走进基准故事：三标尺定万顷深海

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走进基准故事

水声

计量基准是质量基础设施的源头根基，守护着量值的准确可靠。恰逢全国“质量月”与全国科普月，我们一同探秘水声声压基准装置，揭开水下精准测量背后的计量故事。

地球表面约71%被海洋覆盖，其中蕴藏着极为丰富的自然资源。由于电磁波在水中衰减极快，难以实现远距离传输，而声波却可以在水下传播数千公里——深海中的爆炸声信号甚至能跨越洋盆被接收到。自一百多年前问世以来，声纳技术便成为水下探测领域最主要的技术手段。发展至今，水声声压测量技术已被视作海洋探测的“感官基础”，广泛支撑着海洋目标探测、定位导航、水下通信、噪声测量与评估等诸多核心应用场景。

三线铸基：深山山洞里的

水下“国家标尺”

上世纪六七十年代，随着我国军民用水声产业、装备建设快速发展，全国亟需统一规范的水声声压计量标准；彼时海外水声计量核心技术长期封锁，公开技术资料稀缺。依托国家三线建设战略布局，中国测试技术研究院以潘孝洪、商国华、郝豫川等为代表的老一辈科研团队启动水声声压基准自主攻关。三套基准扎根大邑深山，隔绝外界振动、噪声干扰，共同搭建起1Hz～5MHz完整水下声压测量体系。

水声自由场互易法声压国家基准

水声自由场互易法声压国家基准装置

中国计量科学研究院分院（中国测试技术研究院前身）建成后，急切地全面投入计量科研工作。1970年开始，在南京工学院、京字110部队等兄弟单位的大力协助下，着手建立水声自由场互易法声压标准校准装置。1971年，建成了频段较宽的消声水池，以此建立自由声场，用来作为水声自由场互易法声压标准校准装置的一个重要设备。

水声自由场互易法声压国家基准旧照

1976年，原国家标准计量局批准水声自由场互易法声压标准校准装置在2kHz-100kHz频段内综合极限误差不超过±0.7dB，可作为我国水声声压计量标准，对水听器开展计量传递工作。1986年该装置正式获批为国家计量基准，承担中段水声设备量值溯源。

低频水声声压基准

低频水声声压基准装置

为匹配海洋地质勘探、船舶低频噪声、大型水下装备测试需求，团队同步攻关低频计量技术。1980年，低频水声声压计量标准通过鉴定，装置采用双辐射零值法，其原理科学，方法先进，基准建立时主要技术指标达到国际先进水平。1986年获批为低频水声声压基准装置，承担水声声压量值传递工作。

高频水声声压基准

高频水声声压基准装置

随着高频水声工程、海洋开发、医学超声及超声工程的发展，迫切需要解决高至兆赫级频段内的水听器的校准检定。为了使国内150kHz以上水声声压量值准确一致，根据原国家计量局下达的任务，研究建立了一套高频水声声压标准装置。

高频水声声压基准旧照

科研团队突破国外主流自易法技术路线，自研三只换能器互易法宽频校准方案，攻克高频换能器匹配、精密定位、微弱信号采集等多项技术难题。1985年装置完成鉴定，性能稳定、计量特性完整，填补了国内急需的高频水声声压和超声声压计量标准方面的空白，指标超越任务要求，达到国际先进水准；1988年正式获批国家基准。

孙磊回忆初到院里的感受及老一辈科学家精神

迭代焕新

守住水声声压计量精度底线

基准建成后长期依靠老式模拟仪表人工采集数据，操作繁琐、人为误差大，自动化水平偏低。随着时间推移，装置出现严重设备老化问题。为守住水声声压计量精度底线，基准设备维修、整体数字化改造规划迫在眉睫。2008至2009年，我院声学研究所以郝豫川、蒲志强、孙磊为代表的科研团队同步完成三套基准系统性技术升级改造。全线搭载数字化采集模块、自动测控系统，实现水声信号实时采集、自动运算、全程数据可追溯，大幅降低人工操作带来的测量波动，装置运行效率、复现稳定性实现跨越式提升。

孙磊讲述基准的技改及维护过程

作为目前基准守护团队核心成员，孙磊常年对接各大院所、高校、医疗机构提供计量溯源服务。如今临近退休，将全部实操经验倾囊相授，全力培养下一代基准传承人尹永钊。

孙磊向尹永钊传授经验

“基准藏在深山，使命连着海防民生，手艺不能断、精度不能丢。”孙磊介绍，日常除了设备核查、年度比对、对外校准测试，最重要的工作便是带教尹永钊，从环境管控、基准复现标准操作，到试验数据研判、水声设备校准细节，逐项传授数十年一线实操积累的计量功底，让水下计量的严谨与责任持续传承。

一端护卫海防重器

一端守护民生诊疗

守护海防与海洋强国建设

水声计量基准是水下国防装备的计量基石，其核心价值在于为水声传感器（声纳系统的核心“知觉细胞”）提供了可溯源、高准确度的量值传递能力。简单说，就是让声纳这双海洋探测的“眼睛”和“耳朵”测得更准，并且“准得有依据”。它解决的是水声测量领域最根本的量值可靠问题，这项工作不仅为海洋声学基础研究、声纳工程应用提供了准确可靠的计量支撑，也为我国海洋强国建设筑牢了水声领域的计量技术根基。

尹永钊感悟从人民子弟兵

到国家基准守护人的身份转变

护航民生健康与工业检测

高频水声声压基准补齐民用超声计量短板，面向全行业超声设备提供统一量值：临床B超、超声碎石、超声乳化、超声手术刀等诊疗设备的换能器探头，工业无损超声探伤仪器，全部依靠该基准完成性能检定。精准可控的高频声压计量，既避免超声诊疗剂量偏差带来的医疗风险，也保障工业零部件探伤检测的可靠性，以计量精度守护大众生命健康、工业生产安全。