航空发动机、引射筒及排气塔的试车台模型，完成精细化网格划分，采用标准k-
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2026,46(4):138-147 ,DOI: 10.11823/j.issn.1674-5795.2026.04.10
Abstract:
针对航空发动机润滑系统回油管路内油气两相参数测量难题，研发基于电容层析成像的航空发动机油气两相流测试系统。采用电容层析成像技术实现截面相含率测量，通过整流器实现流型规整，提高测量精度，利用文丘里技术进行总流量测量，最终实现气液两相流量测量。基于现场试验台架搭建油气两相流标定校准装置，对基于电容层析成像的航空发动机油气两相流测试系统进行性能验证，结果表明：6种实验工况下，液相流量最大测量误差为7.26 %FS，气相流量最大测量误差为6.56 %FS。该系统能够有效满足现场测试要求，为航空发动机润滑系统设计优化提供重要技术支撑。
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2026,46(4):148-155 ,DOI: 10.11823/j.issn.1674-5795.2026.04.11
Abstract:
为准确测试毫米波频段液体及粉末材料的介电常数，提出基于波纹传输线的测试方法，利用聚四氟乙烯材质的特制容器搭建测试系统，结合矢量网络分析技术开展测试。首先通过时域门控-反射-传输线（Gated-Reflect-Line， GRL）方法进行校准，降低容器与待测材料间多次信号反射、散射产生的误差影响，之后放入待测液体或粉末材料，采用矢量网络分析仪获取反射参数S，进而计算得出介电常数。以固体聚四氟乙烯为标准样品进行测试，验证了该系统的应用可行性；对石英粉末及二甲基合成硅油进行测试，在75 ～ 110 GHz频段内，测试结果偏离平均值的最大误差仅为5%，说明该测试方法具有较高准确性，为食品加工、生物医学等领域中毫米波频段液体及粉末材料的介电常数测量提供了重要技术借鉴。
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2026,46(4):156-166 ,DOI: 10.11823/j.issn.1674-5795.2026.04.12
Abstract:
为推动我国航空产业标准必要专利布局、提升高端装备制造领域专利与标准融合水平，以航空产业链企业为研究视角，基于专利数据库和行业标准库开展专利检索与统计分析。研究表明：航空产业链体系内专利与国际标准融合不足、产业适配性不强，在数量、赛道、机制、运维和协同方面均存在提升空间。基于以上分析结果及国内政策环境，提出标准必要专利申请策略及布局路径建议，指出应聚焦互联互通属性强的细分赛道精准发力，并构建多方协同的全链条工作机制。本研究可为推动航空产业专利与标准深度融合，及高端装备制造产业集团开展国内相关业务提供参考。
2026年第46卷第4期
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王海燕, 常 亮, 田宇, 万春华, 李承业, 聂小华, 王想生
Abstract:
为应对飞机研制强度试验中长期存在的“串行执行、信息孤岛、协同低效、验证滞后”等难题，本文提出一种面向飞机全生命周期的结构强度试验数字化并行协同架构，重构强度试验的组织模式、流程体系与技术手段。该架构以“试验数字模型驱动、流程全贯通、业务并行、设计互联、闭环优化”为核心理念，提出了“三坐标系统架构”( 飞机研制周期x试验全要素x数字化方式 )，实现研制阶段、试验活动与数字化要素的三维融合。“三坐标系统架构”定义了八大研制阶段、五大试验活动与六大数字化手段，在“1+5”程序文件体系的支撑下，为飞机结构强度试验数字化并行协同设计提供顶层指导。最后利用开展的工程案例，验证了构建的并行协同架构的工程适用性。本研究形成的架构可推广应用于其他类型强度试验，为航空器全周期强度试验数字化并行协同提供了可复制的工程样板。
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Abstract:
针对单光束无自旋交换弛豫（spin-exchange relaxation-free，SERF）原子磁强计中抽运与磁光检测共用同一束光、传统偏振调控光路不利于小型化的问题，设计了一种基于胆甾相液晶（cholesteric liquid crystal，CLC）选择性布拉格反射的偏振配比调控器件。以22.5°椭圆率角为目标工作点，将所需左右旋圆偏振功率比5.83∶1转化为CLC结构参数，并采用COMSOL Multiphysics建立二维频域模型进行仿真。结果表明，在795 nm工作波长下，CLC设计螺距约为497 nm；当有效厚度约为4.34个螺距时，目标手性圆偏振反射率约为82.84%，而正交手性圆偏振保持较低反射，可实现透射端圆偏振功率比例调控。完成CLC样品加工及光学性能测试后，透射光仍保持近似高斯型空间分布；小范围入射角变化时，透射功率和椭圆度相对变化均控制在约1.72%以内；30 min连续测试中，透射功率稳定在约3.68 mW，整体波动不超过0.5%。实验结果表明，该CLC器件能够利用有限选择性反射实现椭圆偏振配比调控，可为单光束原子磁强计偏振调控光路的小型化与集成化提供参考。
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杜隆坤, 胡晨昱, 常宸, 聂振武, 李登辉, 孙帅, 刘伟涛
Abstract:
