工业测量论文范文10篇

时间:2023-03-23 18:32:15

工业测量论文

工业测量论文范文篇1

关键词:多媒体;课件;Authorware;背景音乐;多媒体

前言

多媒体课件以丰富的视听信息,生动的图形、图像,高科技表现手段使教学内容化繁为简,化宏观为微观,形象生动,创设情境,论文使理论学习、问题辅助学习、激发兴趣和协作学习等在教学中得以体现,使学生由被动学习变为主动学习,由个体独立学习变为群体合作学习,由复制性学习变为创造性学习[1]。本文采用的Authorware7.0软件,通过Fireworks8.0创作动画辅助,将多种教学媒体和教学方法有机结合,完成《电子测量技术》课程的课件设计。

1课件的设计

《电子测量技术》课程是高等职业教育电子信息、应用电子、自动化等专业的专业基础课,同时也是新知识点较多的一门课程。针对职业教育特点,我们主编了《电子测量技术》规划教材,2003年由电子工业出版社出版,教材目前印刷7次,印数已达3万册。因此,从教学角度出发,考虑该教材已获得广泛承认,课件内容以该书为基础,涵盖《电子测量技术》全书12章节内容,并且借鉴原来基于PowerPoint课件的经验,各章节自成体系,按教学大纲划分出知识点;其次是课件应具有良好的用户界面和视觉、听觉效果,课件所使用的计算机硬件和软件开发环境相对兼容,便于升级扩展。

1)脚本的编写

编写详细的脚本,是整个多媒体课件开发过程中的一个重要环节,它把课件设计与制作紧密地联系在一起,成为课件制作的重要依据。毕业论文编写脚本包括界面设计、交互设计和风格设计3个方面[2]。

界面是教学信息在屏幕上的显示区域及用户操作区域,设计时我们主要突出“教为学”的思想,围绕教学内容这一中心,既防止课件界面色彩、声像效果等过分浓烈、喧宾夺主,影响学习内容;又考虑课程部分内容如仪器内部电路抽象、枯燥,而学生需要感官刺激,激发兴趣的特点。

同时,我们体会多媒体课件的强大生命力主要体现在交互能力上,比如只需通过单击屏幕上某个特殊的链接设置,方便实现不同对象之间的跳转。本设计中创建了两个导航结构,一种是利用“导航”图标指向框架图标中的某一页,来实现程序内部的跳转和调用。另一种是通过“框架”图标内嵌的导航控件来实现不同页面间的浏览、翻页。除此之外还可以通过设置相应的超文本链接来实现交互性能。

在风格设计上主要体现界面、字幕和显示对象上整体的和谐统一。

2)框架结构的设计

编辑之前考虑到有大量的文本的输入,实现各个章节之间的翻转如果只使用“交互”图标,也是可以实现翻页功能,但硕士论文制作起来比较麻烦,而且在查找页和指定固定页方面力不从心。因此运用“框架”图标及“导航”图标制作文本浏览,就方便多了[2]。

“框架”图标和“导航”图标密切相关,经常放在一起使用。导航结构提供了选择路径的方法,可以根据设置自动跳转到指定的目标页上;“框架”图标可以方便地设计含有图形、声音、动画等组件的页面,最重要的是在“框架”图标的内部内嵌了一整套导航控件,通过这一控件可以更容易实现页面之间的来回翻转。

基本框架结构设计后,对有的地方进行了编辑,如更改控制按钮的位置和图标、设置按钮防止页面回绕、编辑进入和退出画面等,使其更适合课件的使用。

2多种媒体素材的使用

要实现多媒体课件的内容丰富多彩,使用多种媒体素材是必不可少的。其中文本、图形、图像是最基本元素,此外还有声音、动画、视频等媒体信息。考虑到职业教育“淡化理论、够用为度、培养技能、重在应用”的特点,我们认为对测量原理部分的讲解应力求突出基本概念,通俗易懂,工作总结便于自学,因此课件这部分主要以文本、图片形式,比较详细;而测量方法则应突出操作应用,在设计时则主要以视频演示为主;对测量仪器仪表则重点讲清工作原理和组成框图,在设计时主要以动画、网页内容为主,整个课件设计力求对多媒体资源的合理布局,使它们既符合教材要求,又突出多媒体特征。

1)文本的输入

Authorware可以直接将外部的文本输入到其内部,但是它有一特点就是在文本的输入格式方面有一定的限制,它只能输入TXT、RTF格式的文件[3]。对于不是这种格式的文档如果采用常规直接进行输入势必会占用很多时间,不利于课件的开发。因此借助系统剪贴板使用复制、粘贴的方法来添加文本。当文本过长时,或者输入的文本篇幅较大,采用滚动文本的输入方式,这样在预览时会显得更方便。

2)图片的应用

使用系统本身的绘图工具箱可以绘制出比较简单的画面,但对于《电子测量技术》这门课程仅仅依靠绘图工具箱不能达到实际的要求,如大量的仪器原理图、接线图、仪器面板图等,我们采取的第一个方法是采用Authorware7.0提供的插入外部对象的功能,将原来以Protel99SE、Word、LabVIEW等制作转换为图片形式,医学论文使设计的原料变得更加丰富。

3)添加背景音乐

在Authorware7.0系统中可以支持多种类型的声音文件格式,如WAV、SWA、AIFF、PCM、MP3等[3],在制作课件时,通过“声音”图标来插入音频和设置声音播放,如控制播放次数、设置播放时间、速率等,可以轻松引用这些声音素材添加到课件中。在课件中导入背景音乐有它的优点,但是并不是每个人都喜欢有音乐,因此通过对“计算”图标和按钮响应的设置,编写按钮激活代码使课件在播放时可以由使用者根据自己的意愿单击相应的按钮,实现有声和静音之间的转换[4]。

4)动画的调用

动画是多媒体作品中不可缺少的一部分,也是设计中的一个亮点,但使用Authorware本身只能制作出二维的动画,即动画的对象只能在一个平面内运动,这样使演示的效果大打折扣,然而这并不说明Authorware不能演示三维动画,它可以通过文件插入的方式来演示其他软件制作的三维动画,同时系统本身也提供多种效果的页面切换功能,对各种外部和内部资源加以利用同样可以达到理想的效果。

制作动画的软件有很多,使用起来也各有特色。选择合适的创作工具是设计成功的关键,通过查阅相关的资料,了解Authorware系统提供了对GIF动画图像的支持,可以将其应用到课件中。GIF动画是一种特殊的图像格式,其中包含了多帧图像,这些图像按照一定的时间频率交替显示,从而达到动画显示的效果,具体是通过MacromediaFireworks8.0来设计。在Fireworks中制作动画的一种方法是通过创建元件并不停地改变它们的属性来产生运动的错觉。当按顺序播放所有的帧时就成了动画[5]。

5)智能对象与数字电影

智能对象就像一个插入Authorware作品的逻辑包,它是一个强有力的开发工具,它的不同之处在于它与向导的联接,向导可以给Authorware作品提供设置界面,职称论文并且可以在插入智能对象的位置添加各种变化、新的内容和逻辑关系。它能使看似繁琐的工作变得更加容易完成,即使是没有经验的开发人员也更容易更有效地完成任务。实际上智能对象在多媒体编辑上做出了根本性的改革。比如智能对象与数字电影的结合应用[3]。在课件中引入数字电影如果只是采用之前的方法,就是在流程线上添加相应的图标进行导入,在程序运行过程中当执行到该图标,系统会直接弹出播放的窗口,不利于下一操作,但是通过MovieController智能对象可以容易实现播放进度的调节。

6)网页链接

在课件设计时,考虑到有些仪器由于价格昂贵或者其他原因,学校无法购置,如数字通信测试用误码仪、逻辑分析仪等,课件设计中考虑实现网页的链接,链接到知名企业的网页上,已加强学生感性认识。这一功能是通过Fireworks中使用URL来实现,编辑选中的热点并对其指定URL路径,最后导出此URL即可实现指定网页的链接。

课件的主界面如图1所示,课件第1章界面如图2所示。

3课件的调试与打包

课件主要是为《电子测量技术》教材而制作的,因此为方便发行和使用,课件的后期工作就是进行调试和打包处理。

由于课件发行打包后将不允许用户再修改,打包之前应尽可能排除其中的错误,确认课件可以正常运行。英语论文调试可以通过两种方法来实现。一种是利用区段标志(开始/停止标志),另外一种是通过控制面板的使用。通过使用调试工具可以控制程序流程执行的区段,逐个执行程序流程中的设计图标。将制作好的课件与课件中的库文件一起打包能够提高文件的性能,减少文件的数量,使最后的作品的安装、运行更为容易,并且增加了作品运行的可靠性,避免运行时因为找不到外来函数或库文件而发生错误。

打包好的课件进行设置,可以运行在Windows95、Windows98、WindowsXP、或者是WindowsNT、Windows2000这样的32位操作系统中。其中要求的CPU应该是Pentium166以上兼容机种、内存是64M以上、硬盘容量780M、支持DirectX的显卡、光驱是8倍速以上的光驱,此外由于演示窗口大小设置为832*624像素,因此可以用于不低于16英寸显示器。制作好课件并打包后,就可以,课件时必须随同程序中用到的外部媒体文件或外部函数文件一同,Authorware7.0提供了作品的功能,该功能可以将运行作品所需的各种文件及外部函数输出到指定的目录中,从而形成用于发行的最终作品[3]。

4结论

随着各种多媒体教学的推广和普及,计算机辅助教学作为一种先进的教学手段,以其直观性、灵活性、实时性、立体化的优势,留学生论文越来越受到大家的青睐。要想运用好计算机辅助教学这一现代化的教学手段,其关键是要设计和制作出符合教学要求的多媒体课件[6]。我们的作品虽然完成了,但是在各院校使用过程中,一定还会发现很多不尽人意之处,我们将与时俱进,将作品更加完善,以更好的实现教学目的,达到教学效果。

参考文献

[1]胡欣杰.时尚教师多媒体课件DIY[M].北京:中国宇航出版社,2005.14-18

[2]孙印杰,李春晖,封新亚.新世纪多媒体CAI课件制作培训教程[M].北京:电子工业出版社,2004

[3]NaheedaRavjani.UsingAuthorware7[M/CD].Macromedia,Inc.600TownsendSt.SanFrancisco,CA94103,2003

[4]China-.Authorware5多媒体制作实用教程[DK/CD].北京寰宇之星软件有限公司2000

工业测量论文范文篇2

关键词:安置交点偏角法圆曲线测设

前言

《礼记》有云:大学之道,在明德,在亲民。在提笔撰写我的毕业设计论文的时候,我也在向我的大学生活做最后的告别仪式。我不清楚过去的一切留给现在的我一些什么,也无从知晓未来将赋予我什么,但只要流泪流汗,拼过闯过,人生才会少些遗憾!

非常幸运能够加入水利工程这个古老而又新兴的行业,即将走向工作岗位的时刻,我仿佛感受到水利行业对我赋予新的历史使命,水利是一项以除害兴利、趋利避害,协调人与水、人与大自然关系的高尚事业。水利工作,既要防止水对人的侵害,更要防止人对水的侵害;既要化解自然灾害对人类生命财产的威胁,又要善待自然、善待江河、善待水,促进人水和谐,实现人与自然和谐相处。这种使命,更让我用课堂中的知识用于实际生产中来。特别是这两个月来的毕业设计,我越发感觉到学会学精测量基础知识对于我贡献水利是多么的重要。所以,我越发不愿放弃不多的大学时光,努力提高自己的实践动手能力,而本学期的毕业设计,为我提供了绝好的机会,我又怎能放弃?

刚刚从老师那里得到毕业设计的题目和任务时,我的心里真的没底。作为毕业设计的主体工作,我们主要运用电子水准仪对某幢建筑物进行变形观测与计算,布设控制点进行平面控制测量和高程控制测量;用全站仪进行了中心多边行角度和距离的测量,并用条件平差原理进行平差,通过控制点的放样来计算土的挖方量,还有圆曲线的计算与测设。而我研究的毕业课题是圆曲线测设。

大学的最后一个学期过得特别快,几乎每天扛着仪器,奔走在校园的每个角落,生活亦很有节奏。今天我提笔写毕业论文,我的毕业设计也接近尾声。不管成果如何,毕竟心里不再是没底了,挑着两个多月的辛苦换来的数据和成果,并不断的完善他们,心里感觉踏实多了。

在本次毕业设计论文的设计中要感谢水利系为我们的工作提供了测量仪器,还有各指导老师的教导和同学的帮助。

开题报告

一、研究课题:《微分曲线的应用》

二、学科地位和研究应用领域

1.学科定义

工程测量学是研究地球空间中具体几何实体的测量描绘和抽象几何实体的测设实现的理论方法和技术的一门应用性学科。它主要以建筑工程、机器和设备为研究服务对象。

2.学科地位

测绘科学和技术(或称测绘学)是一门具有悠久历史和现展的一级学科。该学科无论怎样发展,服务领域无论怎样拓宽,与其他学科的交叉无论怎样增多或加强,学科无论出现怎样的综合和细分,学科名称无论怎样改变,学科的本质和特点都不会改变。

3.研究应用领域

目前国内把工程建设有关的工程测量按勘测设计、施工建设和运行管理三个阶段划分;也有按行业划分成:线路(铁路、公路等)工程测量、水利工程测量、桥隧工程测量、建筑工程测量、矿山测量、海洋工程测量、军事工程测量、三维工业测量等,几乎每一行业和工程测量都有相应的著书或教材。

国际测量师联合会(FIG)的第六委员会称作工程测量委员会,过去它下设4个工作组:测量方法和限差;土石方计算;变形测量;地下工程测量。此外还设了一个特别组:变形分析与解释。现在,下设了6个工作组和2个专题组。6个工作组是:大型科学设备的高精度测量技术与方法;线路工程测量与优化;变形测量;工程测量信息系统;激光技术在工程测量中的应用;电子科技文献和网络。2个专题组是:工程和工业中的特殊测量仪器;工程测量标准。

工程测量学主要包括以工程建筑为对象的工程测量和以设备与机器安装为对象的工业测量两大部分。在学科上可划分为普通工程测量和精密工程测量。

工程测量学的主要任务是为各种工程建设提供测绘保障,满足工程所提出的要求。精密工程测量代表着工程测量学的发展方向,大型特种精密工程建设是促进工程测量学科发展的动力。

工程测量仪器的发展工程测量仪器可分通用仪器和专用仪器。通用仪器中常规的光学经纬仪、光学水准仪和电磁波测距仪将逐渐被电子全测仪、电子水准仪所替代。电脑型全站仪配合丰富的软件,向全能型和智能化方向发展。带电动马达驱动和程序控制的全站仪结合激光、通讯及CCD技术,可实现测量的全自动化,被称作测量机器人。

三、工程测量理论方法的发展

1.测量平差理论最小二乘法广泛应用于测量平差。最小二乘配置包括了平差、滤波和推估。附有限制条件的条件平差模型被称为概括平差模型,它是各种经典的和现代平差模型的统一模型。测量误差理论主要表现在对模型误差的研究上,主要包括:平差中函数模型误差、随机模型误差的鉴别或诊断;模型误差对参数估计的影响,对参数和残差统计性质的影响;病态方程与控制网及其观测方案设计的关系。由于变形监测网参考点稳定性检验的需要,导致了自由网平差和拟稳平差的出现和发展。观测值粗差的研究促进了控制网可靠性理论,以及变形监测网变形和观测值粗差的可区分性理论的研究和发展。

2.工程控制网优化设计理论和方法网的优化设计方法有解析法和模拟法两种。解析法是基于优化设计理论构造目标函数和约束条件,解求目标函数的极大值或极小值。一般将网的质量指标作为目标函数或约束条件。模拟法优化设计的软件功能和进行优化设计的步骤主要是:根据设计资料和地图资料在图上选点布网,获取网点近似坐标(最好将资料作数字化扫描并在微机上进行)。值精度,可进一步模拟观测值。计算网的各种质量指标如精度、可靠性、灵敏度。

3.变形观测数据处理工程建筑物及与工程有关的变形的监测、分析及预报是工程测量学的重要研究内容。其中的变形分析和预报涉及到变形观测数据处理。但变形分析和预报的范畴更广,属于多学科的交叉。

(1)变形观测数据处理的几种典型方法根据变形观测数据绘制变形过程曲线是一种最简单而有效的数据处理方法,由过程曲线可作趋势分析。如果将变形观测数据与影响因子进行多元回归分析和逐步回归计算,可得到变形与显著性因子间的函数关系,除作物理解释外,也可用于变形预报。

(2)变形的几何分析与物理解释传统的方法将变形观测数据处理分为变形的几何分析和物理解释。几何分析在于描述变形的空间及时间特性,主要包括模型初步鉴别、模型参数估计和模拟统计检验及最佳模型选取3个步骤。变形监测网的参考网、相对网在周期观测下,参考点的稳定性检验和目标点和位移值计算是建立变形模型的基础。变形模型既可根据变形体的物理力学性质和地质信息选取,也可根据点场的位移矢量和变形过程曲线选取。

(3)变形分析与预报的系统论方法用现代系统论为指导进行变形分析与预报是目前研究的一个方向。变形体是一个复杂的系统,它具有多层次高维的灰箱或黑箱式结构,是非线性的,开放性(耗散)的,它还具有随机性,这种随机性除包括外界干扰的不确定性外,还表现在对初始状态的敏感性和系统长期行为的混沌性。此外,还具有自相似性、突变性、自组织性和动态性等特征。

四、工程测量学的发展展望展望21世纪,工程测量学在以下方面将得到显著发展:

1.测量机器人将作为多传感器集成系统在人工智能方面得到进一步发展,其应用范围将进一步扩大,影像、图形和数据处理方面的能力进一步增强;

2.在变形观测数据处理和大型工程建设中,将发展基于知识的信息系统,并进一步与大地测量、地球物理、工程与水文地质以及土木建筑等学科相结合,解决工程建设中以及运行期间的安全监测、灾害防治和环境保护的各种问题。

3.工程测量将从土木工程测量、三维工业测量扩展到人体科学测量,如人体各器官或部位的显微测量和显微图像处理;

4.多传感器的混合测量系统将得到迅速发展和广泛应用,如GPS接收机与电子全站仪或测量机器人集成,可在大区域乃至国家范围内进行无控制网的各种测量工作。

5.GPS、GIS技术将紧密结合工程项目,在勘测、设计、施工管理一体化方面发挥重大作用。

6.大型和复杂结构建筑、设备的三维测量、几何重构以及质量控制将是工程测量学发展的一个特点。

7.数据处理中数学物理模型的建立、分析和辨识将成为工程测量学专业教育的重要内容。综上所述,工程测量学的发展,主要表现在从一维、二维到三维、四维,从点信息到面信息获取,从静态到动态,从后处理到实时处理,从人眼观测操作到机器人自动寻标观测,从大型特种工程到人体测量工程,从高空到地面、地下以及水下,从人工量测到无接触遥测,从周期观测到持续测量。测量精度从毫米级到微米乃至纳米级。

工程测量学的上述发展将直接对改善人们的生活环境,提高人们的生活质量起重要作用。文献综述

一、圆曲线的详细测设

在各类线路工程弯道处施工,常常会遇到圆曲线的测设工作。目前,圆曲线测设的方法已有多种,如偏角法、切线支距法、弦线支距法等。然而,在实际工作中测设方法的选用要视现场条件、测设数据求算的繁简、测设工作量的大小,以及测设时仪器和工具情况等因素而定。另外,上述的几种测设方法,都是先根据辅点的桩号(里程)来计算测设数据,然后再到实地放样。因此,在实际工作中利用上述传统测设方法,有时会因地形条件的限制而无法放样出辅点(如不通视或量距不便等),或放样出的辅点处无法设置标桩。

在本次毕业设计的论文课题中介绍的几种圆曲线测设的新方法,不仅计算简单、测设便捷,而且可在不需要知道曲线上某点里程的情况下进行,从而避免了按预先给定的曲线点反算的测设数据放样不通视而转站的麻烦。同时,利用本文介绍的新方法,还可以根据线路工程施工进度的要求,灵活地选择性地放样出部分曲线;也可以用于快速地确定曲线上某一加桩的位置;若用于线路验收测量,则更加方便,验测结果更具有代表性、更可靠。

二、全站仪在任意站测设圆曲线及方法交点偏角法测设方法

用全站仪任意站测设圆曲线,安置一次仪器就能完成全部工作。虽然外业计算麻烦,但对于不能设站的转点,可谓方便灵活。但它的不足之处仍然是计算烦锁,对于不熟悉内业的外业工作者,很难实际操作。如果利用一些程序计算器,编制输入:AB的四组坐标和半径、九个数据的程序,可迅速得出放样数据,简化了外业工作。

