点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:做大传感“小装备” 敢啃科研“硬骨头”
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

做大传感“小装备” 敢啃科研“硬骨头”

来源:科技日报2024-11-18 10:16

  中北大学极端环境特种传感与测试创新研究团队成员正在围绕近期发射任务进行产品研发。受访单位供图

  【创新团队】

  “5、4、3、2、1,点火!”10月30日,随着倒数声落下,神舟十九号载人飞船成功发射。在观看电视直播时,中北大学教授、仪器科学与技术学科团队骨干成员刘文怡激动不已。

  “每一次‘神箭’出征,都有我们团队研制的成果参与任务,这次也不例外。”刘文怡骄傲地说。

  日前,第28届“中国青年五四奖章”评选揭晓,中北大学极端环境特种传感与测试创新研究团队获“中国青年五四奖章集体”荣誉称号。

  接力攻克测试技术难题

  作为一个小众学科,我国存储测试技术学科随着新中国发展而成长。

  我国存储测试技术奠基人、中北大学教授祖静回忆,新中国成立后,我国武器系统的研制受限于传统方法,设计画图、试验样机加工、靶场实射检验设计准确性不高。针对这些瓶颈,20世纪80年代初,祖静提出采用先进的电子技术和微处理机技术,研制微型存储测试装置,并将其直接放置到被测体内或被测环境中。在被测对象运动的过程中,该装置能实时准确测取并存储动态参数。这项技术被定义为“存储测试技术”。

  1980年,祖静主持创立了我国第一个兵器测试技术专业。此后,兵器测试技术方面的科学研究不断深入,学科也开枝散叶。

  我国航天事业不断发展,一些亟须攻克的技术难题也随之出现。在大型仪器设备的测试方面,我国与国际水平存在差距,高性能测试仪器大部分依赖进口,无法满足航空航天等尖端领域的最新测试需求。因此,新技术攻关迫在眉睫。

  刘文怡介绍,火箭上类型众多的传感器对于保障火箭安全运行至关重要,它们犹如人的眼睛和鼻子,时刻监测各项指标的变化。

  尽管团队积累了大量火炮传感存储测试经验,但刘文怡坦言,火箭的技术难度更大、系统更复杂,对传感器和测试仪器的要求也更高。

  “航天器部件一旦投入使用,就没有办法修复,所以要在零缺陷基础上配合火箭系统传输尽可能多的测量数据,为火箭飞行试验节约成本、提高效率。”刘文怡告诉记者,针对这个问题,团队成员刻苦钻研10余年,最终研制出数据压缩装置,在国际上首次采用无损压缩技术,极大丰富了有限时间内可传输的测量数据量,将获取的飞行数据从原本的2到3路提高至10余路。

  在研制过程中,团队成员多次遇到数据传输不稳定、数据存在误码和丢失等问题,他们本着归零精神屡败屡战,最终实现了数据压缩装置的稳定工作。该装置近10年数十次圆满完成了飞行任务。

  “高精尖”飞入寻常百姓家

  曾经,传感器是人们日常生活中很难接触到的“高精尖”产品。而如今,可穿戴传感器、烟雾传感器、数字诊疗传感器等的应用,让这种“高精尖”产品飞入寻常百姓家。

  团队骨干成员、中北大学教授张国军介绍,2016年,团队开始尝试将传感器技术应用到生活中,取得了不错成绩。例如,团队研制的MEMS心音心电原位同步无创冠心病检测仪、中医舌面脉问信息采集分析系统、超声CT乳腺癌早期检测仪等,可实现心血管疾病、乳腺疾病的早期筛查,对促进我国数字诊疗设备的快速发展有重要意义。

  2022年北京冬奥会,中北大学传感器设备的相关技术成果还为运动员备赛训练提供了科技支撑。团队骨干成员、中北大学教授丑修建带领团队多次赴黑龙江八一雪场冬训基地进行测试。基地海拔1245米,冬季积雪厚达80厘米,最低温为零下45摄氏度。尽管雪场的极端环境为测试工作带来了不小挑战,但丑修建和团队成员丝毫没有退缩。

