圖為課題負責人、中國計量院電磁所副所長(cháng)邵海明研究員在頒獎現場(chǎng)

　　 《計量資訊速遞》消息　“一件事堅持做10年，一定能做出成就來(lái)！”剛剛從“2013年度國家科學(xué)技術(shù)獎勵大會(huì )”現場(chǎng)趕回來(lái)的中國計量院電磁所副所長(cháng)邵海明臉上，仍然難掩獲獎的激動(dòng)與興奮。作為國家科技進(jìn)步二等獎“國家直流大電流計量標準研究建立與應用”項目的主要完成人，邵海明發(fā)自肺腑地說(shuō)：“這不僅僅是我們課題組成員的榮耀，更是整個(gè)質(zhì)檢系統的榮耀。”

　　經(jīng)濟發(fā)展急需計量保障

　　談起高準確度國家直流大電流計量標準的重要性，邵海明舉了幾個(gè)例子。

　　我國發(fā)電量居世界第一，直流用電量占20%至40%，而直流高壓輸電線(xiàn)路就需要依靠準確的直流大電流測量來(lái)計算線(xiàn)路損耗；風(fēng)能、太陽(yáng)能等新能源并網(wǎng)運行也需要準確測量直流大電流評價(jià)換流效率；在金屬電解行業(yè)，直流用電量約占其總用電量90%，行業(yè)準入、節能考核都需要準確測量直流大電流來(lái)評價(jià)電流效率；高鐵、地鐵等現代機車(chē)靠直流電機驅動(dòng)，裝配有大量直流大電流傳感器對機車(chē)運行狀況進(jìn)行監控，這些直流大電流的準確有效測量完全依賴(lài)高準確度的國家大電流計量標準；在高能物理和核動(dòng)力等科學(xué)研究中，更需要準確測量和穩定直流大電流，控制粒子偏轉和聚焦，高準確度計量溯源關(guān)系到科學(xué)實(shí)驗和研究的成敗。

　　“‘準’、‘大’和‘現場(chǎng)’是直流大電流計量溯源面對的三大技術(shù)難題。”邵海明解釋?zhuān)?ldquo;準”是國家直流大電流計量標準研究和建立的第一要務(wù)，而大電流產(chǎn)生的強干擾磁場(chǎng)則是計量校準的主要誤差源。一直以來(lái)無(wú)法攻克強干擾磁場(chǎng)及影響，導致各國計量機構研究建立的直流大電流計量標準的測量不確定度長(cháng)期無(wú)法突破，難以滿(mǎn)足廣泛使用的直流大電流測量?jì)x器計量溯源要求，更無(wú)法進(jìn)行現場(chǎng)校準。在我國，直流大電流測量廣泛應用于各行業(yè)領(lǐng)域，國家發(fā)改委發(fā)布實(shí)施的《鋁行業(yè)準入條件》要求電解鋁電流效率不得低于93%，金屬電解生產(chǎn)電流效率的測量和提高，首先取決于直流大電流的準確測量和控制。然而，在電解工業(yè)現場(chǎng)，大電流強磁場(chǎng)干擾有時(shí)會(huì )導致測量和控制直流大電流傳感器工作不穩定，不同廠(chǎng)家傳感器測量結果不一致，在線(xiàn)計量校準很難進(jìn)行，不僅影響安全生產(chǎn)，也影響了節能減排國家戰略的實(shí)施。

　　“這迫切需要我們突破技術(shù)難點(diǎn)，研究建立高準確度的國家直流大電流計量標準，并解決直流大電流現場(chǎng)在線(xiàn)校準難題。”邵海明說(shuō)。

　　破解三大技術(shù)難題

　　從2004年開(kāi)始，邵海明帶領(lǐng)的課題組圍繞三大技術(shù)難題開(kāi)展科研攻關(guān)。10年探索之路無(wú)疑困難重重。“曾經(jīng)有很長(cháng)一段時(shí)間，我們的課題毫無(wú)進(jìn)展。”邵海明回憶，“有時(shí)候你有了一個(gè)好想法，要實(shí)現它卻并不容易。從好想法到好工藝再到最后的好實(shí)現，每走一步都會(huì )遇到很多意想不到的問(wèn)題。”但邵海明堅持認為，做一個(gè)項目就一定要做到最好，絕不能草草收場(chǎng)。“我們一定要比別人做得更準！”正是這樣的理念一直支撐著(zhù)課題組的成員們。

