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中国计量院“温度单位重大变革关键技术研究”项目荣获2018年度国家科技进步一等奖

  1月8日,2018年度国家科学技术奖励大会在北京人民大会堂隆重举行。其中,由中国计量科学研究院(以下简称“中国计量院”)牵头完成的“温度单位重大变革关键技术研究”项目获得国家科技进步一等奖。

  温度是最为广泛使用的基本物理量之一,其准确测量事关科学研究、国防安全、能源环境和民生健康等领域。温度单位的重新定义是温度计量史上最重大的变革,精确测定玻尔兹曼常数是实现重新定义的前提和关键。据了解,为避免单一方法可能存在的系统误差,国际温度计量最高权力机构CCT(国际计量委员会温度咨询委员会)要求使用至少两种独立方法,分别实现不确定度小于3x10-6 的测定。这一要求涉及多个物理量的高精度绝对测量,是对精密测量极限的巨大挑战。

图1:“温度单位重大变革关键技术研究”项目组成员合影

图2:全球唯一用两种独立原理方法对玻尔兹曼常数定值作出贡献的成果

  据该项目负责人、中国计量院热工所研究员张金涛介绍,该项目以突破重新定义必要条件的技术瓶颈、实现绝对温度的原级测量为目标,提出了定程圆柱声学原级测温和量子噪声原级测温两种独特的方法。通过“虚拟定程圆柱声学原级测温方法”、“无感应误差磁通量子调控技术”、“全要素精确匹配的量子噪声原级测温技术”、“圆柱腔声场和内长的原位实时精确测量方法”等一系列方法和技术的创新,分别获得了不确定度2.0x10-6 和2.7x10-6 的玻尔兹曼常数测量结果,均为相应方法全球最佳。

图3:圆柱声学法玻尔兹曼常数测量系统

  两种方法测量结果均两次被国际科技数据委员会(CODATA)国际基本物理常数推荐值收录,并被用于玻尔兹曼常数的最终定值,是全球唯一采用两种独立方法满足重新定义的成果,使得我国首次对国际单位制(SI)基本单位的定义做出重要贡献。基于项目发展的创新技术为国家重大工程第四代核反应堆堆芯温度的直接测量提供了解决方案,提升了我国温度量值传递的水平,为国防和航空航天等重要领域提供了温度溯源支持。对于实现多种技术途径、零溯源链、原级法测量温度等热物理量具有重要意义。

 


图4:“光电成像系统参数测试与校准关键技术及应用”项目组成员合影

  另据了解,由中国计量院参与完成的“光电成像系统参数测试与校准关键技术及应用”项目获得国家技术发明二等奖。该项目突破光电成像参数测试系统校准中实现高匀光照明、高稳定指向、高清晰采集的3项技术瓶颈,发明了4类测试校准新装置,使我国光电成像系统参数测试校准水平进入国际先进行列。在该项目中,中国计量院医学生物所张吉焱副研究员致力于人眼视觉特性计量研究,在高匀光照明、高清晰采集中的军事目标探测识别等方面均有所贡献。(文:刘旭红  图:冯晓娟等)