“4600萬年不差一秒” 中國的計(jì)量科技有多精準(zhǔn)？
2024-11-11 09:52:06
來源：中國新聞網(wǎng)
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“中國標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間”從哪里來？在違法鳴笛的區(qū)域，如何進(jìn)行非現(xiàn)場取證？這些日常生活中看似簡單實(shí)則復(fù)雜的問題，都與計(jì)量科技息息相關(guān)。近日，記者走進(jìn)中國計(jì)量科學(xué)研究院(簡稱中國計(jì)量院)，感受計(jì)量科技帶來的“準(zhǔn)”與“智”。
守時(shí)實(shí)驗(yàn)室里的“中國標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間”
從古時(shí)的相鄰日出之間的時(shí)間為一日，到如今守時(shí)實(shí)驗(yàn)室精準(zhǔn)記錄的本地原子時(shí)TAI(NIM)、協(xié)調(diào)世界時(shí)UTC(NIM)、中國標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間CST(NIM)，關(guān)于如何計(jì)量“時(shí)間”的研究從未停歇。
一秒究竟有多長？“中國標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間”從哪里來？
中國計(jì)量科學(xué)研究院守時(shí)實(shí)驗(yàn)室。 左雨晴 攝
“1967年，第十三屆國際計(jì)量大會通過決議，將時(shí)間的基本單位“秒”定義為無干擾的133Cs原子基態(tài)的兩個(gè)超精細(xì)子能級間躍遷的電磁輻射周期的9,192,631,770倍所持續(xù)的時(shí)間。”
據(jù)中國計(jì)量科學(xué)研究院時(shí)間頻率計(jì)量科學(xué)研究所工程師楊東方介紹，這種通過觀測原子躍遷得到的“秒”，被叫做“原子秒”，目前能產(chǎn)生最準(zhǔn)的秒的基準(zhǔn)裝置，則是銫原子噴泉鐘。
2010年，中國計(jì)量院研制的銫原子噴泉鐘NIM5，2014年作為秒長國家基準(zhǔn)，成為國家時(shí)間頻率量值的源頭，同年通過國際計(jì)量局評審參與駕馭國際原子時(shí)，使中國在國際原子時(shí)合作中擁有了“話語權(quán)”和表決權(quán)。目前，其不確定度相當(dāng)于4600萬年不差一秒。
除參與國際原子時(shí)合作外，中國計(jì)量院還主導(dǎo)建立了中國自己的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。
“我們這里是目前中國最準(zhǔn)的時(shí)間，相對于協(xié)調(diào)世界時(shí)(UTC)的偏差一般優(yōu)于±3ns，屬于國際第一梯隊(duì)?！睏顤|方表示，精確的時(shí)間不僅可以為包括北斗系統(tǒng)在內(nèi)的導(dǎo)航定位提供參考，還能助力高精尖科學(xué)實(shí)驗(yàn)。
“懸空實(shí)驗(yàn)室”里的聲學(xué)測試
在違法鳴笛的區(qū)域，如何進(jìn)行非現(xiàn)場取證？聽障者依賴的助聽器，如何能夠更好達(dá)到降噪、語音清晰的效果？
聲學(xué)計(jì)量廣泛服務(wù)于醫(yī)療健康、噪聲防控、工業(yè)檢測和國防安全等領(lǐng)域，而想要在空氣介質(zhì)中進(jìn)行聲學(xué)測試，一間能夠屏蔽外界干擾，去除反射聲音影響的消聲室是基本環(huán)境。
中國計(jì)量科學(xué)研究院消聲室。 左雨晴 攝
“我們?nèi)硕軌蚍直娴淖钚÷曇羰?0 dB(20 uPa)，對應(yīng)動態(tài)壓強(qiáng)20微帕，這間消聲室的A計(jì)權(quán)背景噪聲低至-2.4 dB?！睋?jù)中國計(jì)量科學(xué)研究院力學(xué)與聲學(xué)所副研究員牛鋒介紹，消聲室采用了房中房結(jié)構(gòu)，最外層是混凝土建筑外敷屏蔽鋼板，內(nèi)部是吸聲結(jié)構(gòu)，混凝土下方由若干固體彈簧支撐，在消聲室的中間偏下部分鋪有供人行走的地網(wǎng)，起到屏蔽外界電磁干擾信號，降低外界振動影響，聲音反射能量最小的效果。
