完善我國極低溫區(qū)基準建設測溫裝置測得“中國溫度”

2021-12-01 10:06:52來源：儀表網(wǎng) 閱讀量：209 評論

導讀：什么是極低溫？通常指-248.5939℃以下。極低溫有什么用？深空探測、可控核聚變裝置等50%以上的大科學裝置的核心部件都需要在穩(wěn)定的極低溫環(huán)境中運行。

　　什么是極低溫？通常指-248.5939℃以下。極低溫有什么用？深空探測、可控核聚變裝置等50%以上的大科學裝置的核心部件都需要在穩(wěn)定的極低溫環(huán)境中運行。

　　如何測量極低溫？靠一種標準溫度計來測量，而這種溫度計國內還不到10支——它們已經(jīng)“服役”近半個世紀了。是的，你沒看錯，只有不到10支。

　　而更嚴重的是，長期以來，我國在極低溫區(qū)只有標準，基準建設并不完整?；鶞?，是全球治理體系和經(jīng)貿合作發(fā)展的重要技術基礎；溫度基準，是現(xiàn)代工業(yè)和科學研究最底層的地基之一，能否測定溫度基準是國家科技水平和綜合國力的象征之一。在極低溫區(qū)沒有基準，就意味著我們無法判斷這些標準溫度計在這一溫區(qū)是否準確，要送到有能力測定基準溫度的國家進行校準。

　　測溫儀由光學系統(tǒng)、光電探測器、信號放大器及信號處理、顯示輸出等部分組成。光學系統(tǒng)匯聚其視場內的目標紅外輻射能量，視場的大小由測溫儀的光學零件及其位置確定。紅外能量聚焦在光電探測器上并轉變?yōu)橄鄳碾娦盘枴Ｔ撔盘柦?jīng)過放大器和信號處理電路，并按照儀器內部的算法和目標發(fā)射率校正后轉變?yōu)楸粶y目標的溫度值。

　　對我們這樣一個大國來說，主動權掌握在別人手中，是一件危險的事。如今，這種情況得到了改變。中國科學院理化技術研究所正高級工程師高波帶領的國際研究團隊，原創(chuàng)性地提出了“定壓氣體折射率基準測溫原理”，并在2020年建成了極低溫區(qū)基準級測溫裝置。高波的眼睛里閃爍著光彩：“在-268.15℃~-248.65℃溫區(qū)，我國建成的首套基準級測溫裝置，準確度和測量速度均為世界第一。”

　　現(xiàn)代工業(yè)和科學技術體系之所以可以成為“世界語言”，一個很重要的原因是計量標準的統(tǒng)一。在人類社會發(fā)展相當長的時期內，計量單位多是基于看得見、摸得著的實物來定義。實物再如何精心保存，時間長了也會出現(xiàn)變化，細微的元素差異，都會給準確度帶來差別。隨著科技的發(fā)展，大家對計量的精確度要求越來越高，這種用實物定義單位的方法在長期穩(wěn)定性和全球通用性方面的缺陷就逐漸凸顯。

　　于是，科學家們將目光投向了穩(wěn)定的自然常數(shù)——從2019年5月20日起，國際單位制發(fā)生變革，基本單位改由自然常數(shù)定義。溫度也是如此。誰能更快、更準地基于自然常數(shù)建立基準級測溫裝置，誰在未來就擁有更多的話語權。

　　極低溫區(qū)基準級測溫裝置不僅填補了我國在溫度計量領域的空白，實現(xiàn)了這一溫區(qū)量值溯源的自主可控，更實現(xiàn)了“零”的突破——我國科研人員參與到極低溫區(qū)國際溫標賦值的工作中，目前，這種中國原創(chuàng)的方法已被國際溫度咨詢委員會收錄，獲得了國際認可；這套裝置，也成了極低溫區(qū)測溫裝置的世界級“標桿”。換句話說，我們可以將它測得的溫度稱為“中國溫度”。

　　掌握溫度溯源的頭部技術，不僅對我國科技發(fā)展、工業(yè)發(fā)展具有重大意義，“中國溫度”的作用也將在國際范圍的科研項目和工業(yè)領域逐步顯現(xiàn)。

　　資料來源：光明日報

　　原標題：完善我國極低溫區(qū)基準建設測溫裝置測得“中國溫度”

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