【世界新視野】我們這十年@坐標中國 二十年磨一“尺”，納米時(shí)柵用時(shí)間測量空間

國之大器，始于毫末。

(相關(guān)資料圖)

“現代熱力學(xué)之父”開(kāi)爾文有一條著(zhù)名結論：“只有測量出來(lái)，才能制造出來(lái)?！睕](méi)有精密的測量，就沒(méi)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。

隨著(zhù)人類(lèi)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)陸續登上歷史舞臺。時(shí)至今日，我們甚至可以做到以時(shí)間測量空間，這聽(tīng)起來(lái)也許很科幻，但絕不是天方夜譚。

來(lái)自重慶的時(shí)柵團隊基于我國精密測量技術(shù)發(fā)展現狀，根據“時(shí)空轉換”的思維方式提出了以“時(shí)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(shí)柵技術(shù)，實(shí)現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(shí)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(zhù)他們闖關(guān)奪隘、奮楫篤行的勇氣，展示著(zhù)中國人頑強拼搏、永不言敗的精氣神。

從無(wú)到有，是“沖云破霧”的勇氣擔當

在精密加工、工業(yè)測控（動(dòng)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(chēng)為“智能制造之眼”，它的性能直接決定了加工制造環(huán)節的精度。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)中得到廣泛應用。

然而，精密位移測量器件作為核心功能部件，長(cháng)期被國外巨頭們嚴格戰略性封鎖，進(jìn)口傳感器存在價(jià)格高、貨期長(cháng)、售后難的問(wèn)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(lái)、買(mǎi)不來(lái)、討不來(lái)的，要實(shí)現本領(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(jìn)行創(chuàng )新，從根本上解決問(wèn)題。實(shí)現從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(shí)柵團隊迎難而上，瞄準科技前沿，勇攀高峰。沒(méi)有案例可模仿，他們自己就做拓荒人；沒(méi)有經(jīng)驗可借鑒，他們就負重前行；沒(méi)有理論可參考，他們創(chuàng )造性地提出了利用“時(shí)間測量空間”的重要原創(chuàng )學(xué)術(shù)思想，將夢(mèng)想命名為“時(shí)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。

科技工作者用責任、擔當，用勤勉、實(shí)干，實(shí)現了從微米到納米精度的跨越，開(kāi)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(guò)多年的沉淀和發(fā)展，時(shí)柵技術(shù)已發(fā)展成為我國智能制造領(lǐng)域的標志性成果，獲得國家技術(shù)發(fā)明二等獎1項、中國專(zhuān)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(zhuān)利12項、國內專(zhuān)利25項。

時(shí)柵團隊研討圖

從有到優(yōu)，是精益求精的創(chuàng )新追求

時(shí)柵技術(shù)作為我國自主研發(fā)的首創(chuàng )性成果，通過(guò)建立空間位移和時(shí)間基準之間的關(guān)系，發(fā)揮時(shí)間量是人類(lèi)測量精度最高的物理量這一客觀(guān)優(yōu)勢，利用時(shí)間上的時(shí)刻比較來(lái)實(shí)現位移測量，從而達到高精度的測量目的?？赏ㄋ桌斫鉃椋涸谙鄬蛩龠\動(dòng)的兩個(gè)坐標系上互相觀(guān)察對方，一方的位置之差（位移）表現為另一方觀(guān)察到的時(shí)間之差。

十年磨一劍，二十年磨一尺。

時(shí)柵團隊從1996年提出“時(shí)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(shí)柵、第二代磁場(chǎng)式時(shí)柵到第三代電場(chǎng)式時(shí)柵（即“納米時(shí)柵”），持續攻克“提高測量精度與增加測量范圍的矛盾”“精度提高導致的誤差溯源困難”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、應用場(chǎng)景的多樣化、市場(chǎng)的認可度等多只“攔路虎”，開(kāi)發(fā)出高精度、高可靠性的時(shí)柵位移傳感器。

納米時(shí)柵到底有多精密？在我國最高法定計量機構—中國計量科學(xué)研究院的兩次現場(chǎng)測試結果和國家角度基準的比對結果顯示，納米時(shí)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)達到了現有檢測儀器水平的極限。

在漫長(cháng)的時(shí)光里，時(shí)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(zhù)責任與夢(mèng)想的實(shí)驗室，堅持不懈，讓“精耕細作”煥發(fā)出新的時(shí)代風(fēng)采。

車(chē)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化，離不開(kāi)人才、技術(shù)、資金、政策的支持和幫助。

“將納米時(shí)柵技術(shù)走出實(shí)驗室，實(shí)現產(chǎn)業(yè)化”——光有美好的愿景是不夠的，闖過(guò)了技術(shù)關(guān)，隨之面對的就是應用關(guān)和市場(chǎng)關(guān)。納米時(shí)柵項目總工程師王勇說(shuō)，“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(shí)柵科技有限公司，標志著(zhù)納米時(shí)柵成果正式開(kāi)啟轉化應用、服務(wù)市場(chǎng)用戶(hù)的新階段?！?/p>

現實(shí)和理想的距離，正一步步靠近。納米時(shí)柵產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程全面提速，當納米時(shí)柵技術(shù)在數控機床、半導體行業(yè)、計量檢測等領(lǐng)域得到批量應用時(shí)，當一把中國的精密尺子解決了高精度位置檢測難題時(shí)，所有人的艱辛和汗水化成兩個(gè)字：值了！納米時(shí)柵正在逐步填補國內高端精密位移測量領(lǐng)域空白，成為國內高端裝備企業(yè)發(fā)展道路中的堅強后盾。

2021年10月，“大量程納米時(shí)柵位移測量技術(shù)及器件”作為35項代表科技成果轉化的典型案例之一，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(shí)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(guò)萬(wàn)水千山，仍需跋山涉水。

和時(shí)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嚴謹與浪漫并存的路，從無(wú)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”的責任擔當、精益求精的完美展現，更是他們沿著(zhù)強國之路迎難而上、敢闖敢干的生動(dòng)詮釋?zhuān)恳徊侥_印，都在書(shū)寫(xiě)、見(jiàn)證著(zhù)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)濟主戰場(chǎng)、面向國家重大需求，無(wú)數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(shí)現更多“從0到1”的新突破，大步行進(jìn)在中國精度的逐夢(mèng)征程上。

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關(guān)鍵詞： 測量技術(shù) 科技工作者 位移傳感器