一秒有多长？中国的标准时间如何确定？如何把人为噪音和自然噪音通过数据化进行识别？新型号的汽车上市前为何必须通过电磁兼容检测？
近日，记者走访了中国计量科学研究院（以下简称中国计量院）昌平院区，昌平院区现有实验室400余间，拥有一批具备隔震、恒温、恒湿、洁净、屏蔽等实验环境条件的高精密测量实验室。运行至今，中国计量院为国家科技创新、战略性新兴产业、民生计量以及计量科技前沿探索等提供了有力支撑。
“4600万年不差一秒”
中国计量院时频中心工程师杨东方介绍原子时标基准（央广网记者 邵蓝洁 摄）
“秒长是目前所有计量单位中精度最高的一个物理量，现在能达到10的负16次方的量级，我们做的就是‘一秒有多长’的秒长基准。”中国计量院时间频率计量中心（以下简称“中国计量院时频中心”）工程师杨东方介绍，1967年，第十三届国际计量大会通过决议，将基本时间单位“秒”的长度定义为无干扰的铯133原子在其基态的两个超精细子能级间跃迁9192631770次所持续的时间。
据了解，国际原子时（TAI）以铯原子秒长为基本时间单位，在1958年1月1日0时与世界时（UT）对齐，作为其时间起点。目前，全球80多个守时实验室的400多台商品原子钟参与国际原子时计算，仅有少数国家，包括美、俄、中、法、德、日等国铯喷泉原子钟获准驾驭国际原子时。
2014年，中国计量院研制的铯原子喷泉钟NIM5，作为秒长国家基准，成为国家时间频率量值的源头。同年通过国际计量局评审参与驾驭国际原子时，使得中国在国际原子时合作中拥有了“话语权”和表决权。目前，其不确定度相当于“4600万年不差一秒”。
中国计量院时频中心副研究员刘昆介绍铯喷泉原子钟（央广网记者 邵蓝洁 摄）
“我们把这时间做得这么准，并不仅为了大家日常看表计时使用，时间最重要的用途是卫星导航系统。光速是一个恒定的值，速度乘以时间等于距离。如果把时间做得很准的话，定位精度就非常准。”中国计量院时频中心副研究员刘昆透露，“要想把这个时间测得更准，钟跃迁的频率要向更高频方向迈进，为了瞄准下一代秒定义的变换，我们计量院包括国内好多科研单位都在做光钟。”他介绍，光钟钟跃迁频率从喷泉钟GHz变为THz，上升了几个量级，未来将成为新一代的秒长基准。
“世界上最安静的地方”
初次走进消声室，大部分人都觉察到耳朵正在经历一些异常。“人类感知声音的下限是20微帕，以其为参考值，对应的声压级是0分贝，0分贝并不是完全没有声音，而是指声音的强度低到人耳刚刚能够感知的程度。在消声室里，鼓膜压力失衡导致耳闷，因为没有反射、背景噪声也太低，甚至可以听到肠胃蠕动的声音。”中国计量院力学与声学所（简称中国计量院力声所）副研究员牛锋介绍。
中国计量院力声所副研究员牛锋介绍消声室的功能（央广网记者 邵蓝洁 摄）
中国计量院的消声室的净空尺寸为14.0m×11.4m×8.8m，低频截止频率为40Hz，A计权背景噪声低至-2.4dB。据牛锋介绍，消声室的设计需要隔声、隔振、吸声，是“世界上最安静的地方”。
全消声室一般用于声学计量仪器的型式评价试验，剧场使用的线性声源阵列的指向性测量，各个厂家生产的所谓“静音”或者“超静音”设备的测试，通常标称30dB以下的仪器设备都需要在这样的环境中测试。用于小型仪器设备的噪声辐射检测会比较多一些。在消声室里，研究人员还可以用自由场比较法，对传声器（麦克风）的自由场灵敏度和频率响应进行校准。
如何对各种声音进行判断和校准，不仅是相关硬件设备监测面临的问题，也是关乎生活幸福度的问题。2022年6月25日起，《噪声污染防治法》实施，其中明确提出，加快推进环境噪声自动化监测，构建声环境质量监测网络。“人为的噪声才叫噪声，虫鸣、鸟叫、风声、雨声不叫噪声，这时候就需要对自然噪声进行声纹识别。”牛锋表示，环境噪声自动检测数据直接入网，噪声源特征的提取与识别将是一个极大的挑战。
“电磁兼容是一个重要的指标”
“这是10米法半电波暗室，相比其他实验室，10米法半电波暗室显得更为高大宽敞。”中国计量院信电所工程师王少华介绍，这间实验室23米长，19米宽，9.7米高，配备了直径2米的小转台和直径6.5米的大转台。
10米法半电波暗室对汽车进行电磁兼容试验 央广网记者 邵蓝洁 摄
电波暗室是电磁兼容测试和天线测试的主要场地。电波暗室的主要作用有两个，一是屏蔽外界电磁波，二是消除电磁波反射。据介绍，暗室的外壳是一个由金属板封闭起来的六面体，用于屏蔽外部的电磁波干扰进入到暗室内部，避免影响暗室里面的实验。其次，暗室的墙壁和房顶贴了高性能电磁波吸波材料，用于吸收电磁波消除反射。地面使用导电地板、不覆盖吸波材料的暗室，叫做半电波暗室。
“汽车作为一台大型的电子设备，具备多种功能，尤其是新能源汽车，配备了多种传感器，像雷达、摄像头、麦克风等，智能化程度越来越高，集成的电子元器件越来越多。如果汽车的抗电磁干扰能力不足，车辆在行驶过程中也会受到其他的电磁干扰，可能导致控制功能故障或其他功能失效，存在极大的安全隐患。因此，电磁兼容成为产品设计中需要考虑的关键一环，电磁兼容也成为了一个重要的评价指标。”王少华介绍，“在辐射发射测试时，汽车处于行驶状态或静止状态，雨刷、转向灯、空调等功能都打开。使用接收天线在距离汽车10米的位置接收汽车发射的电磁波，使用接收机在控制室测量，检测汽车的辐射发射是否满足标准要求；在辐射抗干扰测试时，通过大功率发射天线向汽车辐射强电磁场，检测汽车的功能是否因干扰而失效。”
“一方面，要检测电子设备向外辐射的电磁波是否超过国家标准规定的限值；另一方面，向被测电子设备辐射强电磁场，检测设备抗电磁干扰的能力。”王少华表示，除了汽车整车，工业、科学、医疗设备、信息技术设备、汽车零部件等都可以在该实验室进行电磁兼容试验，以及计量器具型式评价试验（电磁兼容部分）。
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