這把“微觀標(biāo)尺”不晃了！新技術(shù)讓精準(zhǔn)稱重更靠譜熱資訊

2025-10-29 17:06:07 來源：科技日?qǐng)?bào)

(資料圖片僅供參考)

去藥店買幾毫克的名貴藥材，藥師得精準(zhǔn)稱取才能保證藥效；買金飾時(shí)，店員把首飾放在小秤上，讀數(shù)差零點(diǎn)幾毫克都可能影響價(jià)值；食品廠加微量防腐劑，多一點(diǎn)少一點(diǎn)要么沒效果、要么有安全風(fēng)險(xiǎn)……

如何實(shí)現(xiàn)微小劑量的精準(zhǔn)控制？這需要微克精度的稱量。微克有多重？大約為一?；ㄉ陌偃f分之一，好比讓一只蝴蝶穩(wěn)穩(wěn)地落在一頭北極熊身上，對(duì)測(cè)量的精度要求極高。

中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院與中國(guó)計(jì)量大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)正在攻克高精度電子天平的一個(gè)核心難題：測(cè)量時(shí)，看不見的“微觀標(biāo)尺”總會(huì)因?yàn)榄h(huán)境的細(xì)微干擾（如空氣流動(dòng)、溫度變化、臺(tái)面振動(dòng)）而飄忽不定，導(dǎo)致結(jié)果不準(zhǔn)。日前，中國(guó)計(jì)量測(cè)試學(xué)會(huì)主辦的《計(jì)量學(xué)報(bào)》報(bào)道了相關(guān)研究成果。

接受采訪時(shí)，研究人員用了個(gè)生動(dòng)的比喻：電子天平內(nèi)部有一個(gè)控制平衡的電路，它就像龍舟上的舵手，負(fù)責(zé)穩(wěn)定方向，實(shí)現(xiàn)天平內(nèi)稱重傳感器電磁力與物體重量的平衡。但環(huán)境干擾會(huì)讓這個(gè)“舵手”左搖右擺，讓測(cè)量的“微觀標(biāo)尺”飄忽不定，也就難以實(shí)現(xiàn)微克精度的藥物劑量測(cè)量。

為此，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一套巧妙的“分階段”控制策略，整個(gè)過程好比是一次“空中加油”?？焖俳咏A段：當(dāng)微量物品剛放上天平，他們通過優(yōu)化控制算法和參數(shù)，讓電子天平快速響應(yīng)、接近真實(shí)重量，就像戰(zhàn)斗機(jī)迅速追上并接近加油機(jī)。精細(xì)穩(wěn)定階段：當(dāng)雙方接近相對(duì)靜止時(shí)，他們鎖住電磁力，并給測(cè)量系統(tǒng)增加一個(gè)“游動(dòng)標(biāo)尺”，根據(jù)微小位移變化主動(dòng)補(bǔ)償環(huán)境擾動(dòng)帶來的微小晃動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的“對(duì)接”與“加油”。

實(shí)驗(yàn)證明，這種新方法能夠有效抑制稱量過程中示值的波動(dòng)，在短時(shí)間內(nèi)獲得高度一致的可靠結(jié)果，最終實(shí)現(xiàn)了微克級(jí)的穩(wěn)定稱量。

據(jù)悉，這項(xiàng)由國(guó)家自然科學(xué)基金和北京市科技計(jì)劃支持的研究，目前仍處于在研階段。未來，相關(guān)成果將應(yīng)用于生物醫(yī)藥、新能源等領(lǐng)域，通過提升醫(yī)藥劑量和材料配比的精度，為培育發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力提供更堅(jiān)實(shí)的計(jì)量支撐。

（本文采寫得到中國(guó)計(jì)量測(cè)試學(xué)會(huì)支持）

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