今年“世界計量日”的中國特別主題是“計量筑基新質(zhì)生產(chǎn)力，促進可持續(xù)發(fā)展”，為學(xué)習(xí)貫徹“新質(zhì)生產(chǎn)力”發(fā)展理念，發(fā)揮計量基礎(chǔ)設(shè)施在“新質(zhì)生產(chǎn)力”中的支撐保障作用，《中國計量》雜志特開設(shè)計量筑基新質(zhì)生產(chǎn)力專欄，邀請專家結(jié)合工作實踐、專業(yè)或行業(yè)特點等談“新質(zhì)”計量的體會和感悟，并闡述理論對未來工作規(guī)劃、工作重點等的實際指導(dǎo)意義。

為深入探討計量的創(chuàng)新性，以及計量創(chuàng)新如何為新質(zhì)生產(chǎn)力的發(fā)展提供技術(shù)支撐，《中國計量》雜志專程對張鐘華院士進行了一次面對面的訪談。

記者：張院士您好，請問計量自身的“創(chuàng)新性”體現(xiàn)在哪些方面？

張鐘華院士：計量不僅是人類認識物質(zhì)世界的重要工具，也是推動科技進步和社會發(fā)展的關(guān)鍵力量。計量是實現(xiàn)單位統(tǒng)一、量值準確可靠的活動，要做到這一點，就必須確保測量數(shù)據(jù)溯源到計量標準。我認為計量創(chuàng)新主要包括以下幾個方面：

一是方法創(chuàng)新。任何科學(xué)研究，都必須在研究方法上進行創(chuàng)新，才有可能取得突破。以我曾從事的國家計算電容基準研究工作為例，在研究精密電容器的幾何尺寸誤差引起的電容量誤差時，往往需要在不規(guī)則邊界的邊值條件下求解拉普拉斯方程，但一般來說，要求出邊界有任意不規(guī)則變形時的解答是相當困難的。我提出了一種解決這類問題的“變動邊界微擾法”，從理論上解決了電極幾何形狀誤差的計算問題。以此為基礎(chǔ)，中國計量科學(xué)研究院建立了我國的計算電容基準，使我國的交流阻抗標準有了獨立自主的溯源依據(jù)，為電力電子、通信系統(tǒng)、新能源技術(shù)等眾多領(lǐng)域的研發(fā)與生產(chǎn)提供了可靠的電容測量標準。

另一個例子也可以充分說明方法創(chuàng)新的重要性。在我主持的“建立超導(dǎo)強磁場標準”項目中，為解決核磁共振信號難以長距離傳輸?shù)膯栴}，我通過深入的理論計算和分析后，提出了一種干擾抑制方法，突破了這一技術(shù)難題，關(guān)鍵技術(shù)指標達到了國際先進水平。這一研究成果顯著提高了強磁場標準的準確度，為我國幾十臺超導(dǎo)磁體定標，以及物理學(xué)、材料科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的前沿探索提供了強有力的支持，社會效益和經(jīng)濟效益明顯，被評為當年的國際十大科技進展之一。

二是技術(shù)創(chuàng)新。19世紀下半葉到20世紀上半葉，國際計量局（BIPM）以及各國的計量中心實驗室建立起了經(jīng)典的計量基準。這些計量基準一般是根據(jù)經(jīng)典物理學(xué)的原理，用某種特別穩(wěn)定的實物來實現(xiàn)，故稱為實物基準。這種實物基準的缺點在于它們?nèi)菀资芤恍┎灰卓刂频奈锢砗突瘜W(xué)過程的影響，導(dǎo)致所保存的量值發(fā)生緩慢變化，進而無法滿足現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)對計量準確度日益提高的要求。如果只從改善材料穩(wěn)定性和制作工藝的方向努力，已很難大幅提高實物基準的準確度。但是，20世紀量子物理學(xué)的光輝為計量科學(xué)提供了飛躍發(fā)展的機會，特別是建立量子基準以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的實物基準的可能性。我有幸在精密電磁測量研究過程中經(jīng)歷了電阻基準從實物到量子基準的重要變革時期，并牽頭負責(zé)我國量子化霍爾電阻國家基準的研究和建立工作。此項目獲得了2007年度國家科技進步獎一等獎。在研究過程中，我和項目組成員通過自主創(chuàng)新，實現(xiàn)了多項技術(shù)突破：（1）在國際上首次從理論上證明了任意形狀的霍爾器件量子化時均滿足普適公式，降低了對工藝的要求；在此理論指導(dǎo)下，基于我國現(xiàn)有工藝條件成功研制了國產(chǎn)的量子化霍爾電阻器件。（2）利用非線性反饋系統(tǒng)的理論在相平面上對低溫電流比較儀中工作電流發(fā)生跳躍的現(xiàn)象進行了分析，找到了產(chǎn)生此種現(xiàn)象的原因。并提出對系統(tǒng)中前饋環(huán)節(jié)的動態(tài)特性進行細致補償?shù)姆椒ǎ朔藴y量裝置產(chǎn)生電流跳躍的難題，將裝置中的低溫電流比較儀的比例繞組匝數(shù)較國外提高了8倍，信噪比提高了一個數(shù)量級，比例準確度提高了40倍。測量準確度世界第一。（3）發(fā)明了一種渦流屏濾波器技術(shù)，有效抑制了高頻干擾，提高了低溫電流比較儀電橋工作時的穩(wěn)定性。（4）提出了一種低溫電流比較儀的整體校驗方法，確保了量子化霍爾電阻國家基準復(fù)現(xiàn)和量傳時的準確度。

我國的量子化霍爾電阻國家基準已兩次參加BIPM組織的國際關(guān)鍵比對，均取得優(yōu)異成績。此項基準不僅為我國贏得了國際話語權(quán)和地位，還保證了我國電學(xué)量傳系統(tǒng)的國際等效，促進了我國電學(xué)儀表行業(yè)的技術(shù)發(fā)展和進步。