科技魅力無(wú)限成果作用喜人

2010-10-11 08:47:30 中國(guó)質(zhì)量萬(wàn)里行點(diǎn)擊：次

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項(xiàng)目全名：碘穩(wěn)頻532nm光學(xué)頻率標(biāo)準(zhǔn)

研究機(jī)構(gòu)：中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院

最高肯定：2008年國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)

亮點(diǎn)推介：1秒頻率穩(wěn)定度達(dá)到全球最佳

項(xiàng)目簡(jiǎn)介

該頻率標(biāo)準(zhǔn)裝置頻率鎖定可靠，運(yùn)行穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)的頻率穩(wěn)定度指標(biāo)1秒優(yōu)于3×10-14，千秒-萬(wàn)秒優(yōu)于5×10-15，其中1秒頻率穩(wěn)定度超過國(guó)際上已報(bào)道的最好結(jié)果，萬(wàn)秒頻率穩(wěn)定度為國(guó)際上首次給出。通過飛秒光梳測(cè)得的532nm激光絕對(duì)頻率值最接近國(guó)際推薦值。上述指標(biāo)和結(jié)果，創(chuàng)造了目前可見光波段內(nèi)分子光頻標(biāo)的最高穩(wěn)定度，位于國(guó)際先進(jìn)水平的前列。

作為一項(xiàng)基礎(chǔ)研究，該成果可為科技發(fā)展和工業(yè)應(yīng)用提供多種溯源服務(wù)和計(jì)量保障。如通過光纖網(wǎng)絡(luò)傳遞，一方面可經(jīng)飛秒光疏頻率綜合器，建立光頻與時(shí)頻基準(zhǔn)之間精準(zhǔn)的直接相干連接，另一方面可高質(zhì)量連接用戶端實(shí)驗(yàn)室，實(shí)現(xiàn)頻率穩(wěn)定光源的連接和共享。該成果還可為飛秒脈沖光疏的研究提供同時(shí)具有極高短期頻率穩(wěn)定度和足夠激光功率的光學(xué)頻率測(cè)量對(duì)象。該成果特別適用于對(duì)激光頻率質(zhì)量，頻率控制和調(diào)諧范圍有較高要求的科研領(lǐng)域。

高端點(diǎn)評(píng)

該項(xiàng)目是復(fù)現(xiàn)國(guó)際單位制長(zhǎng)度基本單位“米”定義，構(gòu)成長(zhǎng)度計(jì)量體系的基礎(chǔ)之一，填補(bǔ)了我國(guó)的國(guó)家長(zhǎng)度基準(zhǔn)在532nm和1064nm波長(zhǎng)上的空白。特別是研究了碘穩(wěn)頻532nm光學(xué)頻率標(biāo)準(zhǔn)的物理和技術(shù)，突破了國(guó)外532nm光頻標(biāo)研究小組采用外購(gòu)商品激光器作為光源的一貫做法，獨(dú)立自主完成了包括一種新型半非平面單塊激光器在內(nèi)的整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置的研制，達(dá)到了最接近國(guó)際推薦值的激光絕對(duì)頻率值，鞏固和提升了我國(guó)自主的長(zhǎng)度基準(zhǔn)水平，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)多領(lǐng)域提供了更準(zhǔn)確的溯源服務(wù)和計(jì)量保障。

該項(xiàng)目花費(fèi)了近10年時(shí)間，在長(zhǎng)度計(jì)量、飛秒脈沖光梳頻率綜合、超精細(xì)光譜和光鐘研究等方面獲得了成功應(yīng)用，為基于光頻的新一代時(shí)間頻率基準(zhǔn)及其測(cè)量研究提供了技術(shù)支撐，它同時(shí)還結(jié)束了我國(guó)單塊激光器依賴進(jìn)口的局面，對(duì)超穩(wěn)定激光器和計(jì)量科技的進(jìn)步有重大推動(dòng)作用。

點(diǎn)評(píng)人：中國(guó)科學(xué)院院士母國(guó)光

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項(xiàng)目全名：量子化霍爾電阻基準(zhǔn)

研究機(jī)構(gòu)：中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院

最高肯定：2007年國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)

