環(huán)球快看：我們這十年@坐標(biāo)中國 | 二十年磨一“尺”，納米時柵用時間測量空間

國之大器，始于毫末。

“現(xiàn)代熱力學(xué)之父”開爾文有一條著名結(jié)論：“只有測量出來，才能制造出來?！睕]有精密的測量，就沒有精密的產(chǎn)品，高水平的精密測量技術(shù)和精密儀器制造能力，是發(fā)展高端制造業(yè)的必備條件。

(資料圖)

隨著人類對世界的探索不斷深入，被測對象不斷延展，測量目的不斷延伸，各種測量技術(shù)陸續(xù)登上歷史舞臺。時至今日，我們甚至可以做到以時間測量空間，這聽起來也許很科幻，但絕不是天方夜譚。

來自重慶的時柵團隊基于我國精密測量技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，根據(jù)“時空轉(zhuǎn)換”的思維方式提出了以“時間測量空間”這一重要學(xué)術(shù)思想，并由此誕生了這把原創(chuàng)于中國的“精密尺子”——時柵技術(shù)，實現(xiàn)了我國精密位移測量技術(shù)及器件的自主可控。

從1996年的嘗試探索，到如今成功研發(fā)出可媲美高端光柵的第三代納米時柵，二十年的厚積薄發(fā)，浸透了科技工作者對自主創(chuàng)新、中國精度的堅守，凝聚著他們闖關(guān)奪隘、奮楫篤行的勇氣，展示著中國人頑強拼搏、永不言敗的精氣神。

從無到有，是“沖云破霧”的勇氣擔(dān)當(dāng)

在精密加工、工業(yè)測控（動態(tài)測量）領(lǐng)域，精密位移傳感器是不可或缺的重要組成部分，被稱為“智能制造之眼”，它的性能直接決定了加工制造環(huán)節(jié)的精度。定位精度高、可靠性好、使用方便的精密位移傳感器在機床加工、檢測儀表等行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。

然而，精密位移測量器件作為核心功能部件，長期被國外巨頭們嚴(yán)格戰(zhàn)略性封鎖，進口傳感器存在價格高、貨期長、售后難的問題，我國精密位移測量領(lǐng)域面臨多重困境，亟待擺脫受制于人的局面，高端位移測量器件的國產(chǎn)替代已到了刻不容緩的地步。

關(guān)鍵核心技術(shù)是要不來、買不來、討不來的，要實現(xiàn)本領(lǐng)域的突破，必須依靠自主創(chuàng)新，需要變換研究思路，從原理上進行創(chuàng)新，從根本上解決問題。實現(xiàn)從0到1的突破絕非易事，必得風(fēng)雨兼程、劈波斬浪。

面對種種困難，時柵團隊迎難而上，瞄準(zhǔn)科技前沿，勇攀高峰。沒有案例可模仿，他們自己就做拓荒人；沒有經(jīng)驗可借鑒，他們就負(fù)重前行；沒有理論可參考，他們創(chuàng)造性地提出了利用“時間測量空間”的重要原創(chuàng)學(xué)術(shù)思想，將夢想命名為“時柵位移測量技術(shù)”，突破了高端裝備的精密位置檢測難題，掌握了精密位移測量關(guān)鍵核心技術(shù)的自主知識產(chǎn)權(quán)。

科技工作者用責(zé)任、擔(dān)當(dāng)，用勤勉、實干，實現(xiàn)了從微米到納米精度的跨越，開辟出了一條高端核心功能部件的國產(chǎn)化道路，讓智能制造業(yè)卡脖子短板破局重生，走出了一條自主可控之路，使我國精密位移測量領(lǐng)域擺脫了受制于人的局面。

經(jīng)過多年的沉淀和發(fā)展，時柵技術(shù)已發(fā)展成為我國智能制造領(lǐng)域的標(biāo)志性成果，獲得國家技術(shù)發(fā)明二等獎1項、中國專利金獎1項、重慶市技術(shù)發(fā)明一等獎2項，成功申請國外專利12項、國內(nèi)專利25項。

時柵團隊研討圖

從有到優(yōu)，是精益求精的創(chuàng)新追求

時柵技術(shù)作為我國自主研發(fā)的首創(chuàng)性成果，通過建立空間位移和時間基準(zhǔn)之間的關(guān)系，發(fā)揮時間量是人類測量精度最高的物理量這一客觀優(yōu)勢，利用時間上的時刻比較來實現(xiàn)位移測量，從而達到高精度的測量目的?？赏ㄋ桌斫鉃椋涸谙鄬蛩龠\動的兩個坐標(biāo)系上互相觀察對方，一方的位置之差（位移）表現(xiàn)為另一方觀察到的時間之差。

