????? 工作臺(tái)上放著一排大小不一、形狀各異的待檢儀器，有方塊狀、圓柱狀、高壓鍋狀；黑色、銀色、綠色，銀黑相間?！斑@個(gè)黑色的方塊是用于橋梁振動(dòng)測量的傳感器，這個(gè)高壓鍋狀的儀器是長周期地震計(jì)……”裝置負(fù)責(zé)人、中國計(jì)量院力學(xué)與聲學(xué)研究所副所長于梅如數(shù)家珍。而為這些傳感器、地震計(jì)提供校準(zhǔn)服務(wù)的，正是獲得2011年度全國質(zhì)檢系統(tǒng)科技興檢一等獎(jiǎng)的超低頻振動(dòng)國家標(biāo)準(zhǔn)裝置。

??? 需求迫切

?? ?? 行駛在跨海大橋上，由風(fēng)吹導(dǎo)致的振動(dòng)；在高層建筑的某個(gè)房間里，樓下汽車發(fā)動(dòng)時(shí)引起的振動(dòng)；實(shí)驗(yàn)室里，一公里外地鐵駛過時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)……日常生活中，您也許對(duì)這些細(xì)微的振動(dòng)早已司空見慣，甚至根本就沒有留意到。但對(duì)于地震觀測、地質(zhì)勘探、環(huán)境監(jiān)測、航空航天、精密制造等領(lǐng)域來說，這些微小得幾乎感覺不到的振動(dòng)監(jiān)控卻有著重要意義。

???? ?據(jù)中國計(jì)量院振動(dòng)與重力實(shí)驗(yàn)室的楊麗峰介紹，計(jì)量學(xué)通常將振動(dòng)分為高頻、中頻、低頻3個(gè)頻段。高頻（5~50kHz）主要應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域；中頻（20~5000Hz）主要應(yīng)用于電子通訊、交通車輛和機(jī)械制造等領(lǐng)域；低頻（0.1~120Hz）主要應(yīng)用于水利電力、橋梁大壩和環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域。

??? ? “超低頻振動(dòng)（0.002~0.1Hz）是近年來隨著地震觀測、地質(zhì)勘探、環(huán)境監(jiān)測、航空航天、結(jié)構(gòu)和生物動(dòng)力學(xué)等領(lǐng)域的發(fā)展而出現(xiàn)的一個(gè)新概念?！庇诿芬晕覈?000個(gè)測震臺(tái)、站廣泛使用的各類地震計(jì)為例告訴記者，中周期地震計(jì)低頻為0.05Hz，寬頻帶地震計(jì)低頻只有0.003Hz，海底地震觀測則屬于超低頻特大位移的測量。此外，懸索、斜拉等大跨度橋梁和高層建筑結(jié)構(gòu)自振頻率多數(shù)也已低于0.1Hz；廣泛應(yīng)用于交通運(yùn)輸、機(jī)械制造、航空醫(yī)學(xué)、醫(yī)療衛(wèi)生和勞動(dòng)防護(hù)等生物動(dòng)力學(xué)研究領(lǐng)域的人體振動(dòng)計(jì)，其頻率測量下限為0.063Hz；核爆炸的振動(dòng)下限已達(dá)0.003Hz?？梢?，超低頻振動(dòng)計(jì)量需求迫切。

???? ?而目前，我國的國家低頻振動(dòng)基準(zhǔn)頻率下限為0.1Hz，最大振幅為40mm，其測量能力遠(yuǎn)不能滿足需求。

??? 自主創(chuàng)新

?? ?? 據(jù)于梅介紹，眼前這個(gè)構(gòu)造繁雜的超低頻振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)裝置，由超低頻振動(dòng)激勵(lì)系統(tǒng)和激光測振系統(tǒng)兩部分組成，前者包括水平和垂直向振動(dòng)臺(tái)、功率放大器、反饋控制器和拖曳同步跟蹤系統(tǒng)等，后者則由零差正交激光干涉儀和數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)組成。其中，在水平向振動(dòng)臺(tái)、拖曳同步跟蹤系統(tǒng)、負(fù)反饋控制系統(tǒng)、零差正交激光干涉儀、超低頻伺服加速度計(jì)套組等部分，都實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵技術(shù)的創(chuàng)新突破，解決了很多困擾國際振動(dòng)計(jì)量界的技術(shù)難題。

??? ? “超低頻、大位移、大負(fù)載、低失真”，是于梅對(duì)超低頻振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)裝置特點(diǎn)的提煉。在鑒定意見書上，專家們對(duì)裝置的重要意義及其國際地位總結(jié)為：“課題的完成填補(bǔ)了國內(nèi)外（0.002~0.1Hz）激光絕對(duì)法振動(dòng)幅值和相位校準(zhǔn)的空白，屬自主創(chuàng)新科研成果，研制的校準(zhǔn)裝置屬國內(nèi)外首創(chuàng)，主要技術(shù)指標(biāo)為國際領(lǐng)先水平，具有重大推廣應(yīng)用價(jià)值。”國際同行評(píng)審專家考察裝置后作出評(píng)價(jià)：“在昌平院區(qū)新的實(shí)驗(yàn)室有很好的高精度儀器設(shè)備，特別是超低頻振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)。基于這些設(shè)備和優(yōu)秀的團(tuán)隊(duì)，振動(dòng)實(shí)驗(yàn)室無疑是領(lǐng)先實(shí)驗(yàn)室之一?！?/P>

??? 成功推廣

???? ?2009年，我國在超低頻振動(dòng)裝置上完成了國內(nèi)低頻振動(dòng)量值比對(duì)實(shí)驗(yàn)。目前，標(biāo)準(zhǔn)裝置已在地震、電力、物探和計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)成功得到推廣，解決了伺服加速度計(jì)、地震計(jì)、人體振動(dòng)計(jì)等超低頻振動(dòng)傳感器校準(zhǔn)及相關(guān)領(lǐng)域超低頻振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)裝置的量值溯源問題，為它們提供檢測和校準(zhǔn)服務(wù)共享平臺(tái)。

???? ?在標(biāo)準(zhǔn)裝置的基礎(chǔ)上，中國計(jì)量院又研發(fā)了超低頻振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)套組，為我國低頻振動(dòng)量值溯源體系提供了傳遞和核查標(biāo)準(zhǔn)。目前，這套超低頻振動(dòng)套組已完成了湖南電力公司試驗(yàn)研究院、中國地震局哈爾濱工程力學(xué)研究所的超低頻振動(dòng)校準(zhǔn)裝置項(xiàng)目的技術(shù)驗(yàn)收；為中國地震局工程力學(xué)研究所強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)網(wǎng)中心研發(fā)的多通道超低頻振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)套組，已應(yīng)用于地震計(jì)的現(xiàn)場檢測。

????? 值得一提的是，應(yīng)用于飛行器姿態(tài)控制等航空航天和軍事領(lǐng)域的低頻QA3000型伺服加速度計(jì)是目前國際上公認(rèn)精度最高的伺服加速度計(jì)。中國計(jì)量院研制的超低頻振動(dòng)套組，與其性能不相上下，在真正意義上實(shí)現(xiàn)了超低頻振動(dòng)加速度的測量，解決了因發(fā)達(dá)國家的禁銷，造成低頻和超低頻振動(dòng)沒有傳遞標(biāo)準(zhǔn)器、量值無法統(tǒng)一、嚴(yán)重制約振動(dòng)計(jì)量，以及地震、物探等相關(guān)行業(yè)測量技術(shù)發(fā)展的瓶頸問題。