亮點(diǎn)推介：世界電阻基準(zhǔn)量值因此向中國(guó)看齊

項(xiàng)目簡(jiǎn)介

量子化霍爾電阻基準(zhǔn)項(xiàng)目由中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院張鐘華院士帶領(lǐng)的課題組，經(jīng)過17年的刻苦攻關(guān)，建成的擁有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的量子化霍爾電阻基準(zhǔn)。此項(xiàng)基準(zhǔn)的建立使我國(guó)電學(xué)計(jì)量站在了世界的頂峰，世界電阻基準(zhǔn)量值因此向中國(guó)看齊。

該項(xiàng)目具有多項(xiàng)獨(dú)創(chuàng)性的成就。如在國(guó)際上首次從理論上證明了量子化霍爾電阻量值與器件的形狀無(wú)關(guān)，證實(shí)了量子化霍爾效應(yīng)對(duì)器件形狀的普適性；提出應(yīng)用導(dǎo)電材料制作檢測(cè)線圈骨架，形成自然的渦流濾波器，提高了測(cè)量系統(tǒng)的穩(wěn)定性；闡明了安裝低溫電流比較儀的杜瓦瓶中氦氣氣壓的波動(dòng)是引起測(cè)量結(jié)果分散性的主要原因之一，并針對(duì)此問題提出和采取了一系列措施，把氦氣氣壓波動(dòng)而造成的分散性減小了一個(gè)數(shù)量級(jí)；克服了低溫電流比較儀的比例繞組匝數(shù)增加時(shí)會(huì)產(chǎn)生電流跳躍的難題，把匝數(shù)從國(guó)外的2065/16增加到16133/125，信噪比因而提高了近一個(gè)數(shù)量級(jí)；增加比例繞組匝數(shù)后可選擇更接近理想的比例值，比國(guó)外所用的比例值的誤差減小了幾十倍；用獨(dú)到的整體校驗(yàn)方式證實(shí)課題組研制的低溫電流比較儀的不確定度為10-10量級(jí)。所建標(biāo)準(zhǔn)的不確定度僅為10-10量級(jí)，達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

量子化霍爾電阻裝置完成以后，已為我國(guó)的計(jì)量體系和電子、電力、航空航天、儀器儀表等實(shí)際應(yīng)用部門提供了大量準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，滿足了國(guó)內(nèi)電學(xué)計(jì)量量值及其他相關(guān)計(jì)量量值溯源的高準(zhǔn)確度需求，大幅度提高了我國(guó)相關(guān)產(chǎn)品的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，產(chǎn)生了巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

高端點(diǎn)評(píng)

This is to let you know that I have received your e-mailed letters and most proud of your accomplishment at the National Institute of Metrology of establishing the QHR standard to an uncertainity of less than 5×10-10. It is a world first,truly outstanding!

“……中國(guó)的量子化霍爾電阻基準(zhǔn)達(dá)到了10-10量級(jí)的水平，世界第一，確實(shí)杰出”。

點(diǎn)評(píng)人：因發(fā)現(xiàn)分?jǐn)?shù)量子化霍爾效應(yīng)而獲得1998年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的美籍華人崔琦教授

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項(xiàng)目全名：飛秒激光光學(xué)頻率梳

研究機(jī)構(gòu)：中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院

最高肯定：2009年國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)

亮點(diǎn)推介：實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)度基本單位自主實(shí)現(xiàn)量值溯源

項(xiàng)目簡(jiǎn)介

飛秒激光光學(xué)頻率梳是二十世紀(jì)末出現(xiàn)的新一代光學(xué)頻率測(cè)量技術(shù)，它只用一臺(tái)鎖模飛秒激光器就實(shí)現(xiàn)了微波頻率和光學(xué)頻率的相干鏈接，給光學(xué)頻率測(cè)量研究帶來了革命性突破。

由中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院方占軍、王強(qiáng)等研究人員歷時(shí)4年，研制完成的我國(guó)第一臺(tái)飛秒光梳測(cè)量裝置，不僅在國(guó)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了溯源到銫原子微波頻率基準(zhǔn)的絕對(duì)光學(xué)頻率直接測(cè)量，還首次標(biāo)定了國(guó)家激光波長(zhǎng)基準(zhǔn)碘穩(wěn)頻633nm氦氖激光器和532nm Nd:YAG（摻釹元素的釔鋁石榴石）激光器的絕對(duì)頻率。該裝置的測(cè)量不確定度為2×10-14，達(dá)到了世界先進(jìn)水平。