十年磨一劍，二十年磨一尺。

時柵團隊從1996年提出“時柵角度傳感器”理念起，堅持自主研發(fā)道路，從第一代機械式時柵、第二代磁場式時柵到第三代電場式時柵（即“納米時柵”），持續(xù)攻克“提高測量精度與增加測量范圍的矛盾”“精度提高導(dǎo)致的誤差溯源困難”與“突破光學(xué)衍射極限改善分辨力”三座技術(shù)大山，破解產(chǎn)品的可靠性、應(yīng)用場景的多樣化、市場的認(rèn)可度等多只“攔路虎”，開發(fā)出高精度、高可靠性的時柵位移傳感器。

納米時柵到底有多精密？在我國最高法定計量機構(gòu)—中國計量科學(xué)研究院的兩次現(xiàn)場測試結(jié)果和國家角度基準(zhǔn)的比對結(jié)果顯示，納米時柵精度達到了驚人的±0.06角秒（1°等于3600角秒），精度水平已經(jīng)達到了現(xiàn)有檢測儀器水平的極限。

在漫長的時光里，時柵團隊用精益求精、一絲不茍的科學(xué)家精神，只爭朝夕，在承載著責(zé)任與夢想的實驗室，堅持不懈，讓“精耕細(xì)作”煥發(fā)出新的時代風(fēng)采。

車間作業(yè)圖

從優(yōu)到強，是全面提速的偉大跨越

一粒種子的破土而生，需要合適的溫度、濕度、環(huán)境以及優(yōu)質(zhì)胚胎。同樣，任何一項科研成果的成功轉(zhuǎn)化，離不開人才、技術(shù)、資金、政策的支持和幫助。

“將納米時柵技術(shù)走出實驗室，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化”——光有美好的愿景是不夠的，闖過了技術(shù)關(guān)，隨之面對的就是應(yīng)用關(guān)和市場關(guān)。納米時柵項目總工程師王勇說，“2021年4月，通用技術(shù)集團和重慶理工大學(xué)共同成立了通用技術(shù)集團國測時柵科技有限公司，標(biāo)志著納米時柵成果正式開啟轉(zhuǎn)化應(yīng)用、服務(wù)市場用戶的新階段?！?/p>

現(xiàn)實和理想的距離，正一步步靠近。納米時柵產(chǎn)業(yè)化進程全面提速，當(dāng)納米時柵技術(shù)在數(shù)控機床、半導(dǎo)體行業(yè)、計量檢測等領(lǐng)域得到批量應(yīng)用時，當(dāng)一把中國的精密尺子解決了高精度位置檢測難題時，所有人的艱辛和汗水化成兩個字：值了！納米時柵正在逐步填補國內(nèi)高端精密位移測量領(lǐng)域空白，成為國內(nèi)高端裝備企業(yè)發(fā)展道路中的堅強后盾。

2021年10月，“大量程納米時柵位移測量技術(shù)及器件”作為35項代表科技成果轉(zhuǎn)化的典型案例之一，亮相國家“十三五”科技創(chuàng)新成就展，作為創(chuàng)新科技成果轉(zhuǎn)化制度的第一典型案例參展，展示中國高端裝備關(guān)鍵功能部件研發(fā)“智造”水平。

時柵位移測量技術(shù)亮相國家“十三五”科技創(chuàng)新成就展

走過萬水千山，仍需跋山涉水。

和時柵技術(shù)一樣由我國自主研發(fā)的首創(chuàng)性成果不勝枚舉?？蒲惺且粭l嚴(yán)謹(jǐn)與浪漫并存的路，從無到有、從有到優(yōu)、從優(yōu)到強的蝶變躍升，是中國科技工作者“沖云破霧”的責(zé)任擔(dān)當(dāng)、精益求精的完美展現(xiàn)，更是他們沿著強國之路迎難而上、敢闖敢干的生動詮釋，每一步腳印，都在書寫、見證著一次次偉大的跨越。

中國精度，央企智造。面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟主戰(zhàn)場、面向國家重大需求，無數(shù)的中國科研工作者和中國企業(yè)在方寸之間鉆研、琢磨，努力實現(xiàn)更多“從0到1”的新突破，大步行進在中國精度的逐夢征程上。

標(biāo)簽：