全国一等奖!微秒级温度传感器创新学生团队:“时间会给奋斗者答案”

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钱江晚报·小时新闻记者 陈素萍 通讯员 卢岳 郑烨琦 姚倩

“除了那一瞬间的不可置信,剩下的就是看到自己的努力开花结果的激动。”来自中国计量大学20级计测学院仪器科学与技术专业的研究生杨洪波说。

日前,杨洪波所负责的项目——“微秒级温度传感器动态校准系统”获得第十七届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛一等奖。

团队比赛合影(中间为杨洪波)

偶然中迸发创新灵感

如今,温度传感器在精确测量和自动控制领域扮演着重要角色,为了能够满足实时、在线测量,对温度传感器进行动态校准显得十分关键。

在一些高精尖领域,当高超声速飞行器边界层转捩时的温度变化为微秒级,掌握该变化直接关系到如何设计其热防护层。此外,在航空发动机叶片和激光武器的设计中也有同样的需求。

传统的测量技术,如水浴法、火焰法和热风洞法,只适用于时间常数在毫秒量级的温度传感器的动态校准,激波管法和单脉冲激光法的重复性和稳定性也无法真正达到动态校准的要求。我国至今仍未出现成熟的微秒级温度传感器动态校准技术,进而限制了动态测温技术的进步。

如何突破?一次偶然的实践教学经历,让杨洪波意外收获了此次参赛作品的创意灵感。

2020年5月,在研究生导师凃程旭的带领下,杨洪波来到上海中国商用飞机有限责任公司进行旁听和交流。在得知微秒级温度传感器的巨大价值后,他对相关领域的研究产生了浓厚的兴趣,在查阅相关文献,并和老师沟通想法后,他们确定了初步的方案。

“这个项目主要是用皮秒级数字脉冲触发器激发双脉冲激光,使得两脉冲激光之间时间间隔精度达亚微秒甚至纳秒级,再通过标准双脉冲信号与温度传感器响应信号的峰值的时间间隔,确定更为准确的传感器动态响应特性。”杨洪波介绍,该方法有效避免了单脉冲激光法中激光的功率、分布、多频模式等脉冲质量对校准结果的影响,直接溯源到时间单位,具有较强的创新性和可行性,可以保证微秒级温度传感器测量的准确可靠。

“希望能把它推广应用到国家和各个省市计量院,以及上海商飞、航天科工304等航空航天计量部门,有力提升我国动态温度校准的技术水平,从而形成行业、国家乃至国际的标准。”对于项目的前景,杨洪波自信满满。

团队对项目进行讨论(左上为杨洪波)

“时间会给奋斗者答案”

成功之路并非坦途。

杨洪波团队面临的第一个难题就是实验中的障碍。“整个实验历时一年多,最大的困难就是整个系统的搭建。”

杨洪波说,为了找到最佳方案,他们尝试过上千次的实验。屡战屡败,屡败屡战,他们坚信,“失败是一种常态,我们要不断地去尝试,同时也要保持一个良好的心态去面对实验的结果。”一次次的实验,一笔笔的数据记录,奋斗到深夜的身影,不懈的努力终于让他们寻找到了实验的最佳方案。

该项目的部分仪器设备

反复的疫情也给备赛带来了一定的困难。“因为校赛与省赛时间相近,导致团队完善ppt、录制介绍视频的时间紧张。”他说,“本来大家已经做好充分的准备,但是比赛时间却一再延后,给了我们一种原计划被打乱的不确定感,对我们心态造成了一定的影响。”

明确的分工、良好的协作、团队间的彼此信任让他们成功克服了这些困难和不利因素。杨洪波操刀ppt制作,同为20级计测学院仪器科学与技术专业的代明璐负责演讲,其他人一起完成文本的润色和图案设计等一些辅助事务。“ppt和文本基本上每次比赛前都会被修改20次以上,从第一版出来一直到赛前都会不断进行完善。”

提交国赛文本是让代明璐印象最为深刻的场景。国赛文本的要求严格,时间又比较紧迫,那段时间,基本上每晚大家都围在一起修改文本到凌晨两三点。“提交的时候大家聚在一起,当一起按下提交按钮的时候,感动和感慨都在刹那间涌上心头。”无数个日夜,大家一起奋斗在比赛的疆场,配合默契,最终取得了优异的成绩。

团队成员合影(后排右二为杨洪波)

“刚参加校赛时没想过能进省赛,更不要提进国赛了。”杨洪波道出了自己的心声,“但勤奋终将浇灌出成功之花,享受努力的过程,时间会给奋斗者答案。”


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