這一最新科研成果改寫了我國(guó)長(zhǎng)度基本單位“米”不能獨(dú)立自主實(shí)現(xiàn)量值溯源的歷史，填補(bǔ)了我國(guó)絕對(duì)光學(xué)頻率直接測(cè)量能力的空白，徹底改變了國(guó)家長(zhǎng)度基準(zhǔn)必須依賴國(guó)際比對(duì)實(shí)現(xiàn)量值溯源的現(xiàn)狀；實(shí)現(xiàn)了光頻和微波的高精度直接鏈接和不同光學(xué)頻率標(biāo)準(zhǔn)之間的高精度鏈接，在健康診斷、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域有重要應(yīng)用前景。

高端點(diǎn)評(píng)

飛秒光梳只用一臺(tái)鎖模飛秒激脈沖光器就實(shí)現(xiàn)了微波頻率和光學(xué)頻率的相干鏈接，極大地簡(jiǎn)化了測(cè)量裝置、提高了測(cè)量準(zhǔn)確度，因此徹底取代了傳統(tǒng)的諧波頻率測(cè)量鏈。德國(guó)MPQ的T.W.Haensch教授和美國(guó)JILA的J.Hall博士也因此獲得了2005年的諾貝爾物理獎(jiǎng)。

中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院從2002年開始飛秒光梳課題研究，突破了一系列關(guān)鍵技術(shù)，研制完成了飛秒光學(xué)頻率梳測(cè)量裝置并測(cè)量了國(guó)家激光波長(zhǎng)基準(zhǔn)-碘穩(wěn)頻633nm He-Ne激光器和碘穩(wěn)頻532nm Nd:YAG單塊激光器的絕對(duì)頻率，填補(bǔ)了我國(guó)絕對(duì)光學(xué)頻率直接測(cè)量能力的空白，解決了我國(guó)長(zhǎng)度基本單位“米”不能獨(dú)立自主實(shí)現(xiàn)量值溯源的重大問題，具有重要的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

點(diǎn)評(píng)人：中國(guó)工程院院士李同保

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項(xiàng)目全名：《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫》

研究機(jī)構(gòu)：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化研究院

最高肯定：首屆中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)新貢獻(xiàn)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)

亮點(diǎn)推介：提高了我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的總體質(zhì)量水平

項(xiàng)目簡(jiǎn)介

推薦性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫》（GB/T 1.1）規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)編寫的最基本的技術(shù)準(zhǔn)則，使標(biāo)準(zhǔn)編寫有章可循，所以也被稱為“標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)”，是全面指導(dǎo)我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)編寫的基礎(chǔ)性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

2008年，最新版的1.1被評(píng)為首屆中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)新貢獻(xiàn)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)首次發(fā)布于1981年，已經(jīng)過4次修訂。這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言表述清楚、明白準(zhǔn)確，結(jié)構(gòu)編排合理，為標(biāo)準(zhǔn)編寫者提供了清晰的編寫思路。這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的最新版本具有明顯的創(chuàng)新點(diǎn)，適合了市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下，對(duì)編寫標(biāo)準(zhǔn)提出的新要求，適合了編寫貿(mào)易型標(biāo)準(zhǔn)以及與國(guó)際接軌的需要。

該標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布后得到了廣泛的實(shí)施，其實(shí)施的特點(diǎn)是：標(biāo)準(zhǔn)與相應(yīng)宣貫教材同步出版，及時(shí)快速；標(biāo)準(zhǔn)編寫模板的同時(shí)推出，進(jìn)一步推進(jìn)了新標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，滿足了廣大標(biāo)準(zhǔn)化工作者的需求。標(biāo)準(zhǔn)和有關(guān)教材的發(fā)行量在中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社相應(yīng)出版物中名列前茅。標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布后，在全國(guó)范圍掀起了學(xué)習(xí)標(biāo)準(zhǔn)編寫的熱潮，提高了我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的總體質(zhì)量水平，取得了良好的社會(huì)效益。

高端點(diǎn)評(píng)

《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫》（GB/T 1.1）是編寫標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)，是每一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)起草者編寫標(biāo)準(zhǔn)的必備工具，是最重要的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)之一。

