日震對我國精密測量儀器產(chǎn)生的影響
3月11日系枪,日本東北地區(qū)發(fā)生9.0級強烈地震雀哨。如此強度的大地震,對我國精密測量和計量將帶來了一些影響私爷。
蔡晨光所在的振動沖擊研究室是從事振動雾棺、沖擊、轉(zhuǎn)速3個計量專業(yè)的實驗室痒仇。振動沖擊轉(zhuǎn)速計量是涉及多學科的動態(tài)測量技術然那,它廣泛應用于機械制造、車輛船舶恰印、航空航天地球物理涝沈、地質(zhì)物探等眾多科研和工程領域,在國民經(jīng)濟建設中發(fā)揮著十分重要的作用瓢圈。蔡晨光說侍醇,日本地震對精密測量和計量的影響,從時間上可以分為兩個階段:第一個階段是地震和余震持續(xù)發(fā)生時珊场;第二個階段是震后地質(zhì)穩(wěn)定周期子历。
這次日本地震的震級達到了9.0級,釋放的能量較大逼酗,其低頻振動分量傳遞較遠稻便,對我國高精密計量儀器有顯著的影響。
據(jù)了解诽昨,高精密測量和計量儀器對環(huán)境振動的要求極高趁宠。美國環(huán)境科學和技術研究院經(jīng)過大量的理論和實驗研究推薦:微米級的測量要求1~100赫茲頻帶內(nèi)的環(huán)境振動控制在12.5微米/秒以下(VC-C級),否則無法保證精密測量的測量精度惜姐。例如犁跪,1000倍的精密顯微鏡,要想保證其測量精度载弄,必須對環(huán)境振動進行嚴格控制耘拇,否則就會出現(xiàn)丟失像素,甚至丟失整幀圖像的問題;而對于測量精度更高的掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡惫叛,則要求環(huán)境振動控制在VC-D級(即1~100赫茲頻帶內(nèi)的環(huán)境振動控制在6微米/秒以下)倡勇;對于納米級的精密測量,例如半導體線寬嘉涌、三磷酸腺苷及DNA測量妻熊,對環(huán)境振動的要求更高。美國國家標準和技術研究院(NIST)還針對納米尺度的計量開展了大量研究仑最,制定了納米計量需要滿足的環(huán)境振動標準扔役。
據(jù)蔡晨光介紹,由于日本地震的影響警医,中國計量科學研究院的環(huán)境振動遠遠超出了精密計量所需要控制的量級亿胸。“雖然計量院昌平基地的一些精密實驗室位于地下14米酱晾,可以隔離掉一部分地表傳播的地震波国产,但是對于深度傳播的低頻地震波卻無法進行有效衰減,致使高精密測量儀器無法正常工作赠飞∑垂蹋”他舉例說,由于地震的影響篙协,精密質(zhì)量比較儀會長時間內(nèi)無法穩(wěn)定今攀,致使高精度的質(zhì)量量值無法傳遞和溯源;納米尺度的精密測量儀器也會受影響而導致無法正常工作粟朵。
蔡晨光說敲抄,目前中國計量科學研究院昌平基地還沒有建立起環(huán)境振動的實時監(jiān)測系統(tǒng),還無法實時喻秩、有效逮碾、準確地評估日本大地震這類偶發(fā)事件對高精度計量溯源系統(tǒng)的具體影響∨梗“我國現(xiàn)在急需建立環(huán)境振動的實時監(jiān)測系統(tǒng)≈朗”
除了地震波給精密測量造成的直接影響外粘室,在震后的地質(zhì)穩(wěn)定周期,精密測量和計量也會受到影響卜范。據(jù)蔡晨光介紹衔统,地震將會造成一定程度的地質(zhì)運動,在震后需要長時間的穩(wěn)定周期海雪。例如由于地質(zhì)的液化會造成地面傾斜锦爵,地面的傾斜角會在地質(zhì)狀況穩(wěn)定過程中發(fā)生持續(xù)漂移變化,而地面傾斜角是精密導航系統(tǒng)中的一個關鍵參數(shù),需要進行精確測量险掀。
據(jù)介紹沪袭,在地質(zhì)情況穩(wěn)定狀態(tài)下,地面傾斜角的累積變化量較小樟氢,不會對精密導航系統(tǒng)造成太大的初始誤差冈绊。而當?shù)卣鸢l(fā)生時,由于地質(zhì)運動及地質(zhì)液化造成的傾斜角偏移埠啃,將極大地改變當?shù)氐膬A斜角死宣,從而帶來較大的初始誤差。所以在地震發(fā)生后的很長一段時間內(nèi)吮蒜,都需要對傾斜角進行監(jiān)測跷碰,從而保證導航測量的精準。
“在計量院昌平基地有很多精密隔振平臺催岔,這些平臺上的很多測量系統(tǒng)對傾斜角都比較敏感谎后。例如長度計量中,激光平臺和被測平臺可能在相鄰兩米的兩個平臺上闭榛,如果地面傾斜角發(fā)生0.001度的變化盒器,垂直方向即會發(fā)生35微米的位移變化,這么大的位移變化即使是微米級的測量都無法允許的衍肥,更不要說是納米測量攻睬。”蔡晨光說刀念,我國急需建立傾斜角測量系統(tǒng)和監(jiān)測系統(tǒng)浅慎,來保障我國計量量值復現(xiàn)的準確性和可靠性。
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