日本地震對我國精密測量和計量產(chǎn)生影響

　　中國計量科學(xué)研究院專(zhuān)家接受本報記者采訪(fǎng)時(shí)表示：日本地震對我國精密測量和計量產(chǎn)生影響

　　3月11日，日本東北地區發(fā)生9.0級強烈地震。中國計量科學(xué)研究院力學(xué)與聲學(xué)研究所振動(dòng)沖擊研究室的副研究員蔡晨光在接受本報記者采訪(fǎng)時(shí)表示，如此強度的大地震，對我國精密測量和計量將帶來(lái)一些影響。

　　蔡晨光所在的振動(dòng)沖擊研究室是從事振動(dòng)、沖擊、轉速3個(gè)計量專(zhuān)業(yè)的實(shí)驗室。振動(dòng)沖擊轉速計量是涉及多學(xué)科的動(dòng)態(tài)測量技術(shù)，它廣泛應用于機械制造、車(chē)輛船舶、航空航天地球物理、地質(zhì)物探等眾多科研和工程領(lǐng)域，在國民經(jīng)濟建設中發(fā)揮著(zhù)十分重要的作用。蔡晨光說(shuō)，日本地震對精密測量和計量的影響，從時(shí)間上可以分為兩個(gè)階段：第一個(gè)階段是地震和余震持續發(fā)生時(shí);第二個(gè)階段是震后地質(zhì)穩定周期。

　　這次日本地震的震級達到了9.0級，釋放的能量較大，其低頻振動(dòng)分量傳遞較遠，對我國高精密計量?jì)x器有顯著(zhù)的影響。

　　據了解，高精密測量和計量?jì)x器對環(huán)境振動(dòng)的要求極高。美國環(huán)境科學(xué)和技術(shù)研究院經(jīng)過(guò)大量的理論和實(shí)驗研究推薦：微米級的測量要求1～100赫茲頻帶內的環(huán)境振動(dòng)控制在12.5微米/秒以下(VC-C級)，否則無(wú)法保證精密測量的測量精度。例如，1000倍的精密顯微鏡，要想保證其測量精度，必須對環(huán)境振動(dòng)進(jìn)行嚴格控制，否則就會(huì )出現丟失像素，甚至丟失整幀圖像的問(wèn)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，則要求環(huán)境振動(dòng)控制在VC-D級(即1～100赫茲頻帶內的環(huán)境振動(dòng)控制在6微米/秒以下);對于納米級的精密測量，例如半導體線(xiàn)寬、三磷酸腺苷及DNA測量，對環(huán)境振動(dòng)的要求更高。美國國家標準和技術(shù)研究院(NIST)還針對納米尺度的計量開(kāi)展了大量研究，制定了納米計量需要滿(mǎn)足的環(huán)境振動(dòng)標準。

　　據蔡晨光介紹，由于日本地震的影響，中國計量科學(xué)研究院的環(huán)境振動(dòng)遠遠超出了精密計量所需要控制的量級�！半m然計量院昌平基地的一些精密實(shí)驗室位于地下14米，可以隔離掉一部分地表傳播的地震波，但是對于深度傳播的低頻地震波卻無(wú)法進(jìn)行有效衰減，致使高精密測量?jì)x器無(wú)法正常工作�！彼�舉例說(shuō)，由于地震的影響，精密質(zhì)量比較儀會(huì )長(cháng)時(shí)間內無(wú)法穩定，致使高精度的質(zhì)量量值無(wú)法傳遞和溯源;納米尺度的精密測量?jì)x器也會(huì )受影響而導致無(wú)法正常工作。

　　蔡晨光說(shuō)，目前中國計量科學(xué)研究院昌平基地還沒(méi)有建立起環(huán)境振動(dòng)的實(shí)時(shí)監測系統，還無(wú)法實(shí)時(shí)、有效、準確地評估日本大地震這類(lèi)偶發(fā)事件對高精度計量溯源系統的具體影響�！拔覈�現在急需建立環(huán)境振動(dòng)的實(shí)時(shí)監測系統�！�

　　除了地震波給精密測量造成的直接影響外，在震后的地質(zhì)穩定周期，精密測量和計量也會(huì )受到影響。據蔡晨光介紹，地震將會(huì )造成一定程度的地質(zhì)運動(dòng)，在震后需要長(cháng)時(shí)間的穩定周期。例如由于地質(zhì)的液化會(huì )造成地面傾斜，地面的傾斜角會(huì )在地質(zhì)狀況穩定過(guò)程中發(fā)生持續漂移變化，而地面傾斜角是精密導航系統中的一個(gè)關(guān)鍵參數，需要進(jìn)行精確測量。

　　據介紹，在地質(zhì)情況穩定狀態(tài)下，地面傾斜角的累積變化量較小，不會(huì )對精密導航系統造成太大的初始誤差。而當地震發(fā)生時(shí)，由于地質(zhì)運動(dòng)及地質(zhì)液化造成的傾斜角偏移，將極大地改變當地的傾斜角，從而帶來(lái)較大的初始誤差。所以在地震發(fā)生后的很長(cháng)一段時(shí)間內，都需要對傾斜角進(jìn)行監測，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，這些平臺上的很多測量系統對傾斜角都比較敏感。例如長(cháng)度計量中，激光平臺和被測平臺可能在相鄰兩米的兩個(gè)平臺上，如果地面傾斜角發(fā)生0.001度的變化，垂直方向即會(huì )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(wú)法允許的，更不要說(shuō)是納米測量�！辈坛抗庹f(shuō)，我國急需建立傾斜角測量系統和監測系統，來(lái)保障我國計量量值復現的準確性和可靠性。