为了放样工作的便利,可在平面控制网中纳入一些放样点,构成GPS同级全面网。由于放样点间距离较近,在进行同步环和闭合环检验时可仅考虑各分量的较差,而不考虑相对闭合差。因为,用相对闭合差来衡量是不合理的。由于GPS接收机的固定误差,相位中心偏差以及观测时的对中误差均在1mm~5mm之间,对于几十米的短边,其相对闭合差值势必较大。3)平面控制网的设计主要考虑独立基线的选择以及异步闭合环的设计,要考虑构成尽可能多的闭合图形,并将网中处于边缘的观测点用独立基线连接起来,形成封闭图形。

同理,采用上述思路,也可测设缓和曲线。

在道路、渠道、管线等工程建设中,受地形、地质等条件的限制,线路总是不断转向。为使车辆、水流等平稳运行或减缓冲击,常用圆曲线连接,因而圆曲线测设是线路测设的重要内容。在公路、铁路的路线圆曲线测设中,一般是在测设出曲线各主点后,随之在直圆点或圆直点进行圆曲线详细测设。其测设的方法很多,诸如偏角法、切线支距法、弦线支距法、延弦法等。这些方法有一个共同点:均是在定测阶段放样出的线路交点处设站,以路线后视方向定向,在实地定出曲线主点,然后将仪器置于曲线主点(一般是在曲线起点)处,以路线交点为后视方向定向,进行圆曲线详细测设。这些方法在实际施测过程中,由于各种地形条件的限制以及施测方法的特点,可能会出现以下三种情况:

(1)在曲线主点处无法设站。

(2)后视方向太近,定向不准。

(3)误差积累较大。

为此,在交点可以设站的情况下,可以采用一种新的测设方法—交点偏角法。

本文提出的交点偏角法详细测设圆曲线方法,从上述的计算,测设的方法得知,它具有以下优点:

工业测量论文范文篇3

一、背景与突破的开端

几十年来,阻碍超导电性得以广泛应用的最重大的障碍之一,就是已知超导体的临界转变温度(Tc)太低。虽经众多科学家在此方向的多年努力,但自从1973年在铌三锗中发现23K的临界转变温度之后,这一纪录一直保持了13年之久。如此之低的温度,通常要用代价昂贵的液氦手段才能获得,而对液氮温区(77K以上)超导体的发现,则似乎成了一个难以实现的梦想。超导研究一度曾处于低潮。但是,1986年,转机终于出现在对氧化物超导体的研究中。

在国际商业机器公司(IBM)苏黎世研究实验室工作的瑞士科学家缪勒(A.Müller)可以说是超导研究领域中的一位“新手”。直到1978年他去IBM在美国的一家研究实验室作休假研究时,才接触到了超导问题,并对氧化物超导体的研究产生了兴趣。1964年,人们发现了第一个氧化物超导体,即锶钛氧化物,但Tc只有0.3K。1975年由斯莱特(A.W.Sleight)等人发现的Tc为14K的钡铅铋氧化物超导体,虽然吸引了若干科学家的注意力,但一时也未再有更惊人的进展。1983年夏,缪勒邀请并说服了在同一实验室工作的贝德诺兹(J.G.Bednorz)一起进行研究,虽然对更年轻些的贝德诺兹来说,高温超导体的探索是不易有成果因而颇具“风险”的,但他还是在完成其他主要工作之外的业余时间与缪勒一道从事这项工作。

缪勒和贝德诺兹的最初设想是,在某些具有可导致畸变的所谓Jahn-Teller效应的氧化物中进行寻找。在二年多的时间里,他们先研究了镧镍氧化物系统,但没有成功。1985年,在读到了法国科学家米歇尔(C.Michel)等人对钡镧铜氧化物所做的研究后,他们又将注意力转向了这种含铜的氧化物。[3]很快地,1986年1月,他们在自己制备的钡镧铜氧样品中,利用电阻测量观察到了30K左右的起始转变温度。[4]这是一个绝对令人兴奋但又有些难以置信的结果。但为了保险起见,经验丰富的缪勒还是坚持继续重复实验,直到4月中旬,他们才向《物理学杂志》送交了论文。该论文于4月17日为杂志收到,论文被谨慎地题为“钡镧铜氧系统中可能的高Tc超导电性”。[5]由于要进一步确认他们发现的是超导电性,除电阻测量之外,尚需测量其样品的迈斯纳效应,但当时他们手头甚至没有可用的仪器。定购的仪器到8月份才到货。[6]贝德诺兹和缪勒迅速调试好仪器,果然进一步的磁测量支持了他们原来的结论,当报道新结果的第二篇论文寄到《欧洲物理快报》时,已是10月22日了。[7]

在超导史上,曾多次有人宣称发现了高温超导体,但最终均以结果无法为他人所重复或被证伪而告终。由此大多数科学家对大多数发现高温超导体报道总是倾向于持怀疑的态度。很自然地,与对待重大科研发现的常规作法不同,贝德诺兹和缪勒除了送交论文去发表之外,他们没有再以任何其他的方式来公布这项划时代的成果。当然,据一份文献所讲,在等待测量迈斯纳效应的仪器到达的这段时间中,他们曾有少数几次向为数不多的人介绍其工作,但听众的反应“充其量只是不冷不热”而已。[8]他们的第一篇文章直到9月份才正式发表(而他们第二篇关于磁测量的论文的问世已是1987年的事了),因此,在经过了半年之后,广大的物理学界才有可能了解其工作。

按照贝德诺兹和缪勒原来的估计,别人对他们的工作的证实和接受恐怕至少要用2-3年的时间。[9]此时,贝德诺兹和缪勒在超导物理学界并不是知名人物,其论文所发表的杂志也算不上是发表超导研究工作的最权威刊物,再加上历史上的教训,大多数超导物理学家或是并未留意到其工作,或是持怀疑态度。但是,在中国、日本和美国,毕竟有少数科学家敏锐地迅速抓住了这一难得的机会,正是由于他们的证实和进一步研究,使得事态后来发展的速度远远地超出了贝德诺兹和缪勒原初的预期。

二、反应

9月底,中国科学院物理研究所的赵忠贤在物理所图书馆中读到了贝德诺兹和缪勒刚刚发表的文章。[10]基于长期研究高温超导的背景,赵忠贤在回忆当时的想法时说:“我认为缪勒的想法是有道理的。尽管对于真正的机制至今也不清楚,但我认为存在Cu3+与Cu2+之间的巡游电子将导致具有Jahn-Teller效应的Cu2+与无Jahn-Teller的Cu3+交替变化,从而将有利于造成很强的点阵不稳定,而又不引起结构相变。这将有利于超导体的临界温度。”[11]正是根据这种将结构的不稳定与高温超导相联系的推理,赵忠贤相信了贝德诺兹和缪勒的结果,马上找人联系和筹备,于10月中旬和陈立泉等人合作开始了研究工作。同时,他也将自己的看法通知了国内外的一些同事。

在日本,反应也同样迅速而且更富于戏剧性。9月份,日本电子技术实验室的科学家就获得了消息,而且试图重复贝德诺兹和缪勒的实验,但没有成功。[12]10月4日,在一次由文部省组织的关于超导材料的会议上,日本大学的關泽和子将贝德诺兹和缪勒文章的事告诉了同在参加会议的东京大学的北泽宏一,但后者并未相信这是真的,只是随后将此事随便地告诉了同事而已。直到11月初,他手下的研究助理高木英典找到了内田慎一和北泽宏一教授,建议将重复贝德诺兹和缪勒的工作作为本科生毕业论文的课题,因当时本科生已完成了研究生入学考试,正准备开始做论文。北泽宏一虽然同意,但他此时甚至忘记了论文的出处,再度查寻找到后,他建议用更简单的方法来合成材料。[13]实验从11月6日开始,出人意料之外的是,仅仅在11月13日,北泽宏一就接到了高木英典的电话,得知本科生金泽尚一已成功地用磁测量证实了贝德诺兹和缪勒的结果。此后,东京大学的研究工作才迅速全面展开。而金泽尚一也被人们类比灰姑娘而称为“灰小子”。[14]这是国际上第一次对贝德诺兹和缪勒的工作的独立证实。11月19日,该研究小组的负责人田中昭二在日本举行的一次全部由日本人参加的会议上,首次简要地报告了他们的工作,由此迅速地引发了日本对高的高温超导体研究的热潮。[15]他们首篇报道对钡镧铜氧高温超导体(其样品起始转变温度约为30K)的迈斯纳效应测量的论文,于11月22日为日本的《日本应用物理杂志》收到。[16]11月28日的《朝日新闻》对此也作了报道,将这一消息传向了世界。在此之前,东京大学工业化学系的另一个研究小组致力于新材料的研究,该小组的岸尾光二等人于12月18日发现了锶镧铜氧和钙镧铜氧的超导电性,虽然后者的转变温度只有18K,但锶镧铜氧却达到了37K的起始转变温度和33K的零电阻温度。他们还以笛木和雄教授的名义在12月23日递交了专利申请,这也是世界上第一份关于高温超导材料的专利申请。[17]有关的论文于11月22日也寄交到了日本的《化学快报》[18]

在美国,是休斯顿大学的朱经武领先一步。11月6日,朱经武才首次读到了贝德诺兹和缪勒的论文,虽然在时间上要晚于中国和日本的科学家,但他立即召集了手下的研究人员,并宣布,停下一切工作,马上开始对钡镧铜氧超导体的研究。[19]至于他相信的理由,在访谈中,他承认当时在物理上并没有什么推理,“我们当时一直在做钡铅铋氧化物,我们一直觉得在氧化物里搞超导是很有希望的,所以我们一看到他们的文章就绝对相信,虽然当时那些报道的结果量的还不是那么仔细。”[20]他们的工作准备进展迅速,两三天内就开始了实验。到11月下旬,休斯顿小组得到了肯定的结果。在11月25日,他们甚至在钡镧铜氧样品中观察到了73K的超导转变,虽然这结果并不稳定,在第二天就消失而无法再现了,但这一迹象无疑更增强了他们的信心,成了新的动力。

12月初,材料研究学会的秋季年会(简称MRS会议)在美国的波士顿召开,其中的超导讨论会是在4-5日举行。碰巧北泽宏一和朱经武都参加了这次会议。据北泽宏一的回忆,或许是由于《朝日新闻》的报道,当时关于日本研究高温超导体的传言已不胫而走。[21]当他刚到达波士顿时,便有人询问,他的回答是:“是的”,“非常有趣”。为此,他打电话给田中昭二,问是否可以在会上讲此新材料,但因为当时日本尚未确定新超导体的确切组分,田中坚持不要讲。因此,12月4日,北泽宏一只是在报告中按原计划讲了关于钡铅铋氧化物超导体的工作。后些,朱经武亦是报告有关氧化物超导体的工作,但在发言的最后,他简要地提到了休斯顿小组近来电阻测量的结果支持了贝德诺兹和缪勒的工作。这一消息的宣布当即引起了与会者的兴趣和疑问。在此情况下,北泽宏一也终于按耐不住,在对朱经武报告的提问和评论时,上前宣布了日本科学家自10月以来对新超导体所做的电阻和磁测量的结果。因为有了日本对迈斯纳效应的测量结果,使得这一证实更为令人信服。于是北泽宏一被要求并安排在5日专门就日本的工作再作一报告。但此时他却仍未得到田中的许可。适逢在日本时间4日的中午,日本方面最终确定了新超导体的组分,并在电阻测量中得到了零电阻温度为23K的新结果,于是在预定的报告时间之前,通过频繁的电话联系,田中终于同意了让北泽宏一报告。[22]在5日的会议上,北泽宏一全面地介绍了日本的工作。

利用高压手段来研究超导也是朱经武的长项。12日,朱经武向权威的刊物《物理评论快报》寄出了关于在高压下的钡镧铜氧中发现起始临界转变温度为40K的论文。[23]在MRS会议上,朱经武还找到了他原来的学生,在阿拉巴马大学工作的吴茂昆,邀请他一起工作。12月14日,吴茂昆小组通过替换成分,在锶镧铜氧中发现了39K的超导转变。到12月的第三周,朱经武领导的休斯顿小组在高压下又将钡镧铜氧的起始临界转变温度提高到了52.5K,并再次观察到了70K超导的迹象。[24]关于这一新的结果的论文,于12月30日寄到了《科学》杂志。[25]与此同时,贝尔实验室的卡瓦(R.J.Cava)等人也进展迅速地在锶镧铜氧中发现了36K的超导转变,并在29日将论文寄到了《物理评论快报》。[26]虽然朱经武等人的第一篇论文到达《物理评论快报》的时间要早了两个星期,但由于被要求修改等的拖延,直到1月份才与卡瓦等人的论文相继发表在同一期杂志上,但这也给了他们以机会,能够在1月6日添加的附注中,提到了对70K超导迹象的观察和吴茂昆小组对锶镧铜氧超导性的发现。12月30日,在休斯顿的新闻会上,朱经武总结了前段的工作,也简要提到了对70K迹象的观察。[27]12月31日,在美国的报刊中,《纽约时报》首次报道了休斯顿大学和贝尔实验室在高温超导研究方面的最新进展,包括70K的可能。[28]

中国方面的工作这段时间相对慢了一些,但也很快地跟了上来。到12月20日左右,赵忠贤等人也已在锶镧铜氧中实现了起始温度为48.6K的超导转变,并在钡镧铜氧中看到了70K的超导迹象,遗憾的是70K的超导迹象也是在热循环之后便消失而无法重复了。正是因为有了这个70K的迹象,所以他们并没有象常规那样地接着马上就写文章和做结构分析,而是全力地试图重复70K的超导。[29]直到1987年1月17日,他们有关钡镧铜氧46.3K和锶镧铜氧48.6K起始超导转变的研究论文才送交到《科学通报》。[30]但在12月27日,《人民日报》就报道了发现70K超导体的消息。[31]

三、跃上液氮温区

在上面提到的工作中,除了贝德诺兹和缪勒的第一篇论文之外,其他工作的正式发表都是在1987年1月以后,但由于在会议上的宣布和新闻媒介的报道,发现高温超导体的消息早已传遍世界。众多科学家都已投身到研究中来,并向着更高的目标,即做出液氮温区超导体而奋斗。竞争已趋于白热化。

此时,朱经武小组的工作仍处于领先地位。他们通过前段的高压研究,认识到应替换其他的元素,以及试做单晶,但一时又没有成功。于是,朱经武认为:“我们看看旧的日期,好早就已经看到有70K的迹象,而且70K迹象产生时往往在多相的样品中……所以我们决定找一个方法做一个样品,使得它经过热处理之后里面有一个不同成分的分布。如果我们运气好就可以看到高温。所以就特别做了一个样品,还是一个镧钡铜氧的样品,然后我们就看到了高温。这一个我记得很清楚,是元月12日。”[32]只是在第二天再测量时,结果又完全消失了。但就是在12日,朱经武还是正式提交了一份关于许多氧化物,包括钇钡铜氧在内的超导专利申请,尽管此时,其中许多物质还并未成功地做成稳定的超导体。

作为朱经武的合作者,阿拉巴马大学的吴茂昆等人也在忙于新材料的研究。1月17日,吴茂昆手下的研究生阿斯伯恩(J.Ashburn)在一份家庭作业的背面草草地做了一项计算,在作了若干不同元素对晶格结构和临界温度的影响的假定后,他的计算预言钇钡铜氧将是最佳的超导体候选者。但当时他们手头没有现成的钇,于是吴茂昆便去其他部门借了一些来。1月28日钇钡铜氧样品按计算的比例被合成。[33]1月29日下午,测量开始,在新合成的钇钡铜氧样品中,居然发现了起始转变温度达90K左右的超导电性(不过人们后来认识到这种超导体的组分与原初的计算预言并不一致)。吴茂昆立即通过电话将这一消息告诉了在休斯顿的朱经武。到这天晚上时,阿斯伯恩又合成了更多的材料,其测量结果要更加理想。转天,1月30日,吴茂昆和阿斯伯恩便带着他们的样品飞抵休斯顿,以便用那里更精密的设备来重复检验这一结果。[34]在休斯顿,这一结果果然被证实,又经改变制备条件的进一步努力,2月5日,朱经武便将两篇有关的研究论文寄往《物理评论快报》,分别报道了在常压和高压下钇钡铜氧的高温超导电性。[35]这就是人们对液氮温区超导体的首次发现!

2月16日,在休斯顿举行了新闻会。在会上,朱经武宣布了发现液氮温区超导体的重要消息,但没有公布新超导体的成分,并解释说,细节要到3月2日《物理评论快报》上的文章正式发表时才能公开。[36]但出乎朱经武预料的是,未经他同意,休斯顿大学理学院的院长温斯坦(R.Weinstein)将这一秘密泄露给了当地报纸的记者。当天,在当地《休斯顿纪事报》的报道中,也将新超导体的成分泄露了出去。[37]但幸运的是,几乎没有什么物理学家注意到这份地方报纸上的报道。

就在前后几乎同时,在2月18-19日于日本伊东市举行的一次讨论氧化物超导体的会议上,鹿见岛诚一宣布说,他在东京大学的同事水上忍领导的小组已发现了一种临界温度高达80K的新超导体。[38]但这种超导体的成分并未公布。实际上,这就是他们独立于朱经武等人发现的在液氮温区之上的钇钡铜氧超导体。他们的论文于2月23日寄到了《日本应用物理》杂志,并于4月份才发表。[39]总的来说,除了北泽宏一在MRS会议上的宣布之外,日本科学家的工作大多是在日本国内宣布的,而且其论文又正式发表得较晚,这在一定程度上影响了外界对日本工作的了解。

在中国方面,由于1986年12月底在钡镧铜氧中发现了70K的超导迹象,赵忠贤等人主要集中精力于重复这一结果,尽管当时所里搞理论的人和一些年轻人提出了掺杂和替换元素的设想,但由于工作条件太差,烧样品的炉子不够,低温测量也困难,便拖延了一些时间。[40]大约到1987年1月底,赵忠贤等人开始怀疑杂质的问题。因为当时做有70K迹象的样品时所用的原料竟是从仓库中找来的1956年公私合营工厂生产的,含有较多杂质。而后来用较纯原料做出的样品,转变温度全在30K左右。于是他们坚持在多相材料中寻找,并替换其他成分。他们在与国内外同行的交流中也曾就这些想法交换了意见。当组里有人从《美国之音》中听到了朱经武在2月16日(美国时间)新闻会上宣布发现90K超导体的消息时,赵忠贤等人反而觉得减轻了压力,因为这证明他们正在做的工作是有道理的。当然,这里也有遗憾。[41]终于,2月19日,他们在钇钡铜氧中发现了起始温度高于100K,中点温度为92.8K的超导转变。与以前不同,这一次,他们迅速地在第二天就将论文写成并寄出,并办理申请专利。《科学通报》于2月21日收到论文,[42]但专利申请却没有成功,因国外已申请在先了。

中国科学家此时的另一项明智决定是,在2月24日召开了新闻会,正式公布了赵忠贤等人的成果和新超导体的成分。2月25日的《人民日报》头版刊登了这一消息。[43]这是首次对液氮温区超导体成分的正式公布。

大约与此同时,刊有朱经武等人论文的3月2日号的《物理评论快报》也提前在2月25日就为美国东海岸的许多实验室所得到。在此情况下,2月26日下午,朱经武在美国西海岸的加洲大学圣巴巴拉分校也宣布了新超导体的成分。[44]尽管如此,包括考虑到在《休斯顿纪事报》上刊载的非正式消息,在世界范围内,影响最大、流传最广的还是《人民日报》的报道。例如,正是在听到《人民日报》报道的消息后,美国贝尔通讯实验室的化学家特拉斯康(J-M.Tarascon)才想起自己早在1月3日就曾制备了5块钇钡铜氧样品而从未对之做超导测试,此时,只经几个小时的测试,便发现其中竟有两块是超导的!有关的论文被赶在2月27日(周五,美国的周末)前送往《物理评论快报》编辑部,虽然信使没能在下午5点关门前赶至,但他还是设法吸引了一位迟走的工作人员的注意,终于在论文上盖上了2月27日收到的印迹,从而创下的论文送交速度的一项新纪录。[45]

当然,在第一种液氮温区超导体发现的激励下,更多的科学家随后又陆续发现了许多其他的液氮温区超导体,超导临界转变温度不断得到提高,对高温超导体的基础研究和应用研究也不断深入,但限于篇篇幅,这就不在本文的讨论范围之内了。四、竞争中的几个问题

