“4600萬年不差一秒” 中國的計量科技有多精準?
中新網北京11月8日電(中新財經記者 左雨晴) “中國標準時間”從哪里來?在違法鳴笛的區(qū)域,如何進行非現(xiàn)場取證?這些日常生活中看似簡單實則復雜的問題,都與計量科技息息相關。近日,記者走進中國計量科學研究院(簡稱中國計量院),感受計量科技帶來的“準”與“智”。
守時實驗室里的“中國標準時間”
從古時的相鄰日出之間的時間為一日,到如今守時實驗室精準記錄的本地原子時TAI(NIM)、協(xié)調世界時UTC(NIM)、中國標準時間CST(NIM),關于如何計量“時間”的研究從未停歇。
一秒究竟有多長?“中國標準時間”從哪里來?
“1967年,第十三屆國際計量大會通過決議,將時間的基本單位“秒”定義為無干擾的133Cs原子基態(tài)的兩個超精細子能級間躍遷的電磁輻射周期的9,192,631,770倍所持續(xù)的時間?!?/p>
據中國計量科學研究院時間頻率計量科學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”,目前能產生最準的秒的基準裝置,則是銫原子噴泉鐘。
2010年,中國計量院研制的銫原子噴泉鐘NIM5,2014年作為秒長國家基準,成為國家時間頻率量值的源頭,同年通過國際計量局評審參與駕馭國際原子時,使中國在國際原子時合作中擁有了“話語權”和表決權。目前,其不確定度相當于4600萬年不差一秒。
除參與國際原子時合作外,中國計量院還主導建立了中國自己的標準時間。
“我們這里是目前中國最準的時間,相對于協(xié)調世界時(UTC)的偏差一般優(yōu)于±3ns,屬于國際第一梯隊?!睏顤|方表示,精確的時間不僅可以為包括北斗系統(tǒng)在內的導航定位提供參考,還能助力高精尖科學實驗。
“懸空實驗室”里的聲學測試
在違法鳴笛的區(qū)域,如何進行非現(xiàn)場取證?聽障者依賴的助聽器,如何能夠更好達到降噪、語音清晰的效果?
聲學計量廣泛服務于醫(yī)療健康、噪聲防控、工業(yè)檢測和國防安全等領域,而想要在空氣介質中進行聲學測試,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。
“我們人耳能夠分辨的最小聲音是 0 dB(20 uPa),對應動態(tài)壓強20微帕,這間消聲室的A計權背景噪聲低至-2.4 dB。”據中國計量科學研究院力學與聲學所副研究員牛鋒介紹,消聲室采用了房中房結構,最外層是混凝土建筑外敷屏蔽鋼板,內部是吸聲結構,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,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、聲學計量儀器的型式評價實驗、低噪聲設備的輻射聲壓級測試、高精度的聲學測試和錄音等。
“比如,根據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)控設備,必須經過計量檢定合格之后才能用于執(zhí)法,我們對機動車鳴笛抓拍系統(tǒng)進行校準,能精準定位鳴笛車輛。另外,現(xiàn)在智能設備越來越多,這些智能設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備的計量裝置。”牛鋒說。
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,人們身邊的電子設備越來越多。然而你或許不知道,這些設備在出廠前,還需要通過電磁兼容試驗。
在中國計量院,一個由金屬板封閉的電波暗室內,一輛汽車停在大轉臺上,等待著進行電磁兼容試驗。中國計量科學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,一是屏蔽外界電磁波,二是消除電磁波反射。
“這里用來做電磁兼容試驗,包括工業(yè)、科學、醫(yī)療設備,信息技術設備,汽車整車,汽車零部件的電磁兼容試驗,以及計量器具形式評價試驗。一方面,我們要檢測電子設備向外輻射的電磁波是否超過國家標準規(guī)定的限值;另一方面,我們向被測電子設備輻射強電磁場,檢測設備抗電磁干擾的能力?!?/p>
那么,為什么要做電磁兼容試驗?
王少華表示,如果電子設備的電磁輻射過大,會對其他設備造成干擾,可能引發(fā)其他設備的誤動作或功能失效;如果電子設備抗干擾能力不足,輕則導致數(shù)據丟失,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、攝像頭、麥克風等,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,可能會導致剎車失靈或其他功能失效,存在極大的安全隱患。國家標準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?!?/p>
科技要發(fā)展,計量須先行。目前,中國計量院在時間頻率、電學、熱工、長度、力學、光學、電離輻射、化學、生物等計量領域多項測量能力處于國際領先或先進水平,已形成比較完善的國家計量基標準體系和標準物質體系,未來,中國計量院將堅持服務國家經濟社會科技發(fā)展,不斷推動計量科技創(chuàng)新與持續(xù)發(fā)展。(完)
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