　　在研究停滯不前的時(shí)候，來(lái)自外圍的支持和幫助讓課題組有了“柳暗花明又一村”的驚喜。邵海明一直對來(lái)自清華大學(xué)師生的幫助心存感激：“他們在我們并不熟悉的領(lǐng)域給了很好的建議，把他們的想法和我們的想法融合在一起，終于找到好的解決方案。”還有從老一輩電測專(zhuān)家張鐘華院士那里汲取的知識和營(yíng)養，讓課題組也受益匪淺。

　　邵海明和團隊一起，在減小大電流產(chǎn)生的干擾磁場(chǎng)及其對大電流直流比較儀計量校準的影響方面，取得了多項國際首創(chuàng )的完全自主創(chuàng )新，解決了高準確度直流大電流國家計量標準研制和工業(yè)在線(xiàn)計量溯源難題；他們研究發(fā)現了偏心內、外電流在鐵芯中干擾磁場(chǎng)的等效性，并成功應用于大電流比較儀分布式母線(xiàn)優(yōu)化設計，在工業(yè)現場(chǎng)采取反向偏心安裝法，解決了大電流干擾磁場(chǎng)對比較儀工作穩定性的影響，研究發(fā)現了磁屏蔽中氣隙長(cháng)度對磁屏蔽效能的決定性影響，完善了比較儀磁屏蔽設計理論，找準了提高比較儀抗磁干擾和減小誤差的關(guān)鍵，提出了一種DCC串并聯(lián)自校準方法，解決了大電流DCC在額定大電流和實(shí)際漏磁狀態(tài)下高準確度自校準難題；提出并實(shí)現“倍增電流法”，絕對測量了電阻基準器的電流依賴(lài)性，解決了電阻量傳長(cháng)期存在的缺少絕對測量手段評定這一不確定度分量的難題。

　　正如課題組所期望的那樣，10年研究探索的成果最終解決了直流大電流計量溯源國內外長(cháng)期存在的“準”、“大”、“現場(chǎng)”三大難題，促進(jìn)了直流大電流計量科技進(jìn)步。

　　比國際最好水平高5倍

　　邵海明拿出的成果鑒定書(shū)上顯示，該成果在國際上首次突破1×10-6的不確定度瓶頸，比國際最高水平高近5倍，將我國直流大電流計量溯源水平提高10倍，提升了我國大電流計量國際影響力。同時(shí)，創(chuàng )新成果為我國高端直流大電流儀器研發(fā)企業(yè)提供了強有力溯源支持，提升了我國大電流計量?jì)x器產(chǎn)品國際競爭力；解決了工業(yè)現場(chǎng)大電流在線(xiàn)校準難題，支撐了國家節能減排政策在行業(yè)的有效實(shí)施。

　　現在，這項成果已經(jīng)為國內高端大電流測量?jì)x器和標準提供了量值溯源，有力地支持了直流高壓輸電的發(fā)展；為高鐵機車(chē)研發(fā)和安全試驗測量用大電流傳感器提供校準溯源，保障了對機車(chē)安全運行的監控；為海軍提供艦船直流電動(dòng)力系統評估提供測量系統的技術(shù)咨詢(xún)和校準，支持了海軍艦船裝備建設；為企業(yè)研發(fā)高端直流大電流計量?jì)x器提供了設計、校準技術(shù)咨詢(xún)和計量溯源，改進(jìn)了產(chǎn)品性能，提升了企業(yè)國際競爭力，替代大量進(jìn)口儀器設備。

　　“如果沒(méi)有當初‘要比別人做得更準’的信念，我們的研究不可能取得現在的成果，也不可能發(fā)揮如此大的作用。”邵海明表示，目前他們還在做項目的深入擴展應用，將在解決更大電流在線(xiàn)計量溯源方面迎難而上，追求更準的計量。