環(huán)球快看：我們這十年@坐標中國 | 二十年磨一“尺”，納米時柵用時間測量空間

國之大器，始于毫末。

“現代熱力學之父”開爾文有一條著名結論：“只有測量出來，才能制造出來?！睕]有精密的測量，就沒有精密的產品，高水平的精密測量技術和精密儀器制造能力，是發(fā)展高端制造業(yè)的必備條件。

(資料圖)

隨著人類對世界的探索不斷深入，被測對象不斷延展，測量目的不斷延伸，各種測量技術陸續(xù)登上歷史舞臺。時至今日，我們甚至可以做到以時間測量空間，這聽起來也許很科幻，但絕不是天方夜譚。

來自重慶的時柵團隊基于我國精密測量技術發(fā)展現狀，根據“時空轉換”的思維方式提出了以“時間測量空間”這一重要學術思想，并由此誕生了這把原創(chuàng)于中國的“精密尺子”——時柵技術，實現了我國精密位移測量技術及器件的自主可控。

從1996年的嘗試探索，到如今成功研發(fā)出可媲美高端光柵的第三代納米時柵，二十年的厚積薄發(fā)，浸透了科技工作者對自主創(chuàng)新、中國精度的堅守，凝聚著他們闖關奪隘、奮楫篤行的勇氣，展示著中國人頑強拼搏、永不言敗的精氣神。

從無到有，是“沖云破霧”的勇氣擔當

在精密加工、工業(yè)測控（動態(tài)測量）領域，精密位移傳感器是不可或缺的重要組成部分，被稱為“智能制造之眼”，它的性能直接決定了加工制造環(huán)節(jié)的精度。定位精度高、可靠性好、使用方便的精密位移傳感器在機床加工、檢測儀表等行業(yè)中得到廣泛應用。

然而，精密位移測量器件作為核心功能部件，長期被國外巨頭們嚴格戰(zhàn)略性封鎖，進口傳感器存在價格高、貨期長、售后難的問題，我國精密位移測量領域面臨多重困境，亟待擺脫受制于人的局面，高端位移測量器件的國產替代已到了刻不容緩的地步。

關鍵核心技術是要不來、買不來、討不來的，要實現本領域的突破，必須依靠自主創(chuàng)新，需要變換研究思路，從原理上進行創(chuàng)新，從根本上解決問題。實現從0到1的突破絕非易事，必得風雨兼程、劈波斬浪。

面對種種困難，時柵團隊迎難而上，瞄準科技前沿，勇攀高峰。沒有案例可模仿，他們自己就做拓荒人；沒有經驗可借鑒，他們就負重前行；沒有理論可參考，他們創(chuàng)造性地提出了利用“時間測量空間”的重要原創(chuàng)學術思想，將夢想命名為“時柵位移測量技術”，突破了高端裝備的精密位置檢測難題，掌握了精密位移測量關鍵核心技術的自主知識產權。

科技工作者用責任、擔當，用勤勉、實干，實現了從微米到納米精度的跨越，開辟出了一條高端核心功能部件的國產化道路，讓智能制造業(yè)卡脖子短板破局重生，走出了一條自主可控之路，使我國精密位移測量領域擺脫了受制于人的局面。

經過多年的沉淀和發(fā)展，時柵技術已發(fā)展成為我國智能制造領域的標志性成果，獲得國家技術發(fā)明二等獎1項、中國專利金獎1項、重慶市技術發(fā)明一等獎2項，成功申請國外專利12項、國內專利25項。

時柵團隊研討圖

從有到優(yōu)，是精益求精的創(chuàng)新追求

時柵技術作為我國自主研發(fā)的首創(chuàng)性成果，通過建立空間位移和時間基準之間的關系，發(fā)揮時間量是人類測量精度最高的物理量這一客觀優(yōu)勢，利用時間上的時刻比較來實現位移測量，從而達到高精度的測量目的?？赏ㄋ桌斫鉃椋涸谙鄬蛩龠\動的兩個坐標系上互相觀察對方，一方的位置之差（位移）表現為另一方觀察到的時間之差。

十年磨一劍，二十年磨一尺。

時柵團隊從1996年提出“時柵角度傳感器”理念起，堅持自主研發(fā)道路，從第一代機械式時柵、第二代磁場式時柵到第三代電場式時柵（即“納米時柵”），持續(xù)攻克“提高測量精度與增加測量范圍的矛盾”“精度提高導致的誤差溯源困難”與“突破光學衍射極限改善分辨力”三座技術大山，破解產品的可靠性、應用場景的多樣化、市場的認可度等多只“攔路虎”，開發(fā)出高精度、高可靠性的時柵位移傳感器。

納米時柵到底有多精密？在我國最高法定計量機構—中國計量科學研究院的兩次現場測試結果和國家角度基準的比對結果顯示，納米時柵精度達到了驚人的±0.06角秒（1°等于3600角秒），精度水平已經達到了現有檢測儀器水平的極限。

在漫長的時光里，時柵團隊用精益求精、一絲不茍的科學家精神，只爭朝夕，在承載著責任與夢想的實驗室，堅持不懈，讓“精耕細作”煥發(fā)出新的時代風采。

車間作業(yè)圖

從優(yōu)到強，是全面提速的偉大跨越

一粒種子的破土而生，需要合適的溫度、濕度、環(huán)境以及優(yōu)質胚胎。同樣，任何一項科研成果的成功轉化，離不開人才、技術、資金、政策的支持和幫助。

“將納米時柵技術走出實驗室，實現產業(yè)化”——光有美好的愿景是不夠的，闖過了技術關，隨之面對的就是應用關和市場關。納米時柵項目總工程師王勇說，“2021年4月，通用技術集團和重慶理工大學共同成立了通用技術集團國測時柵科技有限公司，標志著納米時柵成果正式開啟轉化應用、服務市場用戶的新階段?！?/p>

現實和理想的距離，正一步步靠近。納米時柵產業(yè)化進程全面提速，當納米時柵技術在數控機床、半導體行業(yè)、計量檢測等領域得到批量應用時，當一把中國的精密尺子解決了高精度位置檢測難題時，所有人的艱辛和汗水化成兩個字：值了！納米時柵正在逐步填補國內高端精密位移測量領域空白，成為國內高端裝備企業(yè)發(fā)展道路中的堅強后盾。

2021年10月，“大量程納米時柵位移測量技術及器件”作為35項代表科技成果轉化的典型案例之一，亮相國家“十三五”科技創(chuàng)新成就展，作為創(chuàng)新科技成果轉化制度的第一典型案例參展，展示中國高端裝備關鍵功能部件研發(fā)“智造”水平。

時柵位移測量技術亮相國家“十三五”科技創(chuàng)新成就展

走過萬水千山，仍需跋山涉水。

和時柵技術一樣由我國自主研發(fā)的首創(chuàng)性成果不勝枚舉?？蒲惺且粭l嚴謹與浪漫并存的路，從無到有、從有到優(yōu)、從優(yōu)到強的蝶變躍升，是中國科技工作者“沖云破霧”的責任擔當、精益求精的完美展現，更是他們沿著強國之路迎難而上、敢闖敢干的生動詮釋，每一步腳印，都在書寫、見證著一次次偉大的跨越。

中國精度，央企智造。面向世界科技前沿、面向經濟主戰(zhàn)場、面向國家重大需求，無數的中國科研工作者和中國企業(yè)在方寸之間鉆研、琢磨，努力實現更多“從0到1”的新突破，大步行進在中國精度的逐夢征程上。

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