這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的重要性體現(xiàn)在，我國(guó)所有的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，都要按照這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的要求編寫，所有的標(biāo)準(zhǔn)都與這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)密切相關(guān)。這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)集幾十年我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化工作者編寫標(biāo)準(zhǔn)的經(jīng)驗(yàn)和智慧，吸收國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)編寫的先進(jìn)理念和方法，對(duì)我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)制定具有普遍的指導(dǎo)意義。

這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)頒布至今，得到了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化主管部門、各企事業(yè)機(jī)構(gòu)和廣大標(biāo)準(zhǔn)化工作者的認(rèn)可和應(yīng)用，受到普遍歡迎。這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)在我國(guó)得到非常廣泛的實(shí)施，對(duì)于提高我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的總體質(zhì)量水平發(fā)揮著十分重要的作用。

點(diǎn)評(píng)人：《標(biāo)準(zhǔn)化概論》主編李春田

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項(xiàng)目全名：激光冷卻-銫原子噴泉時(shí)間頻率基準(zhǔn)裝置

研究機(jī)構(gòu)：中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院

最高肯定：2006年國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)

亮點(diǎn)推介：“中國(guó)時(shí)間”600萬(wàn)年不差一秒

項(xiàng)目簡(jiǎn)介

建立獨(dú)立自主的時(shí)間頻率計(jì)量體系關(guān)系到國(guó)家基礎(chǔ)科學(xué)、國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)防建設(shè)的核心利益。1967年基于銫原子基態(tài)超精細(xì)能級(jí)微波躍遷輻射的原子秒定義取代了傳統(tǒng)天文秒。從此，利用銫原子基準(zhǔn)鐘復(fù)現(xiàn)秒定義，成為時(shí)間頻率計(jì)量體系的溯源源頭。

中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院開展了一系列時(shí)間頻率基準(zhǔn)裝置的研究，并取得了豐碩的成果。2009年該院開展了銫噴泉鐘駕馭氫鐘產(chǎn)生NIM原子時(shí)的實(shí)驗(yàn)，以這種新方案產(chǎn)生的NIM原子時(shí)不確定度優(yōu)于2×10-14。銫噴泉鐘校準(zhǔn)NIM守時(shí)鐘組，在平時(shí)提高NIM原子時(shí)在國(guó)際原子時(shí)協(xié)作中的權(quán)重；非常時(shí)期NIM4鐘可以獨(dú)立校準(zhǔn)NIM原子時(shí)，保障中國(guó)時(shí)間頻率體系獨(dú)立準(zhǔn)確運(yùn)行。NIM衛(wèi)星導(dǎo)航是時(shí)間頻率計(jì)量最重要的應(yīng)用。目前中國(guó)軍隊(duì)正在研制中國(guó)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)——北斗二號(hào)。NIM研制的可搬運(yùn)激光冷卻-銫原子噴泉鐘，將為北斗原子時(shí)提供溯源，為我國(guó)的國(guó)防現(xiàn)代化建設(shè)服務(wù)。

NIM4銫噴泉鐘的研制成功推動(dòng)了中國(guó)實(shí)驗(yàn)冷原子物理的發(fā)展，表明我國(guó)時(shí)間頻率基準(zhǔn)研究進(jìn)入世界先進(jìn)水平的行列，標(biāo)志著中國(guó)成為國(guó)際少數(shù)具有獨(dú)立完整時(shí)間頻率體系的國(guó)家之一。

高端點(diǎn)評(píng)

時(shí)間頻率是國(guó)家計(jì)量體系的基礎(chǔ)量值之一，關(guān)系國(guó)計(jì)民生，國(guó)防安全。經(jīng)過多年努力，中國(guó)計(jì)量院研制成功鍶原子噴泉鐘系列，為建立中國(guó)獨(dú)立自主的時(shí)間頻率體系提供了源頭基準(zhǔn)。

鍶原子噴泉鐘是20世紀(jì)末期出現(xiàn)的最新一代微波頻率基準(zhǔn)，集中了物理、微波、電子、激光、真空等一系列先進(jìn)科學(xué)、技術(shù)和工藝的最新成果。