本文综述了鬼成像（ghost imaging）这一基于光场高阶关联的成像技术的物理原理及其信息论描述。首先，介绍了鬼成像的物理原理，阐述了光场关联函数与一阶、二阶相干性的基本概念，分析了相干态、热光（赝热光）与纠缠光子对等典型光源的高阶统计关联特性，探讨了在纠缠光子对与（赝）热光两类光源下，光场二阶相干度均呈单峰分布，从而在物面与像面建立点对点映射关系的成像机理，以及 Klyshko等效光路的统一解释；随后从信息论角度，将鬼成像过程等效为信息在“信源—信道—信宿”模型中的传递过程，分析了互信息、信道容量、Fisher 信息与 Cramér–Rao 界等经典信息度量方法在成像性能评估中的适用条件与内在联系，对信息度量指导下的编码优化与解码优化技术路线进行了分类比较与评述，并探讨了引入量子互信息、量子 Fisher 信息等量子信息论工具的适用条件和可行路径。指出光场二阶关联函数的统计结构决定成像系统的信息获取能力，同时信息度量方法正由“事后评价”走向“事前设计”；得出互信息、信道容量与 Fisher 信息分别从信息获取效率、信道传输潜能与参数估计精度三个层面刻画成像性能且互为补充的结论；提出未来可在编码优化与解码优化的协同设计、解码算法性能与信息论极限的定量对比、非经典光源鬼成像的量子信道建模以及面向弱信号与特殊波段应用等方向深化研究，进一步揭示鬼成像过程中的信息传递规律，提升成像系统的信息传输效率与图像重建精度，推动相关技术在生物医学成像、雷达探测等领域的应用与发展。
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Abstract:
电子—核自旋互联系统的动力学特性影响原子自旋惯性测量的响应带宽与外界磁场干扰抑制能力，是系统性能评价和工作参数选择的重要依据。本文基于无自旋交换弛豫（spin-exchange relaxation-free，SERF）条件下的完整六维非线性布洛赫模型，求取轴向稳态工作点并建立横向复变量局部模型。通过数值雅可比矩阵与小扰动时域响应检验局部模型。在固定工作点、对角动力学和输入向量的条件下，通过非对角耦合项置零与连续缩放，比较横向极点及惯性、磁场响应的变化。角速度阶跃幅值为0.0125 rad/s时，两种模型输出的归一化均方根误差为0.00686%。基准双向耦合使横向慢极点衰减率由0.25 s?1增至37.91 s?1；核自旋慢动态在电子自旋输出中的贡献使调节时间由0.0191 s延长至0.1541 s。两条非对角耦合系数同时放大30%时，惯性响应带宽由4.18 Hz增至8.34 Hz。模态分解表明，基准情形下快、慢模态对磁场零频增益的贡献近似抵消，但各模态的时间演化不同，瞬态响应仍可出现短时峰值。耦合乘积的模值与复相位共同影响横向极点，测量响应还取决于各模态的输入激励与输出投影。上述结果适用于给定工作点附近的小扰动及所研究的局部耦合项变化范围。研究结果为兼顾惯性响应带宽与磁场干扰抑制的系统参数设计提供了理论参考。
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汪之国, 李新坤, 熊志强, 李佳佳, 肖希林, 赵洪常, 罗晖, 王风娇
Abstract:
核磁共振陀螺兼有小体积和高精度的潜力，是下一代微型陀螺的关键技术路径之一。为了支撑微型核磁共振陀螺的研制，本文开发了光胶工艺的全玻璃Rb-Xe原子气室，其内部尺寸只有1 mm×1 mm×1 mm。搭建了实验系统，全面系统测量了Xe原子核系综的关键参量。在130 ℃时，129Xe原子核系综的纵向弛豫时间、横向弛豫时间和极化场强度分别为7.832 s，3.316 s 和11.382 nT；对于131Xe，这 3 个量分别为15.381 s，9.029 s 和 20.344 nT。进一步测量了这些量在115 ℃-140 ℃的变化规律。根据这些参数估计了将其用于核磁共振陀螺时可以达到的角随机游走为0.17 °/√h。为了进一步提升精度，关键在于进一步提高弛豫时间。该微型原子气室的研制为推进微型核磁共振陀螺技术进步奠定了良好基础。
“检测数智化技术”系列论文
“量子测量与计量”专题 客座主编：全伟 王宇
“量子精密测量、量子计量、量子传感技术”专栏
“量子测量与计量”专题 客座主编：全伟 王宇
“量子精密测量、量子计量、量子传感技术”专栏
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基于机器视觉与激光扫描的橡胶O型密封圈表面缺陷检测技术研究
杨英, 郑晓娟, 周可平, 韦芬, 罗成, 罗婷, 刘维军, 魏翔
Abstract:
橡胶O型密封圈（以下简称O型圈）广泛应用于航空航天、石油能源等高要求工业领域，其表面缺陷直接影响系统密封性能。针对人工目检效率低、微小缺陷易漏检以及缺陷深度难以量化的问题，提出一种融合机器视觉与激光线扫描的O型圈表面缺陷检测方法。对于毛边缺陷，采用扇形ROI分段边缘拟合与异常轮廓判别；对于凹坑、缺胶和粘连缺陷，采用多光源时序差分、高斯-高通复合滤波和Sauvola自适应阈值分割；对于凹坑深度，采用最大相似度模板匹配和最小二乘曲线重构进行定量评估。分别以75件含毛边缺陷样本和106件含凹坑、缺胶或粘连缺陷样本进行验证。结果表明：明显毛边缺陷检出率为100.00%，凹坑、缺胶和粘连缺陷的总体检出率为97.24%；四类缺陷面积测量相对误差均小于10%；同一凹坑10次重复测量的平均绝对偏差为13.94 μm，标准差为1.21 μm；完成5件样品双面检测约需2 min。该方法能够兼顾微小缺陷识别、面积测量与深度评估，可为O型圈质量分级提供定量依据。
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