  “高山滑雪海拔高、落差大、速度快、动作复杂,教练员无法直观捕捉运动员转弯的技术细节,这给教练员精准辅导增加了难度。”丑修建介绍,为解决这个问题,科研团队设计了一套传感测试设备。只需让运动员佩戴好可穿戴设备,同步使用多点摄像、无人机跟踪拍摄等技术手段,运动员从静止状态加速到指定速度、调节姿态、入弯等各个动作的数据便一览无余。团队开发的程序运用精准定位算法与轨迹系统,让传感器“说”出“所见所闻”。同时,程序还能整合分析反馈运动员生理参数、运动学数据、视频数据,为教练员指导训练、优化技术提供支撑。

  丑修建说,在竞技体育追求“更快、更高、更强”的过程中,传感器这种科技“小装备”扮演了重要角色。从运动员训练到康复治疗,每个环节都离不开科技支撑。运用新科技助力运动员提升成绩,已成为运动科技赛道的焦点之一。

  朝着量子测试领域进发

  随着服务领域不断扩展,中北大学极端环境特种传感与测试创新研究团队持续加大研发力度,在传感测试仪器耐高温高压、抗腐蚀等性能提升上狠下功夫。

  团队骨干成员唐军介绍,目前团队已能够测量高达20万个重力加速度的力学量,处于国际领先水平。不仅如此,团队研发的传感器和精密测量仪器能在上千摄氏度的高温环境中正常工作,攻克了“黑障区”动态测试技术“测不了、测不准、活不了”等科学难题。

  “目前团队研制的系列产品成功应用于航天领域30多个运载工程,相关技术已成为我国飞船逃逸、潜射出水以及高速侵彻等‘黑障区’极端条件下唯一的测试手段。”唐军说。

  尽管取得了诸多成就,但团队并未就此止步。目前,团队开始向量子测试领域进发,利用量子技术等新兴技术,实现在极端环境中对信号的捕捉。

  “量子技术等的引入,将为传感器技术带来革命性突破。”唐军说,具有极高灵敏度和精确度的量子传感器,能够捕捉到传统传感器难以捕捉的微弱信号,为科学研究打开全新视角。这种技术融合与创新,将极大提升我国在高端传感器领域的核心竞争力,满足国家对于高精度、高可靠性传感器的迫切需求。

  “一代人有一代人的使命,一代人有一代人的奋斗,但爱党爱国始终是科学家的灵魂。”在唐军看来,做科研最重要的是能坐得住冷板凳、耐得住寂寞,敢啃“硬骨头”。

  “职业生涯中能做一两件国家用得上的东西,为国家服务,就是做科研的意义所在。”唐军说。(记者 韩 荣 实习生 冯皓钦)

[ 责编:焦子原 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 黑龙江哈尔滨采冰节启幕 冰城进入采冰季