在如前所述的这段时间中,世界范围内探索高温超导体的竞争的激烈程度,是科学史中罕见的。这里不仅在意识上有对诺贝尔奖之类荣誉的竞争,更有潜在的巨大商业价值的诱惑,竞争名次和优先权的时间标度,甚至是以小时来计算的,而且已不是象通常那样按的日期先后,各种大众媒介亦成了重要的传播手段。同时,在此特殊时期的科研竞争中,也出现了一些较有争议、值得进行科学社会学家研究并且在科学史的叙述中所无法回避的问题。这里,择其重要者作简要讨论如下。

首先是两个在《科学》杂志上都曾有过讨论的问题:一涉及朱经武在递交论文中对符号使用,[46]另一涉及公众在荣誉上对工作参予者的承认。[47]

当钇钡铜氧液氮温区超导体刚刚被发现时,朱经武马上就与《物理评论快报》编辑部联系协商。为了防止泄密,他先是提出是否可不经评审而发表,在这一要求被否定后,又提出是否可在论文中用星号来代替关键的化学信息,到排字前再补上正确的公式,这一要求又被再次否定了。最后达成的协议是,由作者和编辑共同认可(而不是象通常那样对作者保密)的两位评审人来评审。当然,朱经武坚持在论文正式发表前,论文中的信息绝不能泄露出去。[48]论文由秘书打印好后,用快递分别向编辑部和评审人寄出,于6日便寄到收件人手中。四天之内,两篇论文就通过了评审并付排。除了再由朱经武保留一份之外,组中的其他人都没有看到论文。不过,这两篇论文中数十处代表元素钇的符号Y却被打印成了元素镱的符号Yb,表示组分的数字系数1也被打印成了4。但不出几日,果然有信息被泄露了出去,关于镱的传言四处传播。关于打印错误是怎样发现的,有不同版本的说法,但共同的是,直到2月18日论文马上就要付印前,朱经武才打电话给编辑部,说有打字错误并作了更正。

由多人论及的此事,可以分几个方面来讨论。首先,这是否真是一打字错误?按一位声称曾采访过阿斯伯恩的作者的说法,据吴茂昆的学生阿斯伯恩的回忆,在休斯顿大学确曾有一次由朱经武、吴茂昆和朱经武的几位学生参加的会议,讨论为防止泄密而在论文中采用“打字错误”的事。[49]在访谈中向朱经武问及此事时,朱经武的回答是:“我现在还是不想作评论。因为不管你怎么讲,人家都不相信你,人家想别的。我想以后大家会慢慢清楚的。”[50]其次,这一消息倒底是怎样泄露出去的?当论文在周四(2月4日)寄出后,周末传言就甚至已传到了欧洲!黑曾(R.Hazen)在其书中详细地分析了多种的可能性,在各个环节中,至少有25人可能读到论文,此外还有更多其他偶然泄密的可能,如编辑部的计算机登录系统防范也并不严密而有可能让他人通过计算机联网而得知论文题目等等。但事情的真相至今仍是一个难以确证的谜。第三,如果“打字错误”是有意设计的,那么这种做法从科研伦理规范上应如何评价?从常规上说,有意做假当然不对,但事实是信息确实被泄露了出去,不管是偶然的失误还是有意的设计,符号Yb确实保护了朱经武的利益。这可以说是向科学社会学家提出了一个两难的问题。正如一位IBM的研究人员所说的那样:“坦率地讲,如果我是朱经武的话,在发表之前我甚至不会将化合物写入论文。人就是人,象这样的结果必定是要泄露出去的。”[51]有趣的是,与此相反,在《休斯顿记事报》上泄露的真实成份倒没有成为传播广泛的传言。再则,虽然那些听信传言转向研究镱的人会心怀不满,除了浪费时间,纯镱氧化物的价格也不菲,但日后人们却发现,镱钡铜氧竟然也是液氮温区超导体,只是当时人们(包括朱经武)没有成功而已。

在笔者对北泽宏一作访谈时,北泽宏一提到他们在《人民日报》上读到赵忠贤等中国科学家发现液氮温区超导体,成分是镱钡铜氧,这一消息来源使得许多日本的研究者都去做镱钡铜氧。[52]为此,笔者专门再次查阅了载有这一报道的《人民日报》国内版和海外版,发现所印内容中讲的成分确系钇钡铜氧,而非镱钡铜氧。故这种说法和解释是不对的。本文前面提到的美国科学家根据《人民日报》的报道做成钇钡铜氧超导体的事例也证明了这一点。

如前所述,最初的液氮温区超导体是由朱经武的合作者、阿拉巴马大学吴茂昆小组制出的,但后来在传播媒介和公众舆论中,荣誉的光环却集中地罩在了朱经武身上。后来,对于吴茂昆小组工作的独立性和朱经武在其中的作用等,又出现了不同的说法。也有人为吴茂昆打抱不平。[53]但事实上朱经武本人的做法并无不当之处。在发表的关于常压下钇钡铜氧超导电性的论文中,他将吴茂昆小组的人员署名在休斯顿小组的人员之前,而自己则名列最后。至于公共舆论的问题,则可视为是科学社会学中“马太效应”的一个典型案例。其实,在这场竞争中,类似的问题不仅于此。在日本东京大学的研究中,最初制备钡镧铜氧超导体和以电阻法测出23K超导转变的,分别是两位本科生,但在发表的文章中却没有他们的署名。笔者就此问及北泽宏一时,他讲:只因为他们是本科生,如果他们是研究生的话,我们就会将他们署名了。

朱经武的合作者之一,参与了超导体结构测定的黑曾在他回忆这场竞争的书中,针对中国几次获得成果和宣布成果都是在朱经武获得成果后不久,数次暗示有人将秘密消息传到中国。他特意提到在2月16日休斯顿的新闻会上一位姓杜的中国外交官也来出席,并认为他可能会注意到《休斯顿纪事报》上的报道。黑曾在书中还提到,有证据表明在休斯顿大学物理系中有工业间谍存在。但在访谈中,朱经武则表示不愿谈及这个问题。

在笔者对赵忠贤的访谈中,赵忠贤谈到,在做钇钡铜氧的过程中,他们是在探索的工作中认识到象杂质和多相等的作用,从而独立地发现了钇钡铜氧超导体。“如果我们在开始的时候,在对外交往中,不是那么缺少经验,不是那么天真,如果我们的实验条件再稍稍好那么一点的话,那就会是由我们发现,而不仅仅是‘独立’发现液氮温区(1-2-3)超导体了,因为我们最早认识到缪勒的工作的意义,和杂质的作用。”[54]

最后,贝德诺兹和缪勒因其重要发现仅仅在一年后便获得了1987年度的诺贝尔物理奖。按照一种说法,其他人未能获奖是因其发现的宣布均在1987年1月31日的提名截止日期之后。[55]无论如何,评奖委员会的这种抉择毕竟免除了众多可能的争议。当然,对于未来高温超导体的研究者们来说,诺贝尔奖的大门仍敞开着。

[1]本工作得到了美国“美中学术交流委员会”(CommitteeonScholarlyCommunacationwithChina)的资助,使笔者得以在美国作为期半年的相关访问研究期间完成了本文的大部分工作,本工作亦得到了美国物理学会下属的物理学史中心(CenterforHistoryofPhysics,AIP)的部分资助。本文写作得到了LawrenceBadash教授的指导和王作跃博士的帮助。赵忠贤教授、田中昭二教授、北泽宏一教授和朱经武教授在百忙中接受了笔者的访谈。另有一位不知名的新加坡朋友热心寄赠了有关资料。在此作者特致谢意。

[2]如:P.F.Dahl,Superconductivity:ItsHistoricalRootsandDevelopmentfromMercurytotheCeramicOxides,AIP,1992,pp.294-303;又如:刘兵、章立源著,《超导物理学发展简史》,陕西科学技术出版社,1988年,pp.127-123.

[3]J.G.贝德诺兹,K.A.米勒,钙钛矿型氧化物--实现高温超导的新途径(诺贝尔物理学奖演讲,1987),高学贤译,《自然科学年鉴(1987)》,上海翻译出版公司,1990年,pp.4.1-4..17.

[4]按照Hazen的说法(R.M.Hazen,Superconductors:TheBreakthrough,Unwin,1988,p.xxvii),得此确切结果的日期为1986年1月27日。(由于各地时差及日期的不同,本文中所用日期均指事件发生地的日期。)

[5]J.G.BednorzandK.A.Müller,PossiblehighTcSuperconductivityintheBa-La-Cu-Osystem,Z.Phys.64B,(1987)189-193.

[6]B.Schechter,ThePathofNoResistance:TheRevolutioninSuperconductivity,SimonandSchuster,1989,P.83.

[7]J.G.Bednorz,etal,SusceptibilityMeasurementSupportHighTcSuperconductivityintheBa-La-Cu-Osystem,Europhys.Lett.,(1987)379-382.

[8]B.Schechter,ThePathofNoResistance:TheRevolutioninSuperconductivity,SimonandSchuster,1989,p.83.

[9]K.A.MüllerandJ.G.Bednorz,TheDiscoveryofaClassofHigh-TemperatureSuperconductors,Science,237(1987)1133-1139.

[10]1994年5月19日笔者对赵忠贤的访谈。

[11]赵忠贤1987年在第三次世界科学院物理学奖获奖仪式上的发言。

[12]1994年1月5日笔者对北泽宏一的访谈。

[13]K.Kitazawa,TheFirst5YearsoftheHighTemperatureSuperconductivity:CulturalDifferencesbetweentheUSandJapan,inJapanese/AmericanTechnologicalInnovation,ed.byW.D.Kingery,Elsevier,1991,pp.119-127.

[14]InterviewwithKoichiKitazawa,Supercurrents,March,1989,pp.13-29.

[15]1993年1月4日笔者对田中昭二的访谈。

[16]S.Uchida,etal,HighTcSuperconductivityofLa-Ba-CuOxides,JapaneseJournalofAppledPhysics,26(1987)L1-L2.

[17]K.Kitazawa,TheFirst5YearsoftheHighTemperatureSuperconductivity:CulturalDifferencesbetweentheUSandJapan,inJapanese/AmericanTechnologicalInnovation,ed.byW.D.Kingery,Elsevier,1991,pp.119-127.

[18]K.Kishio,etal,NewHighTemperatureSuperconductingOxides,(La1-xSrx)2CuO4-δand(La1-xCax)2CuO4-δ,ChemistryLetters,(1987),pp.429-432.

[19]R.M.Hazen,Superconductors:TheBreakthrough,Unwin,1988,p.19-23.

[20]1994年3月15日笔者对朱经武的电话访谈。

[21]1994年1月5日笔者对北泽宏一的访谈。

[22]1993年1月4日笔者对田中昭二的访谈。

[23]C.W.Chu,etal,EvidenceforSuperconductivityabove40KintheLa-Ba-Cu-OCompoundSystem,Phys.Rev.Lett.,58(1987)405-407.

[24]R.M.Hazen,Superconductors:TheBreakthrough,Unwin,1988,pp.43-44.

[25]C.W.Chu,etal,Superconductivityat52.5KintheLanthanum-Barium-Copper-Oxidesystem,Science,235(1987)567-569.

[26]R.J.Cava,etal,BulkSuperconductivityat36KinLa1.8Sr0.2CuO4,Phys.Rev.Lett.,58(1987)408-410.

[27]R.M.Hazen,Superconductors:TheBreakthrough,Unwin,1988,p.19-23.

[28]W.Sullivan,2GroupsReportaBreakthroughinFieldofElectricalConductivity,NewYorkTimes,Dec.31,1986.

[29]1994年5月19日笔者对赵忠贤的访谈。

[30]赵忠贤等,Sr(Ba)-La-Cu氧化物的高临界温度超导电性,《科学通报》,32(1987)177-179.

[31]张继民等,我发现迄今世界转变温度最高超导体,《人民日报》,1986年12月26日。

[32]1994年3月15日笔者对朱经武的电话访谈。

[33]R.Pool,SuperconductorCreditsBypassAlabama,Science,241(1988)655-657.

[34]B.Schechter,ThePathofNoResistance:TheRevolutioninSuperconductivity,SimonandSchuster,1989;p.83.p.92-93.B.Schechter,ThePathofNoResistance:TheRevolutioninSuperconductivity,SimonandSchuster,1989;pp..92-93.

[35]M.K.Wu,etal,Superconductivityat93KinaNewMixed-PhaseY-Ba-Cu-OCompoundSystematAmbientPressure,Phys.Rev.Lett.,58(1987)908-910;P.H.Hor,etal,High-PressureStudyoftheNewY-Ba-Cu-OSuperconductingCompoundSystem,Phys.Rev.Lett.,58(1987)911-912.

[36]R.M.Hazen,Superconductors:TheBreakthrough,Unwin,1988,P.70.

[37]C.Byars,DiscoveryMayEarnBillions,NobelforUH,HoustonChronicle,Feb.16,1987.

[38]S.Tanaka,ResearchonHigh-TcSuperconductivityinJapan,PhysicsToday,December,(1987),53-57.

[39]S.Kikami,etal,HighTransitionTemperatureSuperconductor:Y-Ba-CuOxide,JapaneseJournalofAppliedPhysics,26(1987)L314-L315.

[40]1994年5月21日赵忠贤给笔者的信。

[41]1994年9月14日笔者对赵忠贤的访谈。

[42]赵忠贤等,Ba-Y-Cu氧化物液氮温区的超导电性,《科学通报》,32(1987)412-414.

[43]我国超导体研究又获重大突破,发现绝对温度百度以上超导体,《人民日报》,1987年2月25日。

[44]R.M.Hazen,Superconductors:TheBreakthrough,Unwin,1988,p.19-23.P.73.

[45]R.M.Hazen,Superconductors:TheBreakthrough,Unwin,1988,p.19-23.P.73.

[46]G.Kolata,YborNotYb?ThatIstheQuestion,Science,236(1987)663-664.

[47]R.Pool,SuperconductorCreditsBypassAlabama,Science,241(1988)655-657.

[48]B.Schechter,ThePathofNoResistance:TheRevolutioninSuperconductivity,SimonandSchuster,1989;P.98.

[49]B.Schechter,ThePathofNoResistance:TheRevolutioninSuperconductivity,SimonandSchuster,1989;P.98.

[50]1994年3月15日笔者对朱经武的电话访谈。

[51]G.Kolata,YborNotYb?ThatIstheQuestion,Science,236(1987)663-664.

[52]1994年1月5日笔者对北泽宏一的访谈。

[53]R.Pool,SuperconductorCreditsBypassAlabama,Science,241(1988)655-657.

工业测量论文范文篇4

一、背景与突破的开端

几十年来,阻碍超导电性得以广泛应用的最重大的障碍之一,就是已知超导体的临界转变温度(Tc)太低。虽经众多科学家在此方向的多年努力,但自从1973年在铌三锗中发现23K的临界转变温度之后,这一纪录一直保持了13年之久。如此之低的温度,通常要用代价昂贵的液氦手段才能获得,而对液氮温区(77K以上)超导体的发现,则似乎成了一个难以实现的梦想。超导研究一度曾处于低潮。但是,1986年,转机终于出现在对氧化物超导体的研究中。

在国际商业机器公司(IBM)苏黎世研究实验室工作的瑞士科学家缪勒(A.Müller)可以说是超导研究领域中的一位“新手”。直到1978年他去IBM在美国的一家研究实验室作休假研究时,才接触到了超导问题,并对氧化物超导体的研究产生了兴趣。1964年,人们发现了第一个氧化物超导体,即锶钛氧化物,但Tc只有0.3K。1975年由斯莱特(A.W.Sleight)等人发现的Tc为14K的钡铅铋氧化物超导体,虽然吸引了若干科学家的注意力,但一时也未再有更惊人的进展。1983年夏,缪勒邀请并说服了在同一实验室工作的贝德诺兹(J.G.Bednorz)一起进行研究,虽然对更年轻些的贝德诺兹来说,高温超导体的探索是不易有成果因而颇具“风险”的,但他还是在完成其他主要工作之外的业余时间与缪勒一道从事这项工作。

缪勒和贝德诺兹的最初设想是,在某些具有可导致畸变的所谓Jahn-Teller效应的氧化物中进行寻找。在二年多的时间里,他们先研究了镧镍氧化物系统,但没有成功。1985年,在读到了法国科学家米歇尔(C.Michel)等人对钡镧铜氧化物所做的研究后,他们又将注意力转向了这种含铜的氧化物。[3]很快地,1986年1月,他们在自己制备的钡镧铜氧样品中,利用电阻测量观察到了30K左右的起始转变温度。[4]这是一个绝对令人兴奋但又有些难以置信的结果。但为了保险起见,经验丰富的缪勒还是坚持继续重复实验,直到4月中旬,他们才向《物理学杂志》送交了论文。该论文于4月17日为杂志收到,论文被谨慎地题为“钡镧铜氧系统中可能的高Tc超导电性”。[5]由于要进一步确认他们发现的是超导电性,除电阻测量之外,尚需测量其样品的迈斯纳效应,但当时他们手头甚至没有可用的仪器。定购的仪器到8月份才到货。[6]贝德诺兹和缪勒迅速调试好仪器,果然进一步的磁测量支持了他们原来的结论,当报道新结果的第二篇论文寄到《欧洲物理快报》时,已是10月22日了。[7]

在超导史上,曾多次有人宣称发现了高温超导体,但最终均以结果无法为他人所重复或被证伪而告终。由此大多数科学家对大多数发现高温超导体报道总是倾向于持怀疑的态度。很自然地,与对待重大科研发现的常规作法不同,贝德诺兹和缪勒除了送交论文去发表之外,他们没有再以任何其他的方式来公布这项划时代的成果。当然,据一份文献所讲,在等待测量迈斯纳效应的仪器到达的这段时间中,他们曾有少数几次向为数不多的人介绍其工作,但听众的反应“充其量只是不冷不热”而已。[8]他们的第一篇文章直到9月份才正式发表(而他们第二篇关于磁测量的论文的问世已是1987年的事了),因此,在经过了半年之后,广大的物理学界才有可能了解其工作。

按照贝德诺兹和缪勒原来的估计,别人对他们的工作的证实和接受恐怕至少要用2-3年的时间。[9]此时,贝德诺兹和缪勒在超导物理学界并不是知名人物,其论文所发表的杂志也算不上是发表超导研究工作的最权威刊物,再加上历史上的教训,大多数超导物理学家或是并未留意到其工作,或是持怀疑态度。但是,在中国、日本和美国,毕竟有少数科学家敏锐地迅速抓住了这一难得的机会,正是由于他们的证实和进一步研究,使得事态后来发展的速度远远地超出了贝德诺兹和缪勒原初的预期。

二、反应

9月底,中国科学院物理研究所的赵忠贤在物理所图书馆中读到了贝德诺兹和缪勒刚刚发表的文章。[10]基于长期研究高温超导的背景,赵忠贤在回忆当时的想法时说:“我认为缪勒的想法是有道理的。尽管对于真正的机制至今也不清楚,但我认为存在Cu3+与Cu2+之间的巡游电子将导致具有Jahn-Teller效应的Cu2+与无Jahn-Teller的Cu3+交替变化,从而将有利于造成很强的点阵不稳定,而又不引起结构相变。这将有利于超导体的临界温度。”[11]正是根据这种将结构的不稳定与高温超导相联系的推理,赵忠贤相信了贝德诺兹和缪勒的结果,马上找人联系和筹备,于10月中旬和陈立泉等人合作开始了研究工作。同时,他也将自己的看法通知了国内外的一些同事。

