我所高精度温度测量技术研发迈上新台阶

中国地震局宽频带地震观测技术研发创新团队近年投入基于平衡电桥的分布式高精度测温技术研发,相关成果受到国家重点研发计划“引力波探测”专项关注,目前团队已加入2022“高精度星载温度测量与控制”重点项目申报,不仅拓宽了地震高精度温度测量技术应用领域,也将为相关技术的不断发展注入新动能。

2017年以来,跟随地球科学向“深部走”的战略方向,创新团队针对地下深部复杂环境下的高精度温度测量问题开展技术攻关。2018年用于深井连续监测的高分辨率温度传感器的关键技术研究取得进展,实现温度测量分辨率1×10-5的指标。该项技术随后被应用于中国地震科学实验场深井综合观测系统建设,在财政部支持下,朱小毅研究员和薛兵研究员牵头在四川西昌实施地震系统首个深井观测阵建设,202121000米深井、8300深井全部投入观测。其中,高精度温度测量技术整合进入300米深井综合观测系统中(图1)。测温系统运行至今表现稳定,数据完整。

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1 西昌民胜300米井下集成综合观测仪器(最下方为温度传感器

在研发期间,介绍相关技术的学术论文被中国科学院微小卫星创新研究院发现。该院张晓峰副所长经过实地考察后, 20204月委托团队进行“高分辨率低噪声测温系统”研制。团队瞄准用户需求,采用交流激励信号驱动并进行同步采集等技术成功实现对热电偶效应和激励信号波动的抑制,温度测试1分钟平均分辨力达到0.00003℃(十万分之三摄氏度),接近美国同类仪器精度水平。研制样机(图2)在20213月交付使用。研究成果发表于International Journal of Modern Physics AZhang B , Zhu X , Zhang X , et al., 2021)。

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 2 高分辨率低噪声测温系统样机

得益于扎实的研发实力,中国科学院微小卫星创新研究院与研究所就联合申请2022年国家重点研发计划“引力波探测”专项达成一致。2022年上半年,团队先期投入高精度星载温度测量与控制技术预研工作(图3)。引力波探测要求星载惯性传感器温度在1mHz~1Hz频段的温度稳定性优于10μKHz-1/2研发工作极具挑战。研究所参与“高精度星载温度测量与控制”研究,不仅服务于国家重大战略,也将进一步推动相关技术研究储备,加强自主创新能力,为地震监测乃至其他领域的高精度温度监测提供技术支撑,为地震观测技术“产学研用”体系化发展探索更广阔的空间。

 

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 3 高精度星载温度测量系统预研实验