  • 浙江建德:迎新年乡村赶大集

独家策划

推荐阅读
基于这样的研究背景,柴秀娟团队近日研发出一种数字孪生驱动的智能温室采摘系统,能有效解决现代温室番茄生产密植环境下,机器人采摘效率低、易损伤植株的问题。团队成员郎一宁介绍:“首先,机器人搭载的滑轨式深度相机会沿温室逐行扫描,采集高精度的RGB-D数据。
2025-12-08 09:54
记者从国家数据局获悉,截至9月底,我国已建成高质量数据集总量超500PB(拍字节,计算机存储容量单位);7个数据标注基地引进和培育标注企业362家,标注从业人员达8.5万人,带动数据标注相关产值163亿元。
2025-12-08 09:53
“梦想”号大洋钻探船的母港在广州海洋地质调查局科考码头,出海执行作业任务时需要通过深中大桥。多年来,我们与150余家参研参建单位团结协作、集智创新,攻克了一个个技术难题,建成了这艘具有我国完全自主知识产权、全球领先的大洋钻探船。
2025-12-08 09:52
空中的昆虫堪称地球上最灵活的生物,能精准完成急转弯、急刹车和空中翻转。美国内华达大学里诺分校的航空航天工程师Hoang-Vu Phan指出,这款新设备标志着“微型机器人性能的巨大飞跃”。
2025-12-08 09:51
近日,中国科学院西安光学精密机械研究所超快光科学与技术全国重点实验室研究员姚保利团队在定量相位成像领域取得进展,提出了正交偏振复用剪切干涉技术,并研发出集成化定量相位相机Q-camera。
2025-12-08 09:50
这次经历让我开了窍:一个顶尖的技术工人,不能只满足于执行标准,更要具备在标准之外创造解决方案的能力。我带徒弟,始终坚持“手把手教技能,实打实查问题,面对面讲后果”。
2025-12-05 10:15
由此,研究团队模仿亚洲玉米螟幼虫头壳的结构特点,在实验室中成功“复刻”出具有类似仿生层状结构的水凝胶。为验证实际效果,研究团队将这种水凝胶安装在农业害虫侦查无人机的防撞支架上,并在模拟果园环境的复杂通道中进行测试。
2025-12-05 10:16
“十四五”时期,我国批准上市创新药达210个。为保证药品安全有效,药监部门对新药研发、生产、上市作出一系列严格规定,强化研发生产各环节质量管理。
2025-12-05 10:22
据中国载人航天工程办公室消息,根据计划安排,神舟二十一号航天员乘组将于近日择机实施第一次出舱活动。目前,空间站组合体运行稳定,神舟二十一号航天员乘组状态良好,已做好出舱活动各项准备工作。
2025-12-05 10:17
大国工匠的成长是一个长期、连续、贯通的过程,职业教育要为学生构建可持续发展的成长通道。在新时代的征程中,职业教育应不断探索符合技术技能人才成长规律的教学模式,为培养更多大国工匠、能工巧匠作出更多贡献。
2025-12-05 10:15
12月1日至4日,第十三届世界科学记者大会在南非比勒陀利亚举行。
2025-12-05 10:48
为何CCER可以抵消碳排放?这里不得不提到中国的碳市场。在这样一个市场里,碳减排量可以像日常商品一样被交易。
2025-12-04 10:13
近日,中国科学院院士、中国科学院分子植物科学卓越创新中心(以下简称分子植物卓越中心)研究员林鸿宣团队与上海交通大学研究员林尤舜团队、广州国家实验室研究员李亦学团队合作,种出了“不怕热”的水稻。
2025-12-04 10:03
科学家发现了一种可以在63摄氏度下存活的单细胞变形虫,创造了真核生物的耐热纪录。拉森火山国家公园以冒泡的酸性湖泊和炽热的地热池而闻名,但该变形虫却来自一条pH中性的“热溪流”。
2025-12-04 10:04
根据我国风电光伏基地规划布局方案,至2030年,这些新能源基地总装机规模将达4.55亿千瓦,大约相当于20个三峡水电站的总装机容量——“沙戈荒”生态环境脆弱,一旦遭到破坏,恢复难度大,大规模建设光伏风电发电基地可能会影响当地的植被、土壤和水资源等。
2025-12-04 10:01
光明日报北京12月3日电 记者张胜日前从生态环境部获悉,该部与国家能源局近日联合发布3项针对海陆油气田的温室气体自愿减排项目方法学。这是全国温室气体自愿减排交易市场首次将支持范围扩充到油气开采领域,通过市场机制破解油气甲烷回收利用难题。
2025-12-04 09:58
布局“未来产业”,“十五五”规划建议为什么“点名”量子科技、生物制造等6项产业?如何挖掘中国未来产业的应用价值?
2025-12-03 09:52
记者从工业和信息化部获悉:截至10月末,我国5G基站总数达475.8万个,比上年末净增50.7万个,占移动基站总数的37%。
2025-12-03 09:44
利用美国宇航局“毅力”号火星车捕捉到的声音和电信号,法国科学家提出了火星存在闪电的证据。
2025-12-03 09:41
11月30日,内蒙古自治区乌海市,我国装机规模最大的半固态锂电池电网侧独立新型储能项目成功并网。
2025-12-03 09:34
加载更多