在日本,反应也同样迅速而且更富于戏剧性。9月份,日本电子技术实验室的科学家就获得了消息,而且试图重复贝德诺兹和缪勒的实验,但没有成功。[12]10月4日,在一次由文部省组织的关于超导材料的会议上,日本大学的關泽和子将贝德诺兹和缪勒文章的事告诉了同在参加会议的东京大学的北泽宏一,但后者并未相信这是真的,只是随后将此事随便地告诉了同事而已。直到11月初,他手下的研究助理高木英典找到了内田慎一和北泽宏一教授,建议将重复贝德诺兹和缪勒的工作作为本科生毕业论文的课题,因当时本科生已完成了研究生入学考试,正准备开始做论文。北泽宏一虽然同意,但他此时甚至忘记了论文的出处,再度查寻找到后,他建议用更简单的方法来合成材料。[13]实验从11月6日开始,出人意料之外的是,仅仅在11月13日,北泽宏一就接到了高木英典的电话,得知本科生金泽尚一已成功地用磁测量证实了贝德诺兹和缪勒的结果。此后,东京大学的研究工作才迅速全面展开。而金泽尚一也被人们类比灰姑娘而称为“灰小子”。[14]这是国际上第一次对贝德诺兹和缪勒的工作的独立证实。11月19日,该研究小组的负责人田中昭二在日本举行的一次全部由日本人参加的会议上,首次简要地报告了他们的工作,由此迅速地引发了日本对高的高温超导体研究的热潮。[15]他们首篇报道对钡镧铜氧高温超导体(其样品起始转变温度约为30K)的迈斯纳效应测量的论文,于11月22日为日本的《日本应用物理杂志》收到。[16]11月28日的《朝日新闻》对此也作了报道,将这一消息传向了世界。在此之前,东京大学工业化学系的另一个研究小组致力于新材料的研究,该小组的岸尾光二等人于12月18日发现了锶镧铜氧和钙镧铜氧的超导电性,虽然后者的转变温度只有18K,但锶镧铜氧却达到了37K的起始转变温度和33K的零电阻温度。他们还以笛木和雄教授的名义在12月23日递交了专利申请,这也是世界上第一份关于高温超导材料的专利申请。[17]有关的论文于11月22日也寄交到了日本的《化学快报》[18]

在美国,是休斯顿大学的朱经武领先一步。11月6日,朱经武才首次读到了贝德诺兹和缪勒的论文,虽然在时间上要晚于中国和日本的科学家,但他立即召集了手下的研究人员,并宣布,停下一切工作,马上开始对钡镧铜氧超导体的研究。[19]至于他相信的理由,在访谈中,他承认当时在物理上并没有什么推理,“我们当时一直在做钡铅铋氧化物,我们一直觉得在氧化物里搞超导是很有希望的,所以我们一看到他们的文章就绝对相信,虽然当时那些报道的结果量的还不是那么仔细。”[20]他们的工作准备进展迅速,两三天内就开始了实验。到11月下旬,休斯顿小组得到了肯定的结果。在11月25日,他们甚至在钡镧铜氧样品中观察到了73K的超导转变,虽然这结果并不稳定,在第二天就消失而无法再现了,但这一迹象无疑更增强了他们的信心,成了新的动力。

12月初,材料研究学会的秋季年会(简称MRS会议)在美国的波士顿召开,其中的超导讨论会是在4-5日举行。碰巧北泽宏一和朱经武都参加了这次会议。据北泽宏一的回忆,或许是由于《朝日新闻》的报道,当时关于日本研究高温超导体的传言已不胫而走。[21]当他刚到达波士顿时,便有人询问,他的回答是:“是的”,“非常有趣”。为此,他打电话给田中昭二,问是否可以在会上讲此新材料,但因为当时日本尚未确定新超导体的确切组分,田中坚持不要讲。因此,12月4日,北泽宏一只是在报告中按原计划讲了关于钡铅铋氧化物超导体的工作。后些,朱经武亦是报告有关氧化物超导体的工作,但在发言的最后,他简要地提到了休斯顿小组近来电阻测量的结果支持了贝德诺兹和缪勒的工作。这一消息的宣布当即引起了与会者的兴趣和疑问。在此情况下,北泽宏一也终于按耐不住,在对朱经武报告的提问和评论时,上前宣布了日本科学家自10月以来对新超导体所做的电阻和磁测量的结果。因为有了日本对迈斯纳效应的测量结果,使得这一证实更为令人信服。于是北泽宏一被要求并安排在5日专门就日本的工作再作一报告。但此时他却仍未得到田中的许可。适逢在日本时间4日的中午,日本方面最终确定了新超导体的组分,并在电阻测量中得到了零电阻温度为23K的新结果,于是在预定的报告时间之前,通过频繁的电话联系,田中终于同意了让北泽宏一报告。[22]在5日的会议上,北泽宏一全面地介绍了日本的工作。

利用高压手段来研究超导也是朱经武的长项。12日,朱经武向权威的刊物《物理评论快报》寄出了关于在高压下的钡镧铜氧中发现起始临界转变温度为40K的论文。[23]在MRS会议上,朱经武还找到了他原来的学生,在阿拉巴马大学工作的吴茂昆,邀请他一起工作。12月14日,吴茂昆小组通过替换成分,在锶镧铜氧中发现了39K的超导转变。到12月的第三周,朱经武领导的休斯顿小组在高压下又将钡镧铜氧的起始临界转变温度提高到了52.5K,并再次观察到了70K超导的迹象。[24]关于这一新的结果的论文,于12月30日寄到了《科学》杂志。[25]与此同时,贝尔实验室的卡瓦(R.J.Cava)等人也进展迅速地在锶镧铜氧中发现了36K的超导转变,并在29日将论文寄到了《物理评论快报》。[26]虽然朱经武等人的第一篇论文到达《物理评论快报》的时间要早了两个星期,但由于被要求修改等的拖延,直到1月份才与卡瓦等人的论文相继发表在同一期杂志上,但这也给了他们以机会,能够在1月6日添加的附注中,提到了对70K超导迹象的观察和吴茂昆小组对锶镧铜氧超导性的发现。12月30日,在休斯顿的新闻会上,朱经武总结了前段的工作,也简要提到了对70K迹象的观察。[27]12月31日,在美国的报刊中,《纽约时报》首次报道了休斯顿大学和贝尔实验室在高温超导研究方面的最新进展,包括70K的可能。[28]

中国方面的工作这段时间相对慢了一些,但也很快地跟了上来。到12月20日左右,赵忠贤等人也已在锶镧铜氧中实现了起始温度为48.6K的超导转变,并在钡镧铜氧中看到了70K的超导迹象,遗憾的是70K的超导迹象也是在热循环之后便消失而无法重复了。正是因为有了这个70K的迹象,所以他们并没有象常规那样地接着马上就写文章和做结构分析,而是全力地试图重复70K的超导。[29]直到1987年1月17日,他们有关钡镧铜氧46.3K和锶镧铜氧48.6K起始超导转变的研究论文才送交到《科学通报》。[30]但在12月27日,《人民日报》就报道了发现70K超导体的消息。[31]

三、跃上液氮温区

在上面提到的工作中,除了贝德诺兹和缪勒的第一篇论文之外,其他工作的正式发表都是在1987年1月以后,但由于在会议上的宣布和新闻媒介的报道,发现高温超导体的消息早已传遍世界。众多科学家都已投身到研究中来,并向着更高的目标,即做出液氮温区超导体而奋斗。竞争已趋于白热化。

此时,朱经武小组的工作仍处于领先地位。他们通过前段的高压研究,认识到应替换其他的元素,以及试做单晶,但一时又没有成功。于是,朱经武认为:“我们看看旧的日期,好早就已经看到有70K的迹象,而且70K迹象产生时往往在多相的样品中……所以我们决定找一个方法做一个样品,使得它经过热处理之后里面有一个不同成分的分布。如果我们运气好就可以看到高温。所以就特别做了一个样品,还是一个镧钡铜氧的样品,然后我们就看到了高温。这一个我记得很清楚,是元月12日。”[32]只是在第二天再测量时,结果又完全消失了。但就是在12日,朱经武还是正式提交了一份关于许多氧化物,包括钇钡铜氧在内的超导专利申请,尽管此时,其中许多物质还并未成功地做成稳定的超导体。

作为朱经武的合作者,阿拉巴马大学的吴茂昆等人也在忙于新材料的研究。1月17日,吴茂昆手下的研究生阿斯伯恩(J.Ashburn)在一份家庭作业的背面草草地做了一项计算,在作了若干不同元素对晶格结构和临界温度的影响的假定后,他的计算预言钇钡铜氧将是最佳的超导体候选者。但当时他们手头没有现成的钇,于是吴茂昆便去其他部门借了一些来。1月28日钇钡铜氧样品按计算的比例被合成。[33]1月29日下午,测量开始,在新合成的钇钡铜氧样品中,居然发现了起始转变温度达90K左右的超导电性(不过人们后来认识到这种超导体的组分与原初的计算预言并不一致)。吴茂昆立即通过电话将这一消息告诉了在休斯顿的朱经武。到这天晚上时,阿斯伯恩又合成了更多的材料,其测量结果要更加理想。转天,1月30日,吴茂昆和阿斯伯恩便带着他们的样品飞抵休斯顿,以便用那里更精密的设备来重复检验这一结果。[34]在休斯顿,这一结果果然被证实,又经改变制备条件的进一步努力,2月5日,朱经武便将两篇有关的研究论文寄往《物理评论快报》,分别报道了在常压和高压下钇钡铜氧的高温超导电性。[35]这就是人们对液氮温区超导体的首次发现!

2月16日,在休斯顿举行了新闻会。在会上,朱经武宣布了发现液氮温区超导体的重要消息,但没有公布新超导体的成分,并解释说,细节要到3月2日《物理评论快报》上的文章正式发表时才能公开。[36]但出乎朱经武预料的是,未经他同意,休斯顿大学理学院的院长温斯坦(R.Weinstein)将这一秘密泄露给了当地报纸的记者。当天,在当地《休斯顿纪事报》的报道中,也将新超导体的成分泄露了出去。[37]但幸运的是,几乎没有什么物理学家注意到这份地方报纸上的报道。

就在前后几乎同时,在2月18-19日于日本伊东市举行的一次讨论氧化物超导体的会议上,鹿见岛诚一宣布说,他在东京大学的同事水上忍领导的小组已发现了一种临界温度高达80K的新超导体。[38]但这种超导体的成分并未公布。实际上,这就是他们独立于朱经武等人发现的在液氮温区之上的钇钡铜氧超导体。他们的论文于2月23日寄到了《日本应用物理》杂志,并于4月份才发表。[39]总的来说,除了北泽宏一在MRS会议上的宣布之外,日本科学家的工作大多是在日本国内宣布的,而且其论文又正式发表得较晚,这在一定程度上影响了外界对日本工作的了解。

在中国方面,由于1986年12月底在钡镧铜氧中发现了70K的超导迹象,赵忠贤等人主要集中精力于重复这一结果,尽管当时所里搞理论的人和一些年轻人提出了掺杂和替换元素的设想,但由于工作条件太差,烧样品的炉子不够,低温测量也困难,便拖延了一些时间。[40]大约到1987年1月底,赵忠贤等人开始怀疑杂质的问题。因为当时做有70K迹象的样品时所用的原料竟是从仓库中找来的1956年公私合营工厂生产的,含有较多杂质。而后来用较纯原料做出的样品,转变温度全在30K左右。于是他们坚持在多相材料中寻找,并替换其他成分。他们在与国内外同行的交流中也曾就这些想法交换了意见。当组里有人从《美国之音》中听到了朱经武在2月16日(美国时间)新闻会上宣布发现90K超导体的消息时,赵忠贤等人反而觉得减轻了压力,因为这证明他们正在做的工作是有道理的。当然,这里也有遗憾。[41]终于,2月19日,他们在钇钡铜氧中发现了起始温度高于100K,中点温度为92.8K的超导转变。与以前不同,这一次,他们迅速地在第二天就将论文写成并寄出,并办理申请专利。《科学通报》于2月21日收到论文,[42]但专利申请却没有成功,因国外已申请在先了。

中国科学家此时的另一项明智决定是,在2月24日召开了新闻会,正式公布了赵忠贤等人的成果和新超导体的成分。2月25日的《人民日报》头版刊登了这一消息。[43]这是首次对液氮温区超导体成分的正式公布。

大约与此同时,刊有朱经武等人论文的3月2日号的《物理评论快报》也提前在2月25日就为美国东海岸的许多实验室所得到。在此情况下,2月26日下午,朱经武在美国西海岸的加洲大学圣巴巴拉分校也宣布了新超导体的成分。[44]尽管如此,包括考虑到在《休斯顿纪事报》上刊载的非正式消息,在世界范围内,影响最大、流传最广的还是《人民日报》的报道。例如,正是在听到《人民日报》报道的消息后,美国贝尔通讯实验室的化学家特拉斯康(J-M.Tarascon)才想起自己早在1月3日就曾制备了5块钇钡铜氧样品而从未对之做超导测试,此时,只经几个小时的测试,便发现其中竟有两块是超导的!有关的论文被赶在2月27日(周五,美国的周末)前送往《物理评论快报》编辑部,虽然信使没能在下午5点关门前赶至,但他还是设法吸引了一位迟走的工作人员的注意,终于在论文上盖上了2月27日收到的印迹,从而创下的论文送交速度的一项新纪录。[45]

当然,在第一种液氮温区超导体发现的激励下,更多的科学家随后又陆续发现了许多其他的液氮温区超导体,超导临界转变温度不断得到提高,对高温超导体的基础研究和应用研究也不断深入,但限于篇篇幅,这就不在本文的讨论范围之内了。四、竞争中的几个问题

在如前所述的这段时间中,世界范围内探索高温超导体的竞争的激烈程度,是科学史中罕见的。这里不仅在意识上有对诺贝尔奖之类荣誉的竞争,更有潜在的巨大商业价值的诱惑,竞争名次和优先权的时间标度,甚至是以小时来计算的,而且已不是象通常那样按的日期先后,各种大众媒介亦成了重要的传播手段。同时,在此特殊时期的科研竞争中,也出现了一些较有争议、值得进行科学社会学家研究并且在科学史的叙述中所无法回避的问题。这里,择其重要者作简要讨论如下。

首先是两个在《科学》杂志上都曾有过讨论的问题:一涉及朱经武在递交论文中对符号使用,[46]另一涉及公众在荣誉上对工作参予者的承认。[47]

当钇钡铜氧液氮温区超导体刚刚被发现时,朱经武马上就与《物理评论快报》编辑部联系协商。为了防止泄密,他先是提出是否可不经评审而发表,在这一要求被否定后,又提出是否可在论文中用星号来代替关键的化学信息,到排字前再补上正确的公式,这一要求又被再次否定了。最后达成的协议是,由作者和编辑共同认可(而不是象通常那样对作者保密)的两位评审人来评审。当然,朱经武坚持在论文正式发表前,论文中的信息绝不能泄露出去。[48]论文由秘书打印好后,用快递分别向编辑部和评审人寄出,于6日便寄到收件人手中。四天之内,两篇论文就通过了评审并付排。除了再由朱经武保留一份之外,组中的其他人都没有看到论文。不过,这两篇论文中数十处代表元素钇的符号Y却被打印成了元素镱的符号Yb,表示组分的数字系数1也被打印成了4。但不出几日,果然有信息被泄露了出去,关于镱的传言四处传播。关于打印错误是怎样发现的,有不同版本的说法,但共同的是,直到2月18日论文马上就要付印前,朱经武才打电话给编辑部,说有打字错误并作了更正。

由多人论及的此事,可以分几个方面来讨论。首先,这是否真是一打字错误?按一位声称曾采访过阿斯伯恩的作者的说法,据吴茂昆的学生阿斯伯恩的回忆,在休斯顿大学确曾有一次由朱经武、吴茂昆和朱经武的几位学生参加的会议,讨论为防止泄密而在论文中采用“打字错误”的事。[49]在访谈中向朱经武问及此事时,朱经武的回答是:“我现在还是不想作评论。因为不管你怎么讲,人家都不相信你,人家想别的。我想以后大家会慢慢清楚的。”[50]其次,这一消息倒底是怎样泄露出去的?当论文在周四(2月4日)寄出后,周末传言就甚至已传到了欧洲!黑曾(R.Hazen)在其书中详细地分析了多种的可能性,在各个环节中,至少有25人可能读到论文,此外还有更多其他偶然泄密的可能,如编辑部的计算机登录系统防范也并不严密而有可能让他人通过计算机联网而得知论文题目等等。但事情的真相至今仍是一个难以确证的谜。第三,如果“打字错误”是有意设计的,那么这种做法从科研伦理规范上应如何评价?从常规上说,有意做假当然不对,但事实是信息确实被泄露了出去,不管是偶然的失误还是有意的设计,符号Yb确实保护了朱经武的利益。这可以说是向科学社会学家提出了一个两难的问题。正如一位IBM的研究人员所说的那样:“坦率地讲,如果我是朱经武的话,在发表之前我甚至不会将化合物写入论文。人就是人,象这样的结果必定是要泄露出去的。”[51]有趣的是,与此相反,在《休斯顿记事报》上泄露的真实成份倒没有成为传播广泛的传言。再则,虽然那些听信传言转向研究镱的人会心怀不满,除了浪费时间,纯镱氧化物的价格也不菲,但日后人们却发现,镱钡铜氧竟然也是液氮温区超导体,只是当时人们(包括朱经武)没有成功而已。

在笔者对北泽宏一作访谈时,北泽宏一提到他们在《人民日报》上读到赵忠贤等中国科学家发现液氮温区超导体,成分是镱钡铜氧,这一消息来源使得许多日本的研究者都去做镱钡铜氧。[52]为此,笔者专门再次查阅了载有这一报道的《人民日报》国内版和海外版,发现所印内容中讲的成分确系钇钡铜氧,而非镱钡铜氧。故这种说法和解释是不对的。本文前面提到的美国科学家根据《人民日报》的报道做成钇钡铜氧超导体的事例也证明了这一点。

如前所述,最初的液氮温区超导体是由朱经武的合作者、阿拉巴马大学吴茂昆小组制出的,但后来在传播媒介和公众舆论中,荣誉的光环却集中地罩在了朱经武身上。后来,对于吴茂昆小组工作的独立性和朱经武在其中的作用等,又出现了不同的说法。也有人为吴茂昆打抱不平。[53]但事实上朱经武本人的做法并无不当之处。在发表的关于常压下钇钡铜氧超导电性的论文中,他将吴茂昆小组的人员署名在休斯顿小组的人员之前,而自己则名列最后。至于公共舆论的问题,则可视为是科学社会学中“马太效应”的一个典型案例。其实,在这场竞争中,类似的问题不仅于此。在日本东京大学的研究中,最初制备钡镧铜氧超导体和以电阻法测出23K超导转变的,分别是两位本科生,但在发表的文章中却没有他们的署名。笔者就此问及北泽宏一时,他讲:只因为他们是本科生,如果他们是研究生的话,我们就会将他们署名了。

朱经武的合作者之一,参与了超导体结构测定的黑曾在他回忆这场竞争的书中,针对中国几次获得成果和宣布成果都是在朱经武获得成果后不久,数次暗示有人将秘密消息传到中国。他特意提到在2月16日休斯顿的新闻会上一位姓杜的中国外交官也来出席,并认为他可能会注意到《休斯顿纪事报》上的报道。黑曾在书中还提到,有证据表明在休斯顿大学物理系中有工业间谍存在。但在访谈中,朱经武则表示不愿谈及这个问题。

在笔者对赵忠贤的访谈中,赵忠贤谈到,在做钇钡铜氧的过程中,他们是在探索的工作中认识到象杂质和多相等的作用,从而独立地发现了钇钡铜氧超导体。“如果我们在开始的时候,在对外交往中,不是那么缺少经验,不是那么天真,如果我们的实验条件再稍稍好那么一点的话,那就会是由我们发现,而不仅仅是‘独立’发现液氮温区(1-2-3)超导体了,因为我们最早认识到缪勒的工作的意义,和杂质的作用。”[54]

最后,贝德诺兹和缪勒因其重要发现仅仅在一年后便获得了1987年度的诺贝尔物理奖。按照一种说法,其他人未能获奖是因其发现的宣布均在1987年1月31日的提名截止日期之后。[55]无论如何,评奖委员会的这种抉择毕竟免除了众多可能的争议。当然,对于未来高温超导体的研究者们来说,诺贝尔奖的大门仍敞开着。

[1]本工作得到了美国“美中学术交流委员会”(CommitteeonScholarlyCommunacationwithChina)的资助,使笔者得以在美国作为期半年的相关访问研究期间完成了本文的大部分工作,本工作亦得到了美国物理学会下属的物理学史中心(CenterforHistoryofPhysics,AIP)的部分资助。本文写作得到了LawrenceBadash教授的指导和王作跃博士的帮助。赵忠贤教授、田中昭二教授、北泽宏一教授和朱经武教授在百忙中接受了笔者的访谈。另有一位不知名的新加坡朋友热心寄赠了有关资料。在此作者特致谢意。

[2]如:P.F.Dahl,Superconductivity:ItsHistoricalRootsandDevelopmentfromMercurytotheCeramicOxides,AIP,1992,pp.294-303;又如:刘兵、章立源著,《超导物理学发展简史》,陕西科学技术出版社,1988年,pp.127-123.

[3]J.G.贝德诺兹,K.A.米勒,钙钛矿型氧化物--实现高温超导的新途径(诺贝尔物理学奖演讲,1987),高学贤译,《自然科学年鉴(1987)》,上海翻译出版公司,1990年,pp.4.1-4..17.

