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

  • 全国政协举行新年茶话会 习近平发表重要讲话

  • 我国成功发射实践二十九号卫星

独家策划

推荐阅读
2024年,中国制造业顶压前行、向新向优,制造强国发展指数与德国和日本处于同一区间,进入全球制造强国第二阵列,成为继美国、德国、日本后第四个迈入全球制造强国行列的国家。
2025-12-31 08:56
突破性成果勾勒出我国高水平科技自立自强的清晰轨迹。
2025-12-31 08:58
“预计元旦期间,我国大部地区降水较弱,但中东部将出现显著降温,南方地区湿冷感明显。
2025-12-31 09:12
12月30日,中国气象局召开新闻发布会,专题发布《全球气象发展报告2025》(以下简称《报告》),呈现2024年全球气象发展态势。
2025-12-31 09:04
北斗三号全球卫星导航系统组网阶段的主要目标是把卫星建好,运行阶段的主要目标则是管好、用好。
2025-12-31 09:03
光明日报北京12月29日电 记者姚亚奇29日从国家林草局获悉,“十四五”期间,我国采取有力措施,加快推进林草种苗振兴,收集保存林草种质资源14.74万份,较“十三五”末增长180%,我国重要乡土树种草种和珍稀濒危林草种质资源得到有效保护。
2025-12-30 09:23
由自然资源部南海生态中心联合相关单位共同编制的《黄岩岛珊瑚礁生态调查报告》29日在京发布。报告基于船舶走航、潜水调查、卫星航空遥感、原位观测等方式,结合历史数据分析,对黄岩岛珊瑚礁生态状况进行了调查评估。
2025-12-30 09:23
松花江畔,风机和光伏正齐齐出力,一端是新能源电力源源不断产出;另一端,化工装置稳定运行,“绿色石油”涌流而出。
2025-12-30 09:37
执行中国第42次南极考察任务的“雪龙”号极地科考破冰船于北京时间29日顺利抵达秦岭站海域,并开展卸货作业。
2025-12-30 09:32
研究人员在火星发现了适合人类探索的浅层水冰的痕迹。研究团队借助高分辨率轨道影像,对火星地貌进行了研究,并在中纬度的亚马孙平原发现了埋藏深度不足1米的冰痕迹。易获取的冰能够让宇航员在火星长期生存与工作期间,制备饮用水、可呼吸的氧气、燃料及其他必需品。
2025-12-30 09:27
截至12月28日,新疆油田2025年二氧化碳注入量突破100万吨,成为我国首个实现年注碳百万吨的油田。”新疆油田公司执行董事、党委书记石道涵介绍,油田年注碳量从2022年的12.6万吨跃升至2025年的100万吨,已累计注入二氧化碳超200万吨。
2025-12-30 09:26
12月26日,我国首个覆盖6种轮状病毒血清型的六价轮状病毒疫苗在湖北武汉完成首剂接种。
2025-12-29 10:23
美国哈佛—史密森尼天体物理中心天文学家利用美国国家航空航天局(NASA)的哈勃空间望远镜,首次观测到围绕年轻恒星运行的迄今最大原行星盘——IRAS 23077+6707。
2025-12-29 10:10
2025年12月27日0时07分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射风云四号C星(03星),卫星顺利进入预定轨道,发射任务取得圆满成功。
2025-12-29 10:07
中国科学院空天信息创新研究院研究员王振友团队联合四川省文物考古研究院等机构的科研人员,自主研制了显微时间门控拉曼光谱仪,并利用该仪器对三星堆出土的4块象牙碎片进行无损检测,揭示了象牙在长期地质作用下的老化过程。
2025-12-29 10:01
近期,工信部发布《场景化、图谱化推进重点行业数字化转型的参考指引(2025版)》,聚焦14个重点行业,绘制企业数字化转型“场景导航图。
2025-12-29 09:59
当日,石景山区AI for Science平台正式上线,该平台由枫清科技携手火山引擎联合打造,以AI驱动科研机构与企业的科研效率革新,降低科研门槛。
2025-12-27 20:21
记者25日从国防科技大学获悉,该校磁浮团队近日在磁悬浮试验中,成功在两秒内将吨级试验车加速至700公里/小时。测试速度打破了同类型平台全球纪录,成为全球最快的超导电动磁悬浮试验速度。
2025-12-26 10:08
12月24日,中国科学院重大科技基础设施“载人潜水器与海上作业母船”用户委员会2025年度会议披露:我国“深海勇士”号、“奋斗者”号、“蛟龙”号三大载人潜水器全年完成314次深潜,累计下潜总量达1746次,2026年将向2000次目标稳步迈进。
2025-12-26 10:05
日前,国家自然科学基金委员会在北京召开国家自然科学基金首批重大非共识项目遴选会议,标志着重大非共识项目正式启动试点。国家自然科学基金委员会将深入实施并持续优化重大非共识项目遴选机制,引导广大科研人员聚焦高水平原创性科研工作狠下功夫。
2025-12-26 09:59
加载更多