1月19日，“國家工程師獎”首次進(jìn)行評選表彰，81名個人和50個團(tuán)隊(duì)在北京人民大會堂接受黨和國家在工程領(lǐng)域的最高規(guī)格褒獎。習(xí)近平總書記作出重要指示，向受表彰的“國家卓越工程師”和“國家卓越工程師團(tuán)隊(duì)”致以熱烈祝賀。
璀璨燈光下，獎?wù)麻W耀，銘記了“國家卓越工程師”們?yōu)閲鴬^斗的業(yè)績。中國溫度計(jì)量基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的領(lǐng)軍人才、中國計(jì)量科學(xué)研究院首席研究員張金濤就是其中一員。同時他也是全國市場監(jiān)管系統(tǒng)唯一一位獲此殊榮的人。
從國際計(jì)量界的“無名之輩”，到首次對國際單位制（SI）基本單位——溫度的重新定義取得決策權(quán)，張金濤見證了我國計(jì)量事業(yè)特別是溫度計(jì)量領(lǐng)域取得的突破性成績。
結(jié)緣溫度，搶抓變革機(jī)遇
溫度無處不在，它是最為廣泛使用的基本物理量之一，其準(zhǔn)確測量事關(guān)科學(xué)研究、能源環(huán)境和民生健康等眾多領(lǐng)域。
為了使溫度的標(biāo)尺時空恒定，國際計(jì)量界決定用玻爾茲曼常數(shù)取代水三相點(diǎn)，重新定義溫度的單位，這也結(jié)束了人類幾百年來溫度的單位（標(biāo)尺）依賴實(shí)物性質(zhì)的歷史。
為避免單一方法可能存在的系統(tǒng)誤差，國際溫度計(jì)量最高權(quán)力機(jī)構(gòu)CCT（國際計(jì)量委員會溫度咨詢委員會）要求使用至少兩種獨(dú)立方法，分別實(shí)現(xiàn)不確定度小于3×10??的測定。這一要求涉及多個物理量的高精度絕對測量，是對精密測量極限的巨大挑戰(zhàn)。
而張金濤與溫度計(jì)量史上這次最重大的變革“結(jié)緣”，還要從2004年說起。
2004年，世界溫度大會在克羅地亞召開，張金濤和同事代表中國出席?！爱?dāng)時幾乎沒有人和我們打招呼，中國直接是被輕視的，因?yàn)槲覀冊跍囟扔?jì)量領(lǐng)域沒有成績?！边@次的經(jīng)歷讓奮發(fā)圖強(qiáng)的種子埋進(jìn)了張金濤的心里。
2006年，中國計(jì)量科學(xué)研究院決定對3個國際單位制基本單位的常數(shù)定義進(jìn)行研究。喜歡挑戰(zhàn)的張金濤勇挑重?fù)?dān)，牽頭承擔(dān)“玻爾茲曼常數(shù)測量研究”課題。
另辟蹊徑，敢為天下先
當(dāng)時，美國、英國、法國、意大利等國的國家計(jì)量實(shí)驗(yàn)室，已在這個領(lǐng)域耕耘數(shù)十年，對于實(shí)驗(yàn)的核心部件，他們均選擇了球形或準(zhǔn)球形共鳴腔。這種形狀的部件對精密加工制造的能力要求極高，在多方了解后，張金濤決定放棄。
“曾經(jīng)有國際友人提出可以送給我們一個球形共鳴腔，但我拒絕了。因?yàn)槲蚁胱龀鐾耆哂兄袊灾髦R產(chǎn)權(quán)的測定值?！睆埥饾f。
在查閱了大量文獻(xiàn)后，結(jié)合我國當(dāng)時精密加工的技術(shù)能力及方案的可實(shí)現(xiàn)性，張金濤決定另辟蹊徑，用圓柱形共鳴腔取代球形共鳴腔，創(chuàng)新提出用定程圓柱腔聲學(xué)氣體原級測溫法測定玻爾茲曼常數(shù)的技術(shù)方案。
創(chuàng)新之路，從來不會平坦。由于采用了有別于國外已有的技術(shù)方案，定程圓柱腔體內(nèi)部尺度的原位絕對精密測量的實(shí)驗(yàn)方案需要全部自行設(shè)計(jì)。
在充分咨詢中國計(jì)量科學(xué)研究院老一代專家的意見后，張金濤和他的團(tuán)隊(duì)決定借助國家長度基準(zhǔn)的成熟技術(shù)——多波長激光干涉法。但在實(shí)際測量后，他們發(fā)現(xiàn)獲得的聲速測量值與國外同行的最好結(jié)果存在一個系統(tǒng)性的偏差，這個偏差遠(yuǎn)大于測量的不確定度。
癥結(jié)到底在哪兒？不服輸?shù)膹埥饾_展了大量的實(shí)驗(yàn)，最后將原因鎖定到安裝端蓋過程中，在螺栓的緊固作用下，腔體的長度發(fā)生痕量改變。最終，他成功解析了端蓋隨溫度的痕量變形方向，設(shè)計(jì)了激光干涉法原位實(shí)時絕對測量共鳴腔內(nèi)平均長度的技術(shù)方案，使得在現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)環(huán)境下，完全封閉的圓柱聲學(xué)共鳴腔的內(nèi)部平均長度測量的不確定度從數(shù)百納米降低到幾十納米。
在完成了數(shù)輪的常數(shù)測定后，考慮到激光干涉法不適用于寬廣的現(xiàn)場溫度下的測量，張金濤又帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)嘗試用微波諧振技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對圓柱腔體內(nèi)的平均長度和直徑的原位絕對測量。這又是一項(xiàng)在國際上沒有可借鑒經(jīng)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)。
對于當(dāng)年在實(shí)驗(yàn)室的日日夜夜，張金濤記憶猶新，“風(fēng)險、壓力、孤獨(dú)伴隨著我們。但大家樂在其中，一往無前”。