[4]按照Hazen的说法(R.M.Hazen,Superconductors:TheBreakthrough,Unwin,1988,p.xxvii),得此确切结果的日期为1986年1月27日。(由于各地时差及日期的不同,本文中所用日期均指事件发生地的日期。)

[5]J.G.BednorzandK.A.Müller,PossiblehighTcSuperconductivityintheBa-La-Cu-Osystem,Z.Phys.64B,(1987)189-193.

[6]B.Schechter,ThePathofNoResistance:TheRevolutioninSuperconductivity,SimonandSchuster,1989,P.83.

[7]J.G.Bednorz,etal,SusceptibilityMeasurementSupportHighTcSuperconductivityintheBa-La-Cu-Osystem,Europhys.Lett.,(1987)379-382.

[8]B.Schechter,ThePathofNoResistance:TheRevolutioninSuperconductivity,SimonandSchuster,1989,p.83.

[9]K.A.MüllerandJ.G.Bednorz,TheDiscoveryofaClassofHigh-TemperatureSuperconductors,Science,237(1987)1133-1139.

[10]1994年5月19日笔者对赵忠贤的访谈。

[11]赵忠贤1987年在第三次世界科学院物理学奖获奖仪式上的发言。

[12]1994年1月5日笔者对北泽宏一的访谈。

[13]K.Kitazawa,TheFirst5YearsoftheHighTemperatureSuperconductivity:CulturalDifferencesbetweentheUSandJapan,inJapanese/AmericanTechnologicalInnovation,ed.byW.D.Kingery,Elsevier,1991,pp.119-127.

[14]InterviewwithKoichiKitazawa,Supercurrents,March,1989,pp.13-29.

[15]1993年1月4日笔者对田中昭二的访谈。

[16]S.Uchida,etal,HighTcSuperconductivityofLa-Ba-CuOxides,JapaneseJournalofAppledPhysics,26(1987)L1-L2.

[17]K.Kitazawa,TheFirst5YearsoftheHighTemperatureSuperconductivity:CulturalDifferencesbetweentheUSandJapan,inJapanese/AmericanTechnologicalInnovation,ed.byW.D.Kingery,Elsevier,1991,pp.119-127.

[18]K.Kishio,etal,NewHighTemperatureSuperconductingOxides,(La1-xSrx)2CuO4-δand(La1-xCax)2CuO4-δ,ChemistryLetters,(1987),pp.429-432.

[19]R.M.Hazen,Superconductors:TheBreakthrough,Unwin,1988,p.19-23.

[20]1994年3月15日笔者对朱经武的电话访谈。

[21]1994年1月5日笔者对北泽宏一的访谈。

[22]1993年1月4日笔者对田中昭二的访谈。

[23]C.W.Chu,etal,EvidenceforSuperconductivityabove40KintheLa-Ba-Cu-OCompoundSystem,Phys.Rev.Lett.,58(1987)405-407.

[24]R.M.Hazen,Superconductors:TheBreakthrough,Unwin,1988,pp.43-44.

[25]C.W.Chu,etal,Superconductivityat52.5KintheLanthanum-Barium-Copper-Oxidesystem,Science,235(1987)567-569.

[26]R.J.Cava,etal,BulkSuperconductivityat36KinLa1.8Sr0.2CuO4,Phys.Rev.Lett.,58(1987)408-410.

[27]R.M.Hazen,Superconductors:TheBreakthrough,Unwin,1988,p.19-23.

[28]W.Sullivan,2GroupsReportaBreakthroughinFieldofElectricalConductivity,NewYorkTimes,Dec.31,1986.

[29]1994年5月19日笔者对赵忠贤的访谈。

[30]赵忠贤等,Sr(Ba)-La-Cu氧化物的高临界温度超导电性,《科学通报》,32(1987)177-179.

[31]张继民等,我发现迄今世界转变温度最高超导体,《人民日报》,1986年12月26日。

[32]1994年3月15日笔者对朱经武的电话访谈。

[33]R.Pool,SuperconductorCreditsBypassAlabama,Science,241(1988)655-657.

[34]B.Schechter,ThePathofNoResistance:TheRevolutioninSuperconductivity,SimonandSchuster,1989;p.83.p.92-93.B.Schechter,ThePathofNoResistance:TheRevolutioninSuperconductivity,SimonandSchuster,1989;pp..92-93.

[35]M.K.Wu,etal,Superconductivityat93KinaNewMixed-PhaseY-Ba-Cu-OCompoundSystematAmbientPressure,Phys.Rev.Lett.,58(1987)908-910;P.H.Hor,etal,High-PressureStudyoftheNewY-Ba-Cu-OSuperconductingCompoundSystem,Phys.Rev.Lett.,58(1987)911-912.

[36]R.M.Hazen,Superconductors:TheBreakthrough,Unwin,1988,P.70.

[37]C.Byars,DiscoveryMayEarnBillions,NobelforUH,HoustonChronicle,Feb.16,1987.

[38]S.Tanaka,ResearchonHigh-TcSuperconductivityinJapan,PhysicsToday,December,(1987),53-57.

[39]S.Kikami,etal,HighTransitionTemperatureSuperconductor:Y-Ba-CuOxide,JapaneseJournalofAppliedPhysics,26(1987)L314-L315.

[40]1994年5月21日赵忠贤给笔者的信。

[41]1994年9月14日笔者对赵忠贤的访谈。

[42]赵忠贤等,Ba-Y-Cu氧化物液氮温区的超导电性,《科学通报》,32(1987)412-414.

[43]我国超导体研究又获重大突破,发现绝对温度百度以上超导体,《人民日报》,1987年2月25日。

[44]R.M.Hazen,Superconductors:TheBreakthrough,Unwin,1988,p.19-23.P.73.

[45]R.M.Hazen,Superconductors:TheBreakthrough,Unwin,1988,p.19-23.P.73.

[46]G.Kolata,YborNotYb?ThatIstheQuestion,Science,236(1987)663-664.

[47]R.Pool,SuperconductorCreditsBypassAlabama,Science,241(1988)655-657.

[48]B.Schechter,ThePathofNoResistance:TheRevolutioninSuperconductivity,SimonandSchuster,1989;P.98.

[49]B.Schechter,ThePathofNoResistance:TheRevolutioninSuperconductivity,SimonandSchuster,1989;P.98.

[50]1994年3月15日笔者对朱经武的电话访谈。

[51]G.Kolata,YborNotYb?ThatIstheQuestion,Science,236(1987)663-664.

[52]1994年1月5日笔者对北泽宏一的访谈。

[53]R.Pool,SuperconductorCreditsBypassAlabama,Science,241(1988)655-657.

工业测量论文范文篇5

关键词:计算机应用;实验系统;设计;液位系统;控制算法;过程控制;实验平台

1研制液位过程控制综合实验系统的背景

最近几年,科教仪器受到了高等院校的重视,硕士论文许多教学实验设备都是由许多公司、企业和高等学校共同来完成的,由学校提供教学实验设备的想法和技术,由企业来实现。作为学校方既得到实验设备,更重要的是在生产过程中,教师通过这个途径来实现自己的设计并能在生产实践中不断总结改进,及时反馈给企业;而企业则获得了高校的技术支持并获取了经济效益,这显然是一个很好的思路,可达到双赢的目的。

液位不仅是工业过程中的常见参数,且便于直接观察、容易测量,过程时间常数小。许多科教公司生产了不少液位过程控制系统,这些液位过程控制系统生产的目的是基于本科学生的实验教学,大都采用的一阶和二阶对象,提供了许多种控制手段,但是可扩展性不强,不利于更高层次科研开发的需要,而且售价高昂。因此,笔者考虑设计了如下的水箱系统,组建计算机液位过程控制系统。

2液位过程控制系统的基本组成

液位系统的工作介质是水,其基本组成如图1所示。图1中箭头表示水流方向。运行前,操作手动阀构成一定特性的被控过程,再接入调节器即可构成闭环系统。系统测量容器液位和管道压力的变送器,送给计算机的数据采集卡,并通过相应的控制算法输出控制信号给电动调节阀和变频器,来改变输入流量的大小,以实现对液位、压力等参数的控制。

3硬件电路设计

硬件部分主要有水泵、数据采集部分、变频器和调节阀组成。

3.1PCI-1710数据采集控制卡

数据采集部分采用研华的PCI—1710数据采集控制卡。PCI—1710是一款PCI总线的多功能数据采集卡。先进的电路设计使其具有更高的质量和功能。这其中包含最常用的测量和控制功能:12位A/D转换、D/A转换、数字量输入、数字量输出及计数器/定时器功能,具有16路单端或8路差分或组合模拟量输入和2路模拟量输出通道。

3.2DLL技术

由于本系统采用组态王的工控软件和VisualBasic6.0编程软件,医学论文但VB本身并不支持对硬件端口的操作。PCI—1710的附带软件中包含了多种操作系统下的驱动程序,并可在VB和VC++、BorlandC++、Delphi等多种开发软件环境下使用,其中包含有一系列能对硬件设备进行底层I/O操作的函数。从VB调用DLL函数时,先在全局模块或窗体的说明部分,用Declare声明所要使用的DLL函数;然后,像使用VB自己的函数一样调用这些函数。进行动态链接库调用前,必须安装研华AdvantechDriverforWIN95/NT/XP程序,程序安装结束后才会添加其相关的DLL库到系统的Windows安装目录下的System子目录中(如Advapi32.d11库等)。为方便用户,研华开发商制作了“Driver.bas”文件,其中声明了有关DLL函数及相应的结构,只需把“Driver.bas”导入VB工程的模块中,用户就可省去声明DLL函数的麻烦。

3.3注意事项

使用中,PCI—1710采集卡的信号线要尽可能远离电源线、发电机和具有电磁干扰的场所,也要远离视频监视系统,因为它会对数据采集系统产生很大的影响。在现场试验中,如果信号线和电源线必须并行(比如在同一个电缆沟里),则两者之间必须保持适当的安全距离,同时最好采用屏蔽电缆,以确保信号能够安全准确地传输。采集卡的每个通道的模拟量采集都有一个输入电压范围,超过了这一范围会造成采集卡A/D转换部分的烧毁。所以在采集模拟信号时,要保证被采集的信号在设定的量程范围内。

4软件设计

软件总体结构,如图2所示。

利用工控组态软件来实现控制系统示意图和动态显示,形成实验数据报表;利用VB编写数据采集程序获取系统的液位和压力等参数;利用matlab软件实现参数辨识、控制算法的编写。

5控制算法设计

本系统提供一个验证和比较各种控制算法的实验平台,控制算法的修改和参数摄制的变化均不影响其他的模块,这样可以为控制算法的验证提供一个通用的平台。选控制对象为单回路,出水阀门开度保持不变,采用PID控制算法对其进行控制达到了很好的效果,响应曲线如图3所示。

6结束语

从目前实验效果上看,基本实现了设计的目标,对于单容对象的控制取得了较好的控制效果,职称论文控制算法也只是PID控制算法。但是,一个具有一定的通用性和扩展性的控制算法的实验验证平台基本建成。今后,对于具有耦合的多输入、多输出系统可以研制更好的控制算法,能够满足更高层次教学科研的要求。

参考文献:

[1]邵惠鹤.工业过程高级控制[M].上海:上海交通大学出版社,1997.

[2]谢剑英,贾青.微型计算机控制技术(第3版)[M].北京:国防工业出版社,2001.

[3]付家才.工业控制实践技术[M].北京:化学工业出版社,2003.

[4]马明建,周长城.数据采集与处理技术[M].西安:西安交通大学出版社,2003.

工业测量论文范文篇6

*年工作总结

一、积极组织国内外计量学术交流研讨活动

(一)组织海峡两岸计量学术交流活动

1、海峡两岸流量计量与质量分析研讨会于*年2月19日-22日在台湾成功大学召开,来自海峡两岸的60多名专家学者参加了这次专题研讨会。这次研讨会由计量测试学会和计量工程学会共同主办;由成功大学承办;支持单位有计量科学研究院、计量学院、石油天然气集团公团、工业研究院量测技术发展中心等。会议24篇。另外,还组织参观了量测技术发展中心和成功大学。

2、第七届海峡两岸计量与质量学术研讨会于*年9月26-29日在杭州成功举办。大会由计量测试学会主办、中国计量学院承办、计量工程学会协办。参加这次研讨会的嘉宾有:质检总局计量司韩毅先生、台湾标准检验局陈介山先生、台湾量测中心主任、计量工程学会理事长段家瑞先生、中国计量学院副校长蒋家新先生、工程院院士张钟华先生、浙江省质量技术监督局副巡视员杨援宁先生、计量工程学会秘书长郑森皓先生等。来自海峡两岸的90多位专家、学者参加了这次研讨会。质检总局计量司司长韩毅先生、计量工程学会理事长段家瑞先生、中国计量学院副校长蒋家新先生等分别在大会上致辞;计量测试学会秘书长王顺安先生致辞,向来自海峡两岸参加这次研讨会的各位嘉宾表示热烈的欢迎。开幕式后,著名专家张钟华院士做了题为“21世纪计量科学展望”的主题报告,台湾量测中心主任段家瑞博士做了题为“台湾计量发展与展望”的主题报告。

大会安排论文作者分为两组,在大会上共37篇。大会出版了《第七届海峡两岸计量与质量学术研讨会论文集》,共收录论文99篇,内容包括:计量技术、标准化与实验室认可、不确定度评定、计量管理、测试技术、生物与医学计量等。

这次海峡两岸计量交流活动期间,质检总局有关部门与台湾标准检验局有关人员进行了座谈,交流沟通了有关信息。台湾代表团还参观了中国计量科学研究院和平里园区和昌平基地、上海市计量测试技术研究院,参观了中达电子有限公司(台资企业)。部分台湾代表拜访了CNAS、CQC、中国标准化研究院、浙江省计量科学研究院、杭州市质量技术监督检测院。台湾代表在返回后发来邮件,对这次研讨会的大陆之行的安排表示很满意,表示在很多方面都有所收获。

至此,海峡两岸计量与质量学术研讨会已经举办了7届,都取得了圆满成功。召开海峡两岸计量与质量学术研讨会,海峡两岸的计量工作者欢聚一堂,共同研讨计量工作的发展与改革,寻求计量测试领域的合作意向,推动了海峡两岸计量管理、计量技术的交流与合作以及信息的沟通,促进了海峡两岸的经济贸易和技术交流,为保障贸易的量值准确共同搭建了一个很好的平台,同时也增进了海峡两岸计量工作者、两岸人民之间的交流和友谊。

计量是重要的基础工作,在保证产品质量和食品安全方面,在节能减排方面,计量检测也发挥了重要作用。尤其是化学计量和标准物质的应用,这是质量检测数据准可靠的保证。在计量检测、仪器制造方面,美国、日本等发达国家,具有很多领先优势。目前中国大陆仍然需要进口大量先进的计量检测仪器设备,因此,加强海峡两岸计量交流与合作具有重要意义。

学会是社会团体,是联系政府和广大企业、技术机构、科技工作者的桥梁。代表们希望今后海峡两岸计量界不断改进合作方式,举办多种形式的计量交流活动,为两岸经梅⒄购图际踅涣鞫嘧龉毕住4砻钦娉系刈T福诤O苛桨都屏垦Щ岬呐ο拢谏缁岣鹘绲拇罅χС窒拢诤O苛桨都屏拷绱钇鹨蛔牧楣低ǖ那帕海鼋桨陡嗟睦斫夂凸匕灰巳硕枷壮鲆环莅O苛桨毒突岣雍托场⒏用篮谩U獯位嵋榈玫胶O苛桨队泄馗鞣降拇罅χС郑绕涫堑玫焦抑始熳芫旨屏克尽⒐仕镜炔棵诺拇罅χС趾桶镏4蠡崛〉迷猜晒Γ歉鞣矫婀餐Φ慕峁?lt;BR>3、*年8月28日,学会组织召开了编写海峡两岸计量名词术语研讨会。

(二)组织和参加国际计量交流活动

1、第5次中日韩计量研讨会于*年4月23-25日在日本东京召开,中日韩计量工作者欢聚一堂,共同研讨计量工作的发展与改革,寻求计量测试领域的合作意向。日本计量学会、日本计量院、计量器具制造企业近300名代表参加了研讨会。会议规模是前所未有的。在这次研讨会上,中日韩三方分别提出两个报告。中国的报告是:中国计量法的修订动向;中国计量基准标准体系建设概况;报告人员回答了与会代表提出的问题。

会议期间,日本有10多家企业的代表通过日本计量振兴协会向中国代表团了解中国开展测量管理体系认证的情况,中方用近1小时回答了他们提出的10多个问题。这说明了在国际上企业和社会各界对计量工作的重视,他们对学习推广国际标准ISO10012《测量管理体系》是很有兴趣的。学习推广国际标准ISO10012《测量管理体系----测量过程和测量设备的要求》,已经成为一种国际潮流。

这次会议的主办方----日本计量机器工业联合会(JMIF)于*年4月24-26日在日本东京国际会展中心举办了第23届国际计量计测展览会。该展览会每两年举办一次。本次展览会参展商达100多家。中国代表团参加了展览会开幕式。

召开中日韩计量研讨会,推动了中日韩之间计量管理、计量技术的交流与合作以及信息的沟通,促进了中日韩三方及国际贸易往来,为确保贸易的量值准确共同搭建了一个很好的平台,同时也增进了中日韩计量工作者之间的友谊。

经中日韩三方计量学会初步协商,第6次中日韩计量研讨会将于2009年6月在中国昆明举办。中方建议,研讨会的内容除了三国介绍计量工作的最新进展以外,举办“远程校准e-trace技术及发展展望”技术讲座,邀请日、韩计量院分别有1-2位专家讲解介绍。我们希望今后中日韩之间不断改进合作方式,举办多种形式的计量交流活动。

*年4月27-30日中国代表团访问了马来西亚,与马来西亚贸易部计量部门、马来西亚计量院、马来西亚计量学会的人员进行了座谈和交流,参观了马来西亚计量院,增进了相互了解和友谊,为今后中马之间的计量合作与交流创造了条件。

2、第51届国际测量技术联合会(IMEKO)总理事会于*年9月8日-10日在匈牙利布达佩斯召开,中国计量测试学会王顺安秘书长(IMEK0总理事会委员)等3人参加了这次会议。

会议主要内容:听取了IMEKO主席、IMEKO工作委员会秘书长做2007年工作报告、IMEKO2007年财务报告、咨询委员会和技术顾问委员会工作报告,对一些法律条款进行讨论修改;听取了澳大利亚计量院等申请加入IMEKO的报告;听取了葡萄牙申办第IMEKO世界大会的报告,同意2009年9月在葡萄牙召开第IMEKO世界大会;听取了韩国计量院申办2012年第20届IMEKO世界大会的报告,同意韩国计量院承办2012年第20届IMEKO世界大会(计划在韩国釜山举办)。会议决定,第52届国际测量技术联合会(IMEKO)总理事会将于2009年9月在葡萄牙里斯本召开。

这次会议期间,还隆重举办了IMEKO成立50周年纪念活动。参加这次会议,对了解当前国际计量领域的发展方向,研讨计量科学的最新进展,加强国际计量交流与合作具有积极意义。

近年来,中国计量科技人员积极参加IMEKO的学术交流活动,也取得了积极成果。中国计量学院光电学院金尚忠院长是TC2(PhotonicMeasurements,光学测量)的技术委员,参加了*年8月在捷克召开的TC2会议。会前经与中国计量测试学会协商,提出由中国计量测试学会、中国计量学院在杭州承办2010年第TC2会议。这一提议初步得到大会同意。

在这次大会上,有几位中国专家,如张金涛博士(中国计量科学研究院)、戴景民教授(哈工大自动检测与过程控制系统研究所)作为温度湿度计量技术委员会(TC12)的技术委员的提议,王军博士(中国计量科学研究院)作为化学计量技术委员会(TC24)的技术委员的提议,获得大会通过。

在这会大会上,公布了伦敦城市大学高级研究员L.Finkelstein教授(IMEKO前副主席)的文章:加强技术开发,深化认识,融入“地球村”,重点回顾总结了国际测量技术联合会(IMEKO)成立50年以来的工作成就。

(三)在国内举办学术会议

1、学会承办APLMF杭州食品农产品计量与质量安全培训班会务工作。*年6月2日-6日,亚太经济合作组织(APEC)和亚太法制计量论坛(APLMF)在中国杭州联合举办了第二届食品、农产品计量和产品安全国际研讨会。这次研讨会共有来自中国、日本、澳大利亚、新西兰、泰国、菲律宾、印度尼西亚、越南、巴布亚新几内亚、墨西哥、中国香港、蒙古、朝鲜人民民主共和国等13个APLMF成员经济体的72名专家和代表参加。