中國(guó)計(jì)量院研制的鍶原子噴泉鐘指標(biāo)已達(dá)國(guó)際先進(jìn)，使我國(guó)時(shí)間頻率計(jì)量基準(zhǔn)研究進(jìn)入世界先進(jìn)水平的行列，標(biāo)志著中國(guó)在建立完整獨(dú)立的時(shí)間頻率體系上邁出了重要的一步。

點(diǎn)評(píng)人：中國(guó)工程院院士金國(guó)藩

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項(xiàng)目全名：石化成套裝置基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)技術(shù)體系研究和工程應(yīng)用

研究機(jī)構(gòu)：中國(guó)特種設(shè)備檢測(cè)研究院等單位

最高肯定：無(wú)（項(xiàng)目結(jié)項(xiàng)時(shí)間較晚，正在申報(bào)中）

亮點(diǎn)推介：課題成果應(yīng)用的總效益已超20億元

項(xiàng)目簡(jiǎn)介

該成果以承壓類成套裝置為研究對(duì)象，經(jīng)過大量的工程試用、數(shù)據(jù)積累和研究分析，在充分考慮國(guó)情的基礎(chǔ)上，提出了我國(guó)的成套裝置基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)（RBI）的技術(shù)方法，并建立了相應(yīng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)。與國(guó)外相應(yīng)方法相比，該方法在多個(gè)方面實(shí)現(xiàn)了自主創(chuàng)新，包括引入制造質(zhì)量修正因子、以剩余壽命代替設(shè)計(jì)壽命、對(duì)局部減薄因子采用極限分析理論等。在此基礎(chǔ)上，建立了涵蓋多種典型煉油和化工成套裝置的基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)指導(dǎo)技術(shù)文件。通過評(píng)估方法、數(shù)據(jù)庫(kù)與技術(shù)文件的整合集成，初步形成了我國(guó)的成套裝置基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)技術(shù)方法體系，改變了我國(guó)在RBI技術(shù)領(lǐng)域被國(guó)外方法和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)壟斷的局面。

應(yīng)用該成果，對(duì)中國(guó)石化、中國(guó)石油、中國(guó)海油等200多套重要裝置進(jìn)行了設(shè)備損傷模式判別和基于風(fēng)險(xiǎn)的檢驗(yàn)，找出了設(shè)備的薄弱環(huán)節(jié)和管理重點(diǎn)，使檢驗(yàn)更加具有針對(duì)性，消除了明顯的安全隱患，保障了裝置的運(yùn)行安全。僅其中的一套燕山石化乙烯裂解裝置由于實(shí)施RBI檢驗(yàn)就創(chuàng)造直接經(jīng)濟(jì)效益6000多萬(wàn)元，課題成果的工程應(yīng)用總經(jīng)濟(jì)效益已經(jīng)超過20億元。

該成果還提出了完善當(dāng)前承壓設(shè)備在役檢驗(yàn)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)體系的框架建議，為政府特種設(shè)備安全監(jiān)察提供了技術(shù)支撐。2009年正式實(shí)施的國(guó)家法規(guī)《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》已經(jīng)采納本課題研究的RBI技術(shù)方法，為將來這一成果的進(jìn)一步廣泛應(yīng)用提供了范例和技術(shù)依據(jù)。

高端點(diǎn)評(píng)

這一研究成果所提交的初步技術(shù)方法體系，體現(xiàn)了安全性和經(jīng)濟(jì)性的統(tǒng)一的原則，與國(guó)外相應(yīng)方法相比，實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)自主創(chuàng)新，將為保障我國(guó)石化裝置承壓特種設(shè)備的安全發(fā)揮積極作用。實(shí)現(xiàn)了從普遍的、定期的、規(guī)定性的檢驗(yàn)到針對(duì)性的、必要的科學(xué)檢驗(yàn)的發(fā)展；從盲目為了發(fā)現(xiàn)“一般缺陷”到重點(diǎn)監(jiān)控“危險(xiǎn)缺陷”的科學(xué)發(fā)展。同時(shí)，該成果的推廣應(yīng)用，也有助于進(jìn)一步完善我國(guó)的基于風(fēng)險(xiǎn)的承壓設(shè)備定期檢驗(yàn)規(guī)范體系。

點(diǎn)評(píng)人：中國(guó)工程院院士鐘群鵬