2026年7月28日,受常务理事单位中国计量科学研究院委托,中国计量测试学会对“能量天平法复现国际单位制基本单位千克”项目组织了科技成果评价会。评价委员会由张广军院士(北京航空航天大学)、罗俊院士(中山大学)、高洁院士(四川大学)、叶朝辉院士(中国科学院精密测量科学与技术创新研究院)、王秋良院士(中国科学院电工研究所)和李得天(兰州空间技术物理研究所)六位院士,戴新华研究员(中国标准化研究院)、程鑫彬教授(同济大学)共8位行业权威专家组成。中国计量测试学会副理事长兼秘书长马爱文和中国计量科学研究院李文涛院长出席并致辞。
在2018年之前,全球质量的溯源源头为一颗保存在位于法国巴黎的国际计量局的地下室中的铂铱合金圆柱体,即国际千克原器。由于其变化趋势不可知,国际计量界迫切需要建立一种质量量子基准。为了实现质量单位千克的量子化复现,国际上提出了电压天平、功率天平和硅球法等多种方案开展研究,由于此项研究难度大,质量单位千克的量子化复现被称为“像寻找希格斯粒子一样的世界五大科学难题之一”。
为应对国际单位制的重大变革,建立我国自主可控的千克量子化复现装置,避免被国外卡脖子,中国计量科学研究院张钟华院士团队于2006年在国际上自主提出了能量天平法复现国际单位制基本单位千克的全新方案,实现了从“0”到“1”的原理创新突破。该方案采用准静态电磁力积分与磁链差测量,以及六轴激光干涉测量和多自由度位移锁定准直优化调整,实现了同一磁场区间内的力积分与磁链差高准确测量,从根本上消除了功率天平方案在测力与测速模式下因磁场不一致引入的原理性误差;提出了准静态电磁力积分与磁链差测量方法,通过构建高均匀场磁体系统,实现了100 mm区间内优于1E-4的磁场均匀度;通过研制高稳定双级并联求和电流源,提升了电磁力平衡的准确性与稳定性,力值相对稳定性达到1E-9量级;提出了六轴激光干涉测量和多自由度位移锁定准直优化调整技术,实现了悬挂线圈与磁体相对位移准确测量,建立了能量天平准直误差理论模型,实现了悬挂线圈寄生位移监测和自动化准直调整系统,相对位移测量不确定度达到了8.8E-9,准直引入的测量不确定度达到了1.2E-8。项目组研制成功能量天平千克复现基准装置,测量1 kg砝码质量结果与比对参考值的相对偏差为2.1E-8,相对标准不确定度为2.9E-8,与加拿大、美国同处国际第一梯队,优于法国、瑞士、国际计量局等机构。项目研制的NIM-2能量天平装置已代表我国参加了国际计量局组织的三次千克复现国际关键比对,为国际千克共识值的确定贡献了权重,提升了我国的国际地位,捍卫了我国在国际新规则和新秩序制定时的话语权。
经评价:评价委员会专家一致认为“该项目理论创新强、技术难度大,具有完全自主知识产权,实现了核心理论和关键技术从“0”到“1”的原创性突破,作为国际计量委员会认可的三种方案之一,为国际千克共识值的首次定值和更新做出贡献。相关技术被土耳其和瑞士采用,提升了我国在国际计量界的话语权和影响力。项目研究成果在总体上达到国际先进水平,力积分与磁链差测量关键技术达到国际领先水平。”。
友情链接
© 2015-2023 中国计量测试学会 版权所有 ICP证:京ICP备14006989号-1