6月2日-3日首先举行了由APLMF计量控制体系工作组组织的小型工作组会议。受邀专家分别就制定亚太区域内各经济体法制计量基础建设、测量保证、有证标准物质(CRM)的制备和使用等内容的APLMF导则文件进行了认真的研讨。这些导则文件的起草将有助于进一步明晰APLMF框架内的法制计量工作方向和重点。

在随后6月3日-6日举行的食品、农产品计量和产品质量安全计量研讨会上,各经济体专家和代表围绕有关食品安全和健康测量、农产品质量检测的计量基础建设、CRM的制备和使用以及其他非农产品的质量安全方面的法制计量问题等方面做了精彩的报告,并进行了热烈的讨论,取得了预期的丰硕成果。

会议期间,与会专家和代表还参观了杭州市质量技术监督检测院的国家水产品和加工食品质量监督检验中心。杭州市质量技术监督检测院蒋关明院长向各经济体代表介绍了该中心的现状,并回答了专家和代表的提问。各经济体专家和代表对该中心的检测实验设备等计量基础设施建设给与了高度评价。

通过这次研讨会,来自各经济体的专家和代表一致认为,各经济体法制计量基础设施的发展和完善对食品安全和农产品质量正起着越来越重要的基础支撑作用;同时,它也为实现无技术壁垒的国际公平贸易,提高亚太各经济体在贸易方面的国际竞争力起到重要的推动作用。这次研讨会为各经济体法制计量工作者提供了很好的交流平台,为促进亚太地区各经济体,尤其是发展中经济体成员在食品和农产品安全等方面法制计量的基础建设和发展起到了积极的促进作用。

2、学会支持第五届国际仪器科学与技术学术研讨会在沈阳成功举办。由国际测量与仪器委员会、中国国家自然科学基金会、中国计量测试学会联合支持,哈尔滨工业大学和国际测量与仪器委员会主办的第五届国际仪器科学与技术学术研讨会9月16-17日在沈阳成功举办。本次会议共收到论文450余篇,论文集收录186篇。来自中、美、德、英、俄、意、波、日、韩等国家和地区的170余位专家学者和研究生参加了会议。

中国计量测试学会副理事长、计量仪器专业委员会主任委员、会议主席兼程序委员会主席、哈尔滨工业大学超精密光电仪器工程研究所所长谭久彬教授主持会议。会议邀请美国普林斯顿大学、德国联邦物理技术研究院、英国牛津大学等高校和科研单位的7位国际著名学者作了大会主题报告。内容涉及仪器科学理论与方法、仪器与系统、先进光学测量技术、生物医学光学与仪器、激光测量技术与仪器等前沿方向和仪器学科领域重大热点问题。本次会议共组织了16个分会。

国际仪器科学与技术学术研讨会由谭久彬教授提议,并由国际测量与仪器委员会、中国计量测试学会和哈尔滨工业大学联合创办,秘书处设在哈尔滨工业大学超精密光电仪器工程研究所。目前,该系列学术会议已成为国际上该学科领域有重要影响的大型系列学术会议之一。

3、10月20日-23日TEMPBEIJING*国际温度与热物性测量会议在北京召开,会议由中国计量科学研究院主办,中国计量测试学会协办。来自世界各地的知名学者专家约120名参加了会议,会议为从事温度计量和相关研究及热物性测量研究的专家、学者、技术人员提供一个难得的交流平台与学习机会,来自世界各地的知名专家学者与大家一起分享了他们在温度计量和热物性测量领域的基础理论、实验研究、应用技术等方面最新的研究成果。国际计量局前任主席、现名誉主席Dr.Quinn及国际计量局温度咨询委员会(CCT)多个工作组主席都将应邀出席本次会议,并做特邀报告。会议还出版了论文集,收录论文85篇。

4、*年9月16-19日,在江苏南京召开了“*年全国流量计量学术交流会”,本次会议是就当前国内在流量计量研究方面取得的成就进行学术交流。中国计量测试学会宣湘副理事长、计量院吴方迪副院长出席了会议。参加本次会议的正式代表共计172人,包括流量计量专业委员会委员、各省市计量院流量计量部门的技术骨干、流量相关企业的代表以及从事流量计量工作的5位台湾专家。

本次会议共收集论文近百篇,其中会上宣读26篇,并特别针对流量计量检测技术、天然气流量计量、大口径水流量计量以及新型流量计计量性能的研究动态和研究成果进行交流探讨,台湾学者也带来了多篇学术论文。大会组织与会代表参观了我国目前最大的天然气流量计量站----中国石油西气东输管道公司南京计量测试中心,该中心采用的国际先进天然气计量技术与设备给与会代表留下深刻印象。同期召开流量专业委员会年会和各省级计量机构流量发展研讨会,会议以西气东输、南水北调等国家重点工程及节能减排等国家目标为重点,讨论了流量计量服务社会、服务国家目标的发展战略和努力方向。

5、*年11月9日-12日总局计量司在北京举办R76国际建议研讨班,中国计量测试学会承办了会务工作。

二、全力支持“中启计量体系认证中心”帮助企业建立测量管理体系

学会下属的“中启计量体系认证中心”统一实施全国的测量管理体系认证工作,同时“中启”作为培训机构,承担全国测量管理体系审核员培训工作。

1、认证审定工作

截止到*年10月底审定AAA认证企业665家,AA认证企业266家,A认证企业54家。通过审核分中心报送的认证报告,发现各个分中心的审核员水平不一,编写的认证报告水准也不同,今后要对分中心的审核员进行规范管理。

2、培训工作

①内审员培训:为了更好地宣贯ISO10012标准和GB17167-2006标准,使企业对测量管理体系和能源计量更加了解以及帮助企业运行与应用测量管理体系和管理手册,编写程序文件,对没有成立分中心的省份,举办了测量管理体系、能源计量认证内部审核员培训班,培训内审员331人,能源计量347人,分中心培训内审员913人;*年总计培训内审员1244人,能源计量521人。

②外审员培训:由总部直接培训外审员并发证,对分中心的外审员进行培训,现在正在陆续培训中,计划到2009年上半年外审员全部培训完毕。

③检测和校准数据控制的培训

为了帮助从事检测校准工作的计量技术和管理人员掌握统计过程中控制的原理,掌握测量系统分析的方法和使用过程,获得“预防优先检测”的概念,避免浪费,对产生“数据”的全过程规定监控环节,组织举办了“检测和校准数据控制”培训班,以提高检测、校准的质量,满足计量技术和管理人员的需求,在西安、北京、上海、深圳、黄山等地共组织培训5批365人。

3、认证工作年会与技术交流

①为了让各分中心对认证工作更加规范管理,总部在西安市召开了*年度认证工作会,对认证工作的审核要求、管理办法和有关政策进行统一认识,统一思想,通报了各分支机构的认证工作进展情况,同时在年会上请部分分中心介绍了先进经验,找出了不足。

②为了让企业更加了解测量管理体系工作,保障企业生产过程的有效控制,保证产品质量的稳定性,提高企业经济效益,降低生产成本和环境污染治理,做好节能减排工作,在西安市组织120多家企业进行了技术交流,组织了两个专题讲座,满足了企业需求,让企业加深了对测量管理体系的了解。

4、开发了“测量管理信息系统”软件

为了更好地推广ISO10012国际标准,组织专家通过一年多的时间,开发了“测量管理信息系统”软件。该软件的主要目标是帮助企业在组织生产过程中,全面贯彻ISO10012国际标准和国家相关的计量法律法规,认真执行对管理体系、测量过程和测量设备计量确认的组织、策划、计划、决策和控制工作,为企业的管理提供准确可靠运行报表、报告和记录,从而提高企业管理能力,满足顾客要求。

该软件的主要特点是专业的自定义软件管理工具,用户可任意定义包括菜单、操作窗体、报表、卡片、各种统计公式、各种查询及排序的设置、口令及权限管理等,从而可以让用户充分利用电脑,去实现测量管理工作,并使测量管理水平提升到一个新的台阶。

该软件的主要内容包括11个子系统和4个专用软件,测量管理信息系统包括了管理体系文件、计量要求识别、测量过程管理、测量设备管理、不确定度评定、测量过程控制、能源计量管理、人力资源管理、外部供方管理、体系分析改进和参考资源汇编等11个子系统,以及测量过程管理、测量设备管理、测量不确定度计算和测量控制图等4个专用软件。

三、继续加强对质量技术监督行业职业技能鉴定工作的管理

1、建立质量技术监督行业职业资格证书上网查寻系统;开展质量技术监督行业技师培训鉴定工作5期200人;

2、组织职业技能鉴定考评人员培训考核工作2期165人;

3、审查职业技能鉴定教材3本,即:容量计量、流量计量、贵金属首饰钻石宝玉石检验;

4、开展职业技能鉴定检查工作,并配合总局人事司清理职业资格工作;

5、做好指导中心日常职业技能鉴定协调工作,发放证书突破1.5万本。

四、承担计量技术法规审查工作

受总局计量司委托,学术负责全国计量技术法规的审查工作。在计量技术法规审查工作中,主动与审查专家、技术委员成员及计量司技术法规负责人及时进行交流沟通,听取大家的意见,保证了工作质量和公正性,确保规程审查保值保量顺利进行,及时上报结果。截止到12月底,*年度审查部共接收各种计量技术法规草案64项,审查完毕并上报国家质检总局计量司68项(其中*年52项,2007年16项)。

五、做好全国标准物质管理委员会办公室的工作

1、*年全国标准物质管理委员会办公室在国家质检总局计量司的支持下,根据《关于委托中国计量测试学会管理标准物质的通知》,认真贯彻实施《行政许可法》,切实履行依法行政,加强对标准物质行政许可各环节的有效监督,规范和理顺标准物质的受理申请、技术审查、行政批准、证后监管工作。

2、全国标准物质管理委员会办公室在国家质检总局计量司的领导下和支持下,开展了标准物质的审核报批、复查换证工作。

①*年度报请国家质检总局审批标准物质制造计量器具许可证,截止到12月底已批准的标准物质:一级标准物质65种;二级标准物质948种。

②*年标准物质到期换发许可证:审查一级标准物质303种,批准235种进行了复查换证;审查二级标准物质424种,批准382种进行了复查换证。

③截止*年12月底,我国共有国家一级标准物质1466种;国家二级标准物质3769种。

3、编辑《标准物质应用指南》

*年度标准物质办公室组织有关人员编写了《标准物质应用指南》一书,该书对我国批准的一、二级标准物质13类进行编辑,内容包括:每一种标准物质的证书编号、研制单位、应用领域、用途、包装、保存、元素成分、分子成份、物理技术特征、工程特征、实际使用操作方法、指导价格、联系方式,同时包括标准物质法律法规、管理办法、技术规范,并介绍了标准物质分类、分级、溯源体系、用途及在质量控制过程中的作用、定值数据的统计处理、分析方法和选择等应用技术,使全国各行业通过该书对标准物质有了进一步的了解。

4、组建国家标准物质技术委员会

*年初经国家质检总局计量司批准,组建了国家标准物质技术委员会,制定了工作规则,使得我国标准物质评审、考核工作更加完善,同时建立了技术管理专家队伍。

5、组织培训和交流

*年度根据标准物质领域的需要,在北京、上海、黄山、深圳等地,举办了多次业务培训和交流,共计培训390人,并组织有关专家编写标准物质培训教材,该教材正在编写中。

6、召开了标准物质的评审会

截止到*年12月底,共组织安排了二次一级标准物质终审会,一次一级标准物质初审会,多次二级标准物质审查会。评审情况已经上报给国家质检总局计量司。

六、继续做好《计量学报》出版发行工作

*年,学会主办的《计量学报》共刊登论文113篇,与几年前全年数平均50多篇相比,增加一倍以上。*年的论文中,论述基标准的研制或改进的有17篇,比去年增加5篇,其余均属与国民经济密切相关的精密测试和工业测量方面的文章。全年收到稿件290余篇,比去年增加50篇,稿源仍十分充足。全年退稿率在60%以上,反映了我们的“学术门槛”仍很高,保证了较高的学术质量。

为了减少稿件的积压,尽可能多地发表一些好文章,我们一方面坚持支持下属各专业委员会工作的精神,协助几何量、温度专业委员会的学术会议,出版了会议论文集(增刊),深受这些专业委员会的好评。另一方面,积极申请、筹办双月刊,经北京新闻出版局批准,已于今年下半年开始,编辑出版双月刊。《学报》第5期为流量专业委员会学术会议评选出的优秀论文出版了专集。

为了促进计量科学事业的发展,我们的选材已不仅仅局限在原来的所谓“十大计量”,例如,*年在《计量学报》上发表了食品和环境检测的论文,如:“基于主成分分析改进腊肠包装净含量测控技术”、“室内空气中甲醛快速检测的研究”等。

由于*年下半年《学报》由季刊变更为双月刊,新来的编辑人员还需要一定时间的学习过程。面对这些困难,大家加班加点尽力工作,保证了《学报》在学术方面的高质量及按时出版。编辑部在培养新人方面采取了速成办法,以老带新,老同志把多年来积累的工作经验毫无保留的传授给新同志。派新职工参加了新闻出版局组织的编辑培训班,使其在编辑业务上进步很快。

《计量学报》所刊登的论文今年仍保持被美国工程索引《Ei》、中国核心期刊(遴选)数据库、中国期刊全文数据库等国内外14种知名数据库或检索性期刊收录,仍保持具有较高的学术水平,在我国科技期刊中具有一定的地位和影响力。

*年《计量学报》的平均发行量为2000册/期。*年《计量学报》编辑部坚持正确的办刊方针,报道我国计量和精密测试科学技术的最新研究成果和进展。《计量学报》变更为双月刊后,更加有利于及时报道国内外计量科学技术研究的最新成果。

七、组织会员活动,努力为会员做好服务

1、*年全年将出版《会讯》6期,现已出版5期,第六期正在编辑中。共刊发文章约44篇。其中法律法规10篇;科技信息26篇;为100家团体会员单位刊载、宣传、介绍新产品、新技术和新成果;总计约40万字左右。

2、*年完成向国内和港澳会员及团体会员单位发送《中国计量》、《计量学报》、《会讯》和《标准物质简讯》等刊物和资料近2.5万份;协助高级会员及会员单位在各类刊物上发表学术文章8篇;为团体会员单位提供国家最新的新标准10个。

3、*年,学会会员团体部召开了“庆祝5.20世界计量日学术研讨会”、“第六届组织工作委员会成立大会”和“计量测试技术研发与推广研讨会”。

4、“第六届全国会员代表大会及理事会换届会议”的筹备工作还在继续进行中,等待上级行政主管部门的人事安排批复。

八、其他工作

1、学会编辑出版了《中国计量测试年鉴(2007)》,全面记录了学会在上年度的工作情况,反映了我国计量测试领域的建设和发展,同时也反映了国家质检系统计量法规体系的最新动向。

2、学会建立了中国计量测试学会网、全国标准物质管理委员会网和中启计量体系认证中心网3个网站。*年网站的内容及时更新,不断完善,基本实现了网上申请和信息公开,扩大了学会、全国标准物质管理委员会和中启计量体系认证中心的影响,方便了各单位申请办理标准物质许可证和测量管理体系认证工作的开展。

3、*年南方冰雪、纹川大地震牵动着世人的心,也牵动着学会全体工作人员的心。我们积极响应国家的号召,为灾区人们积极捐款,奉献爱心。四川发生8.0级大地震时,学会部分会员在成都会议结束后未及时离开,积极参加了抗震救灾。学会秘书处同志为灾区捐款2万6千多元;向灾区捐献了10床新被子。

九、完善财务管理及财务档案

1、学会的经费来源主要是由上级拨款项目费和自身创收两部分组成。学会财务承担了大量会计、税务和统计工作,除了负责本单位整体财务工作的同时,还代管专业委员会账户20多个,代管2个独立核算单位的账目。

2、按时完成了各类报表。

3、负责中启计量体系认证中心的一整套财务工作,特别是今年中启计量体系认证中心的分支机构的财务报表也要汇总到总部,大大增加了工作量,常常加班加点工作,及时上报各种报表;

4、学会财务和中启计量体系认证中心上年度的财务工作通过了总局委派的会计师事务所审计并出具了审计报告,符合会计各项制度,没有违规违法现象。

十、加强党风廉政建设

学会按党中央、中纪委和国家质检总局监察局、直属机关党委的要求,组织干部职工认真学习党章、学书记的重要讲话。在廉政建设方面,学会的党员领导干部能够廉洁自律,严格遵守国家的有关规定,自觉抵御拜金主义和享乐主义,克已奉公,清正廉洁,树立良好的思想作风和工作作风,正确处理干群关系,共建和谐学会。

2009年工作计划

一、工作思路

1、学会要为建设创新型国家和建设和谐社会贡献力量

党的十七大和十七届三中全会提出的各项任务,进一步开辟了中国特色社会主义道路,形成了中国特色社会主义理论体系,为深入贯彻科学发展观,继续解放思想,坚持改革开放,促进社会和谐,建设创新型国家,指明了全国各族人民共同奔小康的目标。中国计量测试学会要按照国家质检总局、中国科协的安排部署,组织全体职工认真学习十七大和十七届三中全会的文件;结合学会工作实际,学习好、贯彻好、落实好十七大和十七届三中全会的精神。

中国计量测试学会属于公益性的科技社团,是一个人才荟萃的高智力团体,是国家发展科学技术事业的重要力量。目前全国各部门、各地方都在落实科学发展观,实施科教兴国战略,提高国家整体创新能力。这也是中国计量测试学会参与国家科学技术发展的良好切入点。学会以及所属的专业委员会要利用多种形式和渠道,宣传推广计量测试新技术和新仪器,把计量新技术传播和运用到经济领域和生产领域中去;要抓住机遇,充分发挥学会作为学术交流主渠道、科学技术普及主力军的作用,为推动国家创新体系的形成和建设和谐社会贡献力量。

2、学会要增强开拓进取精神,加大改革力度

学会要认真学习贯彻“国务院办公厅关于加快推进行业协会商会改革和发展的若干意见”(国办发〔2007〕36号),在提供政策咨询、维护会员合法权益等方面发挥重要作用,积极拓展学会的职能,充分发挥桥梁和纽带作用。学会要努力适应新形势的要求,改进工作方式,深入开展调查研究,积极向政府及其有关部门反映会员诉求,提出立法等方面的意见和建议,积极参与相关法律法规的研究、制定,参与制定、修订有关行业标准,促进计量科研的发展。

3、学会今后要积极参加IMEKO的活动,组织学术交流,组织国内的专家和技术人员参加国际学术交流活动;对优秀论文,将安排在《计量学报》上优先发表。积极向IMEKO等国际组织推荐中国专家,更多地参加国际计量交流与合作,积极参与制定国际规则,维护中国的权益,为促进经济发展和维护世界和平做出贡献。

目前,由于国家还没有足够经费给予学会支持,与学会生存发展密切相关的一些问题还没有取得突破性进展,制约学会改革深度和广度的一些重要因素仍然没有得到有效解决。由于世界经济衰退,我国经济也进入了相对减缓期,受灾地区的会员单位都还在建设和恢复中,因此2009年会费收入仍不乐观,学会将尽力争取2009年保持今年的水平。学会还需要不断开拓新的业务,加大改革力度,增强学会的活力。随着我国经济体制和政府机构改革的不断深入,作为公共组织的社会团体将越来越多地承担政府下放的公共管理职能,学会的工作将日益繁重,这也是学会事业发展的重要机遇。学会要抓住机遇,迎难而上,认真做好各项服务。同时学会希望今后能够得到主管部门从人力、物力和财力上的大力支持,努力为计量科学事业的不断向前发展、为创造一个更加和谐的社会做出贡献。

二、重点工作

1、做好质量技术监督行业职业技能鉴定工作。进一步完善职业技能鉴定网络工作;不断加强职业技能鉴定教材工作;加快职业技能鉴定考评人员队伍建设;扩大质检行业技师培训鉴定工作;做好中心日常工作和总局人事司交办的工作。进一步完善质量技术监督行业职业技能鉴定管理体系。

2、改进《计量学报》编辑出版发行工作。要继续坚持“及时传播计量测试创新成果,大力推广计量测试先进技术”的办刊方针,及时报道我国计量以及精密测试科学技术的最新研究成果和进展,保证《计量学报》在学术上的高质量及按时出版;向兄弟学会所主办的刊物学习,积极创造条件,把《计量学报》办得生机勃勃,扩大《计量学报》在国内外的影响力。