牛鋒告訴記者，消聲室主要用于傳聲器的自由場校準(zhǔn)、聲學(xué)計(jì)量儀器的型式評價(jià)實(shí)驗(yàn)、低噪聲設(shè)備的輻射聲壓級測試、高精度的聲學(xué)測試和錄音等。
“比如，根據(jù)我國道路交通安全法規(guī)定，所有非現(xiàn)場執(zhí)法的交通監(jiān)控設(shè)備，必須經(jīng)過計(jì)量檢定合格之后才能用于執(zhí)法，我們對機(jī)動車鳴笛抓拍系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)，能精準(zhǔn)定位鳴笛車輛。另外，現(xiàn)在智能設(shè)備越來越多，這些智能設(shè)備的音頻模塊該如何做得更好，我們也研制了智能感知音頻設(shè)備的計(jì)量裝置?！迸ｄh說。
電波暗室里的汽車抗電磁干擾測試
隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，人們身邊的電子設(shè)備越來越多。然而你或許不知道，這些設(shè)備在出廠前，還需要通過電磁兼容試驗(yàn)。
在中國計(jì)量院，一個(gè)由金屬板封閉的電波暗室內(nèi)，一輛汽車停在大轉(zhuǎn)臺上，等待著進(jìn)行電磁兼容試驗(yàn)。中國計(jì)量科學(xué)研究院信息與電子研究所工程師王少華告訴記者，電波暗室的主要作用有兩個(gè)，一是屏蔽外界電磁波，二是消除電磁波反射。
中國計(jì)量科學(xué)研究院消聲室電波暗室。 左雨晴 攝
“這里用來做電磁兼容試驗(yàn)，包括工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)療設(shè)備，信息技術(shù)設(shè)備，汽車整車，汽車零部件的電磁兼容試驗(yàn)，以及計(jì)量器具形式評價(jià)試驗(yàn)。一方面，我們要檢測電子設(shè)備向外輻射的電磁波是否超過國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值；另一方面，我們向被測電子設(shè)備輻射強(qiáng)電磁場，檢測設(shè)備抗電磁干擾的能力。”
那么，為什么要做電磁兼容試驗(yàn)？
王少華表示，如果電子設(shè)備的電磁輻射過大，會對其他設(shè)備造成干擾，可能引發(fā)其他設(shè)備的誤動作或功能失效；如果電子設(shè)備抗干擾能力不足，輕則導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，重則可能會引發(fā)安全事故。
“比如，汽車作為一臺大型電子設(shè)備，具備多種功能，尤其是新能源汽車，配備了多種傳感器，像雷達(dá)、攝像頭、麥克風(fēng)等，智能化程度越來越高，集成的電子元器件越來越多。如果汽車的抗電磁干擾能力不足，車輛在行駛過程中如果受到其他電磁干擾，可能會導(dǎo)致剎車失靈或其他功能失效，存在極大的安全隱患。國家標(biāo)準(zhǔn)對汽車的電磁兼容性要求很高，汽車上市前需要通過電磁兼容檢測。”
科技要發(fā)展，計(jì)量須先行。目前，中國計(jì)量院在時(shí)間頻率、電學(xué)、熱工、長度、力學(xué)、光學(xué)、電離輻射、化學(xué)、生物等計(jì)量領(lǐng)域多項(xiàng)測量能力處于國際領(lǐng)先或先進(jìn)水平，已形成比較完善的國家計(jì)量基標(biāo)準(zhǔn)體系和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)體系，未來，中國計(jì)量院將堅(jiān)持服務(wù)國家經(jīng)濟(jì)社會科技發(fā)展，不斷推動計(jì)量科技創(chuàng)新與持續(xù)發(fā)展。(中新財(cái)經(jīng)記者 左雨晴)
責(zé)任編輯：薛景爍
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