3、加强学术交流。继续组织举办国内外计量测试学术会议,组织参加国际交流活动;组织中国专家参加在葡萄牙召开的第IMEKO世界大会;在中国昆明举办中日韩计量研讨会;组织赴澳大利亚、新西兰的计量体系工作考察;筹备签署海峡两岸计量交流合作备忘录;组织召开海峡两岸计量名词术语研讨会。

4、加强对标准物质的有效监管。规范和理顺标准物质的受理申请、技术审查、行政审批、证后监管工作。坚持每年召开两次标准物质终审会,及时为企业做好服务,提高工作效率。

5、做好注册计量师、计量检定人员管理相关工作,做好计量技术法规审查相关工作,建立、完善各项规章制度。

6、支持中启计量体系认证中心做好测量管理体系认证工作。进一步规范工作程序,扩大认证领域,为广大企业做好服务,促进国民经济又好又快发展。

工业测量论文范文篇7

关键词:新时期;测绘工程;人才培养

地理国情监测普查是2013年启动的,普查对象是我国陆地国土范围内的地表自然和人文地理要素,其中重点要确定地形地貌、植被覆盖、水域、荒漠与裸露地等的类别、位置、范围、面积等,掌握其空间分布状况[1-2]。全国土地确权包括全国土地所有权、农村宅基地、农村土地承包经营权等确权工作,重点工作是确定土地权属,核定土地位置、大小等信息。全国第三次土地调查2017年启动,计划于2019年12月31日完成[3]。利用更高分辨率的遥感影像,全面查清全国城乡范围内的每块土地的利用现状和权属状况,获取国土资源管理专题数据,专题分析自然生态状况、建设用地等,调查评价耕地质量等别[4]。京津冀一体化协同发展是指发挥毗邻京津的区位优势,顺应京津冀一体化趋势,努力提升产业适应力、区域协调力、企业融合力、自主创新力和区域聚集力的一种战略,其中,测绘工作是政策制定、建设规划和运营管理的保障。在上述背景下的新时期对测绘人才的需求和以往就会有所不同,根据各个项目对测绘人才的要求,提出能够适应现阶段的应用型人才培养的模式。

1新时期下国家项目对测绘人员素质的要求

1.1地理国情监测普查对测绘人员的要求。地理国情监测的对象主要包括自然环境要素、产业经济要素和社会人文要素三大部分。其中,自然环境要素是地理国情监测普查的核心内容,主要是确定土地的大小、范围、位置、地形地貌、建筑物及其构筑物、水系植被等。目前,国家和地方陆续启动了地理国情信息、城镇化建设进程、地表覆盖变化、生态环境等共4大类、19项监测对象;成果形式主要包括基础数据、分析数据和专题数据等不同类型内容[4]。地理国情监测工作是以已有的基础地理信息为基础,以3S技术和其他测绘技术为基本手段,对上述内容进行监测。根据工作流程可将地理国情监测归纳为4种方法,即测绘方法、统计分析方法、评价和预测方法、信息科学方法[5]。在这4种方法中,3S技术作为一种集成技术,贯穿于地理国情监测的信息定位、采集、处理、分析、成果等各个环节[6],为地理国情监测的信息的获取、分析与提供关键的技术支撑。所以,为了满足该项目的需要,高校培养学生除了要让他们具备扎实测绘理论知识外,重点要培养学生的3S集成技术及应用,同时还要兼顾土地资源管理、城市规划建设、法律法规等学科知识[5]。1.2全国土地确权对测绘人员的要求。土地所有权、土地使用权和他项权利的确认、确定,简称确权,是依照法律、政策的规定确定某一范围内的土地(或称一宗地)的所有权、使用权的隶属关系和他项权利的内容。每宗地的土地权属要经过土地登记申请、地籍调查、核属审核、登记注册、颁发土地证书等土地登记程序,才能得到最后的确认和确定。目前,全国的土地确权内容主要包括全国土地所有权、农村宅基地、农村土地承包经营权等方面。该工作的目的就是要明确确权范围,依法开展确权工作,规范完善已有土地登记资料,推进农村集体土地登记信息化[6]。这就要求高校培养的测绘应用型人才应该具备扎实的测绘理论知识,重点掌握数字化技术和地理信息建设技术,同时兼备土地资源管理管理、土地法学等相关知识。1.3全国第三次土地调查对测绘人员的要求。开展第三次全国土地调查,全面查清全国城乡范围内每块土地的利用现状和权属状况获取国土资源管理专题数据,专题分析自然生态状况、建设用地等,调查评价耕地质量等别。主要任务包括土地利用现状调查(含城镇土地利用现状调查)、不动产权籍调查、基本农田调查、专项调查、土地调查数据库建设。其中,国家部署地方开展不动产权籍调查,其他4项工作由国家组织地方开展,建设4级数据库,并全国汇总。这就对高校测绘人才提出了培养学生对遥感影像的判读和信息提取的能力,培养学生采用全球卫星定位技术、遥感技术以及地理信息系统等3S一体化技术手段和移动互联技术,开展外业实地调查核实和数据建库工作的能力。同时还要注重GIS软件的训练,加强土地利用分析功能的实习,使学生能够根据土地调查结果,结合其他有关资料,对土地的利用状况、权属状况进行分析。重点对耕地、基本农田、各类建设用地等土地的数量、分布、利用结构及其历年变化状况进行综合分析。1.4京津冀一体化协调发展对测绘人员的要求。京津冀整体定位是“以首都为核心的世界级城市群、区域整体协同发展改革引领区、全国创新驱动经济增长新引擎、生态修复环境改善示范区”。三省市定位分别为:北京市为“全国政治中心、文化中心、国际交往中心、科技创新中心”;天津市为“全国先进制造研发基地、北方国际航运核心区、金融创新运营示范区、改革开放先行区”;河北省为“全国现代商贸物流重要基地、产业转型升级试验区、新型城镇化与城乡统筹示范区、京津冀生态环境支撑区”。著名经济学家、中国50人独立经济学家论坛副主席宋清辉认为,国家把京津冀协同发展列为国家战略,目的就是要打造中国的增长点,京津冀交通一体化旨在利用交通先行的优势,为京津冀协同发展提供了重要支撑。这就对高校测绘人才培养提出了明确的要求,具备测绘理论基础扎实、知识面宽、实践能力强、具有实干精神和创新意识的高素质应用型人才,重点突出在工程测量应用方面,同时还要兼备城市规划、土木建设等方面的项目知识。

2新时期下的应用型测绘人才培养

国家中长期教育改革和发展规划纲要中对高等教育明确提出全面提高高等教育质量,增强社会服务能力,优化结构办出特色,适应国家和区域经济社会发展需要,建立动态调整机制。结合全国地理国情监测、全国土地确权、第三次全国土地调查和京津冀一体化协同发展对测绘人才的需求,地处河北的普通高校义不容辞地要树立主动为社会服务的意识,培养应用型高素质的人才。结合自身院校情况,本文从人才培养定位、人才培养目标、课程体系建设、实践教学体系建设和师资队伍的建设几个方面阐述新时期下测绘人才的培养。2.1新时期下的应用型测绘人才素质。新时期的大学生除了具备传统大学生的基本素质之外,更要具备扎实的数理基础、专业基础、良好的专业素质和工作能力,更重要的是要以获得测绘工程师的基本技能为训练内容,具备从事全国地理国情监测、全国土地确权普查以及工程与工业测量等领域相关工作岗位的能力。2.2新时期下的应用型测绘人才培养目标。目前,高等教育培养目标包括培养创新科研型、应用技术型和技能技术型人才。作为一般本科院校,我院以“立足河北,面向社会”为战略目标,培养适应社会主义现代化建设需要的德智体全面发展的,掌握测绘科学与技术理论基础和相关学科知识的,具备较强的英语和计算机应用能力、创新精神和实践能力,能在土地管理、地理国情普查、交通、电力、建筑、矿产等企业从事测绘管理、资源勘测、测量工程的设计与实施以及研究工作的测绘工程师型人才。2.3新时期下的应用型测绘人才培养课程建设。课程设置是专业培养计划的核心,课程设置的合理与否直接影响毕业生培养的质量[4]。课程的设置以教育部高等学校测绘学科教学指导委员会确定的核心课程为基础,以测绘行业发展需求为目标[5],结合社会经济发展和全国测绘项目的需求,设置具有特色的学科课程体系,以保证能培养出具有适应能力强、“零适应期”的测绘人才。课程的设置主要包括通识教育课、专业教育课、集中实践课和素质拓展课4部分,以厚基础、强实践、个性发展为宗旨进行具体的课程安排。

3新时期下应用型测绘人才培养的实现

为了保证实现新时期下的应用型测绘人才的培养,就必须从培养模式、课程教学体系、实践教学体系、教学方法改革、师资队伍建设等方面进行改革或调整。3.1培养模式。新时期下的应用型人才培养,就是要重视实践教学,况且测绘工程专业又是工科专业,要求有很强的动手能力和解决现场工程问题能力,更要重视实践环节。本专业学生的培养贯彻“2.5+1.5”和“实践教学4年不断线”的培养模式。“2.5+1.5”模式中,“2.5”是指前两年半在校主要以理论教学为主、实践教学为辅完成主要专业知识和基本技能的学习;第1个“0.5”是指在第6学期在校内进行集中实践阶段,学校根据企业单位人才需求情况进行生产实训,这一阶段可由企业派相关的专业技术人员进行指导或由校内教师指导完成,确保实训的质量,解决所学的知识和上岗后知识脱节的矛盾;第2个“0.5”是指在第7学期进行顶岗实习阶段,实习企业可以由学校推荐,也可以个人自荐,使学生适用工作岗位。考研学生可以在校安心复习。第3个“0.5”为毕业论文撰写阶段,最好利用顶岗实习时收集的材料进行论文撰写,以避免论文空洞。3.2课程教学体系。课程体系建设是专业建设的核心,是人才培养方案的精髓[8]。以教育部高等学校测绘学科教学指导委员会确定的核心课程为基础,在充分分析新时期背景下对测绘人才的要求基础上,合理安排课程的教学内容。课程体系共分为通识教育课、专业教育课、集中实践、素质拓展四大部分。1)通识教育课主要培养学生基本素养和为专业教育提供基础,开设思修、高等数学、大学英语、大学物理、计算机语言等课程。2)专业教育课主要培养学生的专业素质,以能满足将来工作所需要的外业测绘和内业处理岗位的培养目标,开设数字测图、大地测量、地籍测量、工程测量等以外业为主的课程,开设摄影测量、遥感原理与应用、地理信息系统等以内业为主的专业课程,培养学生积累在工程测量、土地调查和确权、数字化采集、图形数据处理等方面的专业知识。每门课程都有理论内容和实践内容,突出应用型教学,合理安排课内实验内容,培养学生的动手能力和团队协作能力。3)集中实践是为了更加直接地培养学生工程适应能力,更加系统地理解测量技术的应用,开设数字测图实习、大地测量与GPS实习、地籍测量与管理实习、工程测量学实习、测绘软件实习以及生产实习与毕业论文(设计),突出学以致用。4)素质拓展是专业的延伸和提高,开设测绘专业英语、海洋测绘、房产测量、土地利用规划、测绘讲座等,通过这些课程的学习拓宽学生的专业知识面,培养学生的综合素质和专业素养[9]。3.3实践教学体系。实践教学是测绘工程专业的重中之重部分,突出应用型教学就是抓好实践教学。4年教学中坚持“实践教学4年不断线”原则,构建起全方位的由基础实践、专业实践和综合实践构成的3级实践教学全程化体系,一年级专业基础实践,开设“AutoCAD应用”“测绘认识实习”。二年级专业基本技能训练,测量技术应用能力培养,开设现代地图学、数字测图原理与方法、地理信息系统原理、数字测图实习、等课程实验。三年级第一学期专业提高及拓展技能训练,开设大地测量基础、GPS测量原理及应用、摄影测量学、地籍测量与管理、工程测量学等课程实验;三年级第二学期综合实践能力训练,开设大地测量与GPS实习、不动产调查实习、大地测量课程设计、测量软件实习、工程测量实习等,采用校内与校外双导师制,指导学生在校内进行集中实习,也是为了更好地适应顶岗实习或者是将来的工作岗位。四年级第一学期进行生产实习,该阶段可根据三年级第二学期的校内实习情况进行实习内容和实习单位的选择,采用双向选择的方式组织学生顶岗实习。四年级第二学期是毕业论文(设计)阶段,可根据上个学期实习内容撰写毕业论文,属于上学期实习的延伸,同时,保证了毕业论文的数据的真实性,也避免了毕业论文撰写的空洞。实践学时占总学时的比例40%,占专业课程学时的55%。3.4教学方法改革。以夯基础、重实践、强知识、会工具为培养目标,从多个角度探索,积极开展项目式、案例式、体验式教学,改变传统“重理论、轻实践”的教学方法。增加实验室开放项目的数量和开放时间,开展一批综合性、设计性、创造性的实验,培养学生的动手能力和自我探究能力。注重生产实习(跟岗与顶岗实习),以大工程为背景,在学生熟练掌握基本知识、能够灵活运用专业知识的同时,增强对他们的工程意识和应用能力的培养,充分利用好校内实践教学资源和校外实践教学基地,使教学与科研生产相结合,培养出懂设计、会施工、能管理的应用型工程技术人才。3.5师资队伍建设多措并举,建设一支多元化、高水平的教师队伍。测绘工程专业强调培养学生的工程意识和实际应用能力,同时对教师队伍的建设提出了更高要求[10]。一是让教师“走出去”,从经费和时间上支持教师到武汉大学、同济大学等优势院校进行短期培训,提高业务能力;二是从政策上开展“双师型”教师队伍建设,鼓励教师报考“注册测绘师”,到企业兼职,在生产一线参与实际的测绘工作,为教学提供可参考性案例;三是积极开展建立测绘专业院校间的联盟,使教师成为联盟的最大受益者,通过定期的学术会议、教学观摩、技能比赛等方式,加强测绘教育工作者间的交流,从而提高全国的测绘教育水平,最终使学生受益;四是同企业形成合力,联系合作企业共同培养企业技术人员作为指导教师参与到人才的培养过程中来,鼓励其到学校以开展专业讲座或者开设选修课的方式,扩大兼职教师的比例,利用其丰富的实践经验培养学生的工程意识;五是建立校级“创业孵化基地”,学校出台相应政策,鼓励教师、学生创业的同时,让专业教师做好技术顾问,搞好项目式教学,建立新型师生关系,从而建设出一支富有创新意识的教师队伍。

4结束语

测绘科学技术作为各项基础设施建设的尖兵,在新时期下有着不可替代的作用,探索一种合理的测绘人才培养模式有着重大意义。通过对学生进行通识教育、专业教育、综合教育,加大实践教学比重,激发学生的创新思维和自我探索能力,培养出新一代的技术应用型人才,为我国测绘事业做出更大贡献。

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工业测量论文范文篇8

关键词:化学需氧量;环境监测;综述

化学需氧量(COD)是评价水体污染的重要指标之一。COD测定的主要方法有高锰酸盐指数法(GB11892-89)和重铬酸钾氧化法(GTB11914-89)。高锰酸盐指数法适用于饮用水、水源水和地面水的测定。重铬酸钾氧化法(CODCr)适用于工业废水、生活污水的测定,但此法要消耗昂贵的硫酸银和毒性大的硫酸汞,造成严重的二次污染,且加热消解时间长、耗能大,缺点十分明显,已不适应我国环境保护发展的需求。为此,人们从不同方面进行了改进。

1标准法的改进

1.1消解方法的改进

为缩短传统的回流消解时间,早期进行的工作包括密封消解法、快速开管消解法、替代催化剂的选择等;近期的工作主要包括采用微波消解法、声化学消解法、光催化氧化法等新技术。

1.1.1替代催化剂的研究重铬酸钾法所用的催化剂Ag2SO4价格昂贵,分析成本高。因此,毕业论文研究Ag2SO4的替代物,以求降低分析费用有一定的实用性。如以MnSO4代替Ag2SO4是可行的,但回流时间仍较长。Ce(SO4)2与过渡金属混合显示出很好的协同催化效应,如以MnSO4-Ce(SO4)2复合催化剂代替Ag2SO4[1],测定废水COD,不但可降低测定费用,还可降低溶液酸度和缩短分析时间,与重铬酸钾法无显著差异。

1.1.2微波消解法如微波消解无汞盐光度法测定COD;微波消解光度法快速测定COD;无需使用HgSO4和Ag2SO4测定COD的微波消解法;氧化铒作催化剂微波消解测定生活污水COD等。Ramon[2]等采用聚焦微波加热常压下快速消解测定COD。

与标准回流法相比,微波消解时间从2h缩短到约10min,且消解时无需回流冷却用水,耗电少,试剂用量大大降低,一次可完成12个样品的消解,减轻了银盐、汞盐、铬盐造成的二次污染[3]。专著[4]对此作了较全面的总结。

1.1.3声化学消解法尽管微波消解时间短,但消解完后要等消解罐冷却至室温仍需一定时间。而超声波消解方便,设备简单,且不受污染物种类及浓度的限制,近年来已有一些应用研究[5]。钟爱国[6]使用自制的声化学反应器对不同水样进行了声化学消解试验,提高了分析效率,减少了化学试剂用量,COD测定范围150mg·L-1~2000mg·L-1,标准偏差≤615%,加标回收率96%~120%。超声波消解时,超声波辐射频率和声强是两个重要的影响因素。试验表明,超声波辐射标准水样30min时,低频(20kHz)、适当高的声强(80W·cm-2)有利于水样的完全消化。

1.1.4光催化氧化法紫外光氧化快速、高效,在常温常压下进行,不产生二次污染,因此对水和废水分析的优势特别突出。近几年来,半导体纳米材料作为催化剂消除水中有机污染物的方法已引起了人们的广泛关注。当用能量等于或大于半导体禁带宽度(312eV)的光照射半导体时,可使半导体表面吸附的羟基或水氧化生成强氧化能力的羟基自由基(·OH),从而使水中的有机污染物氧化分解。艾仕云等[7]提出纳米ZnO和KMnO4协同氧化体系,并据此建立了测定COD的方法,所得结果的可靠性和重现性与标准法相当。他们还使用K2Cr2O7氧化剂、纳米TiO2光催化剂测定COD[8]。通过光催化还原K2Cr2O7生成的Cr3+浓度变化,可以获得样品的COD值。但反应仍需恒温搅拌,反应液需离心过滤。操作烦琐,且不能在线快速分析。

1.2测定方法的改进

1.2.1分光光度法分光光度法测定COD是在强酸性溶液中过量重铬酸钾氧化水中还原性物质,Cr6+还原为Cr3+,英语论文利用分光光度计测定Cr6+或Cr3+来实现COD值测定。Inaga等以Ce(SO4)2作氧化剂,加热反应后测定吸光度,计算出COD值。Konno使用自制的比色计与PC机相联测定COD,所得结果与标准法基本一致。光度法测得COD值快速、准确、成本低等。目前,国内外不少COD快速测定仪均是基于光度法原理。如美国HACH公司制造的COD测定仪是美国国家环保局认可的COD测量方法。

1.2.2电化学分析法

(1)库仑法库仑法是我国测定COD的推荐方法,该法利用电解产业的亚铁离子作库仑滴定剂进行库仑滴定,根据消耗的电量求得剩余K2Cr2O7量,从而计算出COD。广州怡文科技有限公司和中国环境监测总站研制的EST22001COD在线自动监测仪,采用库仑滴定原理,测量范围5mg/L~1000mg/L;测量时间30min~60min,测量误差≤±5%FS;重复误差≤±3%FS,与手动分析具有很好的相关性。

(2)电解法此法既不外加氧化剂,也不加热消解水样,而是利用电化学原理直接测量水中有机物的含量,是COD测定方法的突破。方法原理基于特殊电极电解产生的羟基自由基(·OH)具有很强的氧化能力,可同步迅速氧化水中有机物,较难氧化的物质(如烟酸、吡啶等)也均能被·OH氧化。羟基自由基被消耗的同时,工作电极上电流将产生变化。当工作电极电位恒定时,电流的变化与水中有机物的含量成正比关系,通过计算电流变化便可测量出COD值。作者在这方面作了一些探索工作,取得了初步的结果[9,10]。由于水样不需消解,极大缩短了分析流程,还克服了传统方法中“二次污染”的问题。目前,这类仪器代表产品是德国LAR公司的Elox100A型COD在线自动监测仪h[11]。仪器测量范围从1mg/L~10000mg/L,最大可到100000mg/L,测量周期2min~6min。此仪器在欧美各国已得到较广泛的应用,在我国也获得国家质量监督检疫总局计量器具型式批准证书。

(3)其他电化学分析法Dugin[12]提出以Ce(SO4)2为氧化剂,利用pH电极和氧化还原电极直接测定电势从而测定COD值的方法。Belius2tiu[13]以两种不同的玻璃电极组成电池,通过直接测定电池电动势,对水样中COD值进行测定。赵亚乾[14]以一定比例的反应溶液回流10min后,冷却稀释,用示波器指示终点进行示波电位滴定测定COD。

Westbroek等[15]提出Pt-Pt/PbO2旋转环形圆盘电极多脉冲电流分析法,通过电化学方法产生强氧化剂,硕士论文有机污染物在圆盘电极表面直接氧化或与产生的氧化物质反应而间接被转化。伏安计时电流法和多脉冲计时电流法测COD,可在几秒中获得结果,而且可以在线监测。形成的强氧化媒介可使工作电极表面保持清洁。但方法检测限较高,不适合地表水或轻度污染水的测定。但德忠等[16]提出混合酸消解和单扫描极谱法快速测COD的方法。该法基于用单扫描极谱法测定混合酸(H3PO4-H2SO4)消解体系中过量的Cr6+,从而间接测定COD。混合酸消解回流时间只需15min。Venkata等[17]使用示差脉冲阳极溶出伏安法(DPASV)进行电化学配位滴定确定有机金属络合物的络合能力,从而测定COD。

.2.3化学发光法根据重铬酸钾消解废水后其最终还原产物Cr3+浓度与COD值成正比关系,以及在碱性条件下,Luminol-H2O2-Cr3+体系产生很强的化学发光的原理,文献[18,19]提出一种用光电二极管做检测器测定水体化学需氧量的新方法。

1.2.4紫外吸收光谱法紫外吸收光谱法是通过测量水样中有机物的紫外吸收光谱(一般用254nm波长),直接测定COD。已有工作表明,不少有机物在紫外光谱区有很强的吸收,在一定的条件下有机物的吸光度与COD有相关性,利用这种相关性可直接测定COD。这种方法不像COD、总有机碳(TOC)方法那样明确,但在特定水体中有极高的相关性,也能真实反映有机物含量。基于紫外吸收原理测定COD的仪器已有生产。这类方法均不需添加任何试剂、无二次污染、快速简单,但前提条件是水质组成必须相对稳定。此方法在日本已是标准方法,但在欧美各国尚未推广应用,在我国尚需开展相关的研究。

2自动在线分析技术

流动分析(FA)用于水样COD的测定可将样品消解和测定实现一体化,留学生论文使整个过程实现在线化、自动化。Korinaga[20]提出以Ce(SO4)2为氧化剂,采用空气整段间隔连续流动分析法对环境水样中的COD进行测定,采样频率达90次/h,但需特制的阀,且管长达18m。陈晓青等[21]提出测定COD的流动注射停流法,系统以微机控制蠕动泵的启停,并记录分光光度计检测到的信号。由于停流技术的引入,解决了慢反应中样品的过度分散问题。

Cuesta等[22]提出COD的微波消解火焰原子吸收光谱-流动注射分析法。用微波加热消解样品,未被样品中有机物质还原的Cr6+保留在阴离子交换树脂上,Cr6+经洗脱后用火焰原子吸收光谱法测定。这种方法在检测中没有基体效应的影响。

尽管流动注射分析的优势突出,但仍免不了传统加热方式。为了提高在线消解效率,不得不加长反应管或采用停留技术,这又导致分析周期延长或低的采样频率。医学论文微波在线消解效果虽好,但去除产生的气泡使流路结构复杂化。但德忠等[23]将流动注射和紫外光氧化技术引入高锰酸盐指数的测定中,建立了紫外光催化氧化分光光度法测定高锰酸盐指数的流动分析体系,并对多种标准物质(葡萄糖、邻苯二甲酸氢钾、草酸钠等)进行了研究,反应仅需约115min,回收率8310%~11110%,检测限为016mg/L。用此方法成功测定了COD质控标准(QCSPEX-PEM-WP)和英格兰普利茅斯Tamar河水样品。

Yoon-Chang[24]将光催化剂二氧化钛铺助紫外光消解与流动分析技术联用测定化学耗氧量,获得了好的相关性。李保新等[25]把化学发光系统和流动分析法结合测定高锰酸盐指数,有机物在室温条件下发生化学氧化反应,KMnO4还原为Mn2+并吸附在强酸性阳离子交换树脂微型柱上,同时过量的MnO-

4通过微型柱废弃。吸附在微型

柱上的Mn2+被洗脱出来使用H2O2发光体系检测。若换用职称论文重铬酸钟氧化剂,在酸性条件下,重铬酸钾还原生成的Cr(Ⅲ)催化Luminol-H2O2体系产生强的化学发光可测定COD。该方法已用于地表水样COD的测定。

基于流动技术,综合电化学技术、现代传感技术、自动测量技术、自动控制技术、计算机应用技术、现代光机电技术研制的COD在线监测仪,一般包括进样系统、反应系统、检测系统、控制系统四部分。进样系统由输液泵、定量管、电磁阀、管路、接口等组成,完成对水样的采集、输送、试剂混合、废液排除及反应室清洗等功能;反应系统主要有加热单元或(和)反应室,完成水样的消解和的反应;检测系统包括单片机(或工控机)、时序控制和数据处理软件、键盘和显示屏等,完成在线全过程的控制、数据采集与处理、显示、储存及打印输

参考文献:

[1]杨娅,艾仕云,李嘉庆等.用MnSO4-Ce(SO4)2协同催化快速测定COD的研究[J].重庆环境科学,2003,25(11):30-31.

[2]RamonRamon,FranciscoValero,Manueldelvalle.Rapiddeterminationofchemicaloxygendemand[J].AnalyticachimicaActa,2003,491:9-109.

[3]但德忠,杨先锋,王方强,等.COD测定的新方法-微波消解法[J].理化检验-化学分册,1997,33(3):135-136.

[4]但德忠,分析测试中的现代微波制样技术[M].成都:四川大学出版社,2003年.

[5]AntonioCanals,M.delRemedioHernandez.Ultrasound-assistedmethodfordeterminationofchemicaloxygendemand[J].AnalyticalandBioanalyicalChemistry,2002,374(6):1132-1140

工业测量论文范文篇9

论文摘要:工程测量有着悠久的历史,它是直接为国民经济建设和国防建设服务,紧密与生产实践相结合的学科。本文分析了我国工程测量技术发展和应用现状,并对其发展前景进行了展望。

1前言

工程测量通常是指在工程建设的勘测设计、施工和管理阶段中运用的各种测量理论、方法和技术的总称。传统工程测量技术的服务领域包括建筑、水利、交通、矿山等部门,其基本内容有测图和放样两部分。现代工程测量己经远远突破了仅仅为工程建设服务的概念,它不仅涉及工程的静态、动态几何与物理量测定,而且包括对测量结果的分析,甚至对物体发展变化的趋势预报。苏黎世高等工业大学马西斯教授指出:“一切不属于地球测量,不属于国家地图集的陆地测量,和不属于法定测量的应用测量都属于工程测量”。随着传统测绘技术向数字化测绘技术转化,我国工程测量的发展可以概括为“四化”和“十六字”,所谓“四化”是:工程测量内外业作业的一体化,数据获取及其处理的自动化,测量过程控制和系统行为的智能化,测量成果和产品的数字化。“十六字”是:连续、动态、遥测、实时、精确、可靠、快速、简便。

2我国工程测量技术现状

2.1先进的地面测量仪器在工程测量中的应用。

20世纪80年代以来出现许多先进的地面测量仪器,为工程测量提供了先进的技术工具和手段,如:光电测距仪、精密测距仪、电子经纬仪、全站仪、电子水准仪、数字水准仪、激光准直仪、激光扫平仪等,为工程测量向现代化、自动化、数字化方向发展创造了有利的条件,改变了传统的工程控制网布网、地形测量、道路测量和施工测量等的作业方法。三角网已被三边网、边角网、测距导线网所替代;光电测距三角高程测量代替三、四等水准测量;具有自动跟踪和连续显示功能的测距仪用于施工放样测量;无需棱镜的测距仪解决了难以攀登和无法到达的测量点的测距工作;电子速测仪为细部测量提供了理想的仪器;精密测距仪的应用代替了传统的基线丈量。

2.2GPS定位技术在工程测量中的应用。

GPS是美国从20世纪70年代开始研制,历时20年,耗资200亿美元,于1994年全面建成,具有海、陆、空进行全方位实施三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。随着GPS定位技术的不断改进,软、硬件的不断完善,长期使用的测角、测距、测水准为主体的常规地面定位技术,正在逐步被以一次性确定三维坐标的高速度、高精度、费用省、操作简单的GPS技术代替。

在我国GPS定位技术的应用已深入各个领域,国家大地网、城市控制网、工程控制网的建立与改造已普遍地应用GPS技术,在石油勘探、高速公路、通信线路、地下铁路、隧道贯通、建筑变形、大坝监测、山体滑坡、地震的形变监测、海岛或海域测量等也已广泛的使用GPS技术。随着DGPS差分定位技术和RTK实时差分定位系统的发展和美国AS技术的解除,单点定位精度不断提高,GPS技术在导航、运载工具实时监控、石油物探点定位、地质勘查剖面测量、碎部点的测绘与放样等领域将有广泛的应用前景。

2.3数字化测绘技术在工程测量中的应用。

数字化测绘技术在测绘工程领域得以广泛应用,使大比例尺测图技术向数字化、信息化发展。大比例尺地形图和工程图的测绘,历来就是城市与工程测量的重要内容和任务。

常规的成图方法是一项脑力劳动和体力劳动结合的艰苦的野外工作,同时还有大量的室内数据处理和绘图工作,成图周期长,产品单一,难以适应飞速发展的城市建设和现代化工程建设的需要。随着电子经纬仪、全站仪的应用和GEOMAP系统的出现,把野外数据采集的先进设备与微机及数控绘图仪三者结合起来,形成一个从野外或室内数据采集、数据处理、图形编辑和绘图的自动测图系统。系统的开发研究主要是面向城市大比例尺基本图、工程地形图、带状地形图、纵横断面图、地籍图、地下管线图等各类图件的自动绘制。系统可直接提供纸图,也可提供软盘,为专业设计自动化,建立专业数据库和基础地理信息系统打下基础。

20世纪80年代以来,我国数字化测绘技术的开发研究和应用发展很快,成效显著。由于技术标准和规范不同,国外研究成功的数字化测绘系统不适合国情,难以推广应用,只有依靠自己研究开发。1987年北京市测绘设计研究院在国内首先完成了“大比例尺数字化测图系统”(即DGJ)的软件开发,并通过技术鉴定,1990年被建设部列为第一批技术推广应用项目之一,在80多个城市及工程测量单位推广应用,同时又有十几个大专院校、仪器公司和工程测量单位,先后开发和研制出多个类似的数字测图系统软件。

2.4摄影测量技术在工程测绘中的应用。

摄影测量技术已越来越广泛的在城市和工程测绘领域中得以应用,由于高质量、高精度的摄影测量仪器的研制生产,结合计算机技术中的应用,使得摄影测量能够提供完全的、实时的三维空间信息。不仅不需要接触物体,而且减少了外业工作量,具有测量高效、高精度,成果品种繁多等特点。在城市和工程大比例尺地形测绘、地籍测绘、公路、铁路以及长距离通讯和电力选线、描述被测物体状态、建筑物变形监测、文物保护和医学上异物定位中都起到了一般测量难以起到的作用,具有广泛的应用前景。由于全数字摄影测量工作站的出现,为摄影测量技术应用提供了新的技术手段和方法,该技术已在一些大中城市和大型工程勘察单位得以引进和应用。

航空摄影测量是进行城市大面积大比例尺地形图、地籍图测绘与更新以及大型工程勘测的重要手段与方法,它可以提供数字的、影像的、线划的等多种形式的地图成果。目前,我国有100多个城市或工测单位利用航测技术测制大比例尺地形图和地籍图,最大比例尺为1/500。采用的仪器除利用高精度的模拟测图仪和解析测图仪成图方法外,还用立体坐标测图仪与微机连接进行数据采集,经微机数据处理输入绘图机自动绘图。

3工程测量技术的发展展望

展望21世纪,工程测量将在以下方面将得到显著发展:

测量机器人将作为多传感器集成系统在人工智能方面得到进一步发展,其应用范围将进一步扩大,影像、图形和数据处理方面的能力进一步增强。

在变形观测数据处理和大型工程建设中,将发展基于知识的信息系统,并进一步与大地测量、地球物理、工程与水文地质以及土木建筑等学科相结合,解决工程建设中以及运行期间的安全监测、灾害防治和环境保护的各种问题。

大型复杂结构建筑、设备的三维测量,几何重构及质量控制,以及由于现代工业生产对自动化流程,生产过程控制,产品质量检验与监控的数据与定位要求越来越高,将促使三维业测量技术的进一步发展。工程测量将从土木工程测量、三维工业测量扩展到人体科学测量。

多传感器的混合测量系统将得到迅速发展和广泛应用,如GPS接收机与电子全站仪或测量机器人集成,可在大区域乃至国家范围内进行无控制网的各种测量工作。

GPS、GIS技术将紧密结合工程项目,在勘测、设计、施工管理一体化方面发挥重大作用。

在人类活动中,工程测量是无处不在、无时不用,只要有建设就必然存在工程测量,因而其发展和应用的前景是广阔的。

参考文献:

工业测量论文范文篇10

【论文摘要】:介绍了光机电一体化技术特征,研究了国内外技术现状和发展趋势,指出了未来发展前景和一些重要技术热点。

近些年来,光机电一体化技术得到迅猛发展,在民用工业和军事领域得到广泛地应用。因此,光机电一体化技术成为当今机械工业技术发展的一个主要趋势。

1.光机电一体化技术特征

光机电一体化系统主要由动力、机构、执行器、计算机和传感器五个部分组成,相互构成一个功能完善的柔性自动化系统。其中计算机软硬件和传感器是光机电一体化技术的重要组成要素。与传统的机械产品比较,光机电一体化产品具有以下技术特征。

1.1体积小,重量轻,适应性强,操作更方便

光机电一体化技术使得操作人员摆脱了以往必须按规定操作程序或节后频繁紧张地进行单调重复操作的工作方式,可以灵活方便地按需控制和改变生产操作程序,任何一台光机电一体化装置的动作,可由预设的程序一步一步控制实现,甚至实现操作全自动化和智能化。

1.2功能增加,精度大幅提高

光机电一体化系统包括以激光、电脑等现代技术集成开发的自动化、智能化机构设备、仪器仪表和元器件。电子技术的采用使得包馈控制水平提高,运算速度加快,通过电子自动控制系统可精确按预设动作,其自行诊断、校正、补偿功能可减少误差,达到靠单纯机械方式所不能实现的工作精度。同时,由于机械传动部件减少,机械磨损及配合间隙等引起的误差也大大减小。

1.3部分硬件实现软件化,智能化程度提高

传统机械设备一般不具有自维修或自诊断功能。光机电一体化技术使得电子装置能按照人的意图进行自动控制、自动检测、信息采集及处理、调节、修正、补偿、自诊断、自动保护直至自动记录、显示、打印工作结果。通过改变程序,指令等软件内容而无需改动硬件部分就可变换产品的功能,使机械控制功能内容的确定和变化趋势向"软件化"和"智能化"。

1.4产品可靠性得到提高,使用寿命增长

传统的机械装置的运动部分,一般都伴随着磨损及运动部件配合间隙所引起的动作误差,导致可动摩擦、撞击、振动等加重,严格影响装置寿命、稳定性和可靠性。而光机电一体化技术的应用,使装置的可动部件减少,磨损也大为减少,像集成化接近开关甚至无可动部件、无机械磨损。因此,装置的寿命提高,故障率降低,从而提高了产品的可靠性和稳定性。

1.5融合了多种学科新技术,衍生出许多功能更强、性能更好的新产品

光机电一体化产品的研究开发涉及到许多学科和专业知识,包括数学、物理学、化学、声学、机械工程学、电力电子学、电工学、系统工程学、光学、控制论、信息论和计算机科学等。例如人们很熟悉的静电复印机、彩色印像机等,就是一种由机、电、光、磁、化学等多种学科和技术复合创新的新型产品。光机电一体化技术将光电子技术、传感器技术、控制技术与机械技术各自的优势结合起来,衍生出许多功能更强、性能更好的新一代技术装备。

1.6产品系统性增强,各部分系统间协调性要求提高

光机电一体化是一门学科的边缘科学技术,多种技术的综合及多个部分的组合,使得光机电一体化技术及产品更具有系统性、完整性和科学性。其各个组成部分在综合成一个完整的系统中相互配合有严格的要求,这就要求各种技术扬长避短,提高系统协调性。

2.研究现状和发展趋势

2.1研究现状

自从我国实行改革开放以来,科技领域急起直追,我国的光机电一体化技术已取得明显的成效,数控产品有了很大的提高,尤其是经济型灵敏数控装置发展很快,是我国特有的经济实用产品,不但适用国内市场的需要,部分产品还随主机配套出口。国内的机械产品采用可编程控制器(PC)和微电子技术控制设备也越来越多,覆盖面也日益扩大,从纺织机械、轴承加工设备、机床、注塑机到橡胶轮胎成型机、重型机械、轻工业机械都是如此,我国自行研制和生产的光机电设备,在质量上也有重大突破,为今后的推广应用打下了良好的基础。

2.2发展趋势

光机电一体化技术已经渗透到各个学科、领域,成为一种新兴的学科,并逐渐成为一种产业,而这些产业作为新的经济增长点越来越受到高度重视。从世界科学技术的发展情况来看,光机电一体化技术的未来技术热点主要包括:

(1)激光技术

1)高单色性,利用激光高单色性作精密测量时,可极大地提高测量精度和量程。

2)高方向性,因具有很远距离传输光能和传输控制指令的能力,从而可以进行远距离激光通信、激光测距、激光雷达、激光导航以及遥控。

3)高亮度性,利用激光的高亮度特性,中等亮度激光束在焦点附近可产生几千到几万度的高温,可使照射点物体熔化或汽化,对各种各样材料和产品进行特种加工。

4)相干性,由于激光速频率单一、相位方向相同。适用于激光通信、全息照相、激光印刷以及光学计算机的研制,而在实际运用中也会通过一些激光技术改变激光辐射的特性,应用范围更广。

(2)传感检测技术

1)激光准直,能够测量平直度、平面度、平行度、垂直度,也可以做三维空间的基准测量。

2)激光测距,其探测距离远,测距精度高,抗干扰性强,体积小,重量轻,但受天然影响大。

3)光纤探测器,在目标很小,间隔受限或危险的环境中,最常选用的是光纤探测器。

其他还有激光打孔、刻槽=标记、光化学沉积等加工技术。

(3)激光快速成型技术

激光快速成型是利用计算机将复杂的三维物体转化为二维层,将热塑性塑料粉末或胶粘衬底片材纸张烧结,由点、线构造零件的面(层),然后逐层成型。激光快速成型技术可使新产品及早投放市场,极大地提高了汽车生产企业对市场的适应能力和产品的竞争能力。

(4)光能驱动技术

利用光致变形材料可制作光致动器和光机器人。现已研制成功一种光致动器,其工作原理是将光照在形状记忆合金上,反复地通、断使材料伸缩,再利用感温磁性体的温度特性,将材料末端吸附在衬底上。利用材料本身的伸缩和端部的吸附特性,加上光的通断便能实现所要求的动作。实验验证,该致动器能可在顶面步行。这种状态目标处于初级阶段,如果能发现具有优异光作用特性的动态物质,则可使光能驱动技术广泛应用。

3.结语

技术上的改革和与之相配套的技术支持是创新技术的基础。开发光机电一体化产品有不同的层次和灵活的自由度。在机械技术中恰当地引入电子技术,产品的面貌和行业的面貌就可以迅速发生巨大变化。产品一旦实现光机电一体化,便具有很高的功能水平和附加价值,将给开发生产者和用户带来巨大的社会经济效益。

参考文献

[1]刘志,朱文坚.光机电一体化技术,现代制造工程,2001(12)

[2]梁进秋.微光机电系统国内外研究进展.光机电信息,2000(8)

[3]宋云夺编译.光机电一体化业的未来.光机电信息,2003(12)