近段時(shí)間以來(lái)，從中央到地方，著眼推動(dòng)實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略，圍繞提高人才隊(duì)伍建設(shè)水平持續(xù)深入推進(jìn)改革，出臺(tái)了一系列政策措施。根據(jù)形勢(shì)發(fā)展和學(xué)校工作需要，學(xué)校確定2018年為“教師隊(duì)伍建設(shè)攻堅(jiān)年”。為充分發(fā)揮優(yōu)秀教師示范引領(lǐng)作用，本報(bào)特推出“重郵身邊人”專欄，持續(xù)報(bào)道我校優(yōu)秀教師的先進(jìn)事跡，以饗讀者。
劉宇，重慶郵電大學(xué)光電工程學(xué)院教授、重慶郵電大學(xué)傳感器件與系統(tǒng)研究所所長(zhǎng)、MEMES振動(dòng)傳感技術(shù)國(guó)際聯(lián)合研發(fā)中心主任，國(guó)內(nèi)把振動(dòng)陀螺儀零位漂移誤差做到每小時(shí)1度以內(nèi)的第一人。其帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成員研發(fā)的振動(dòng)陀螺儀，精度已躋身世界第一梯隊(duì)。
　　在太空，每一個(gè)空間飛行器因裝有一個(gè)體積不大的黑匣子，能夠平穩(wěn)導(dǎo)航、精確定位甚至完成精準(zhǔn)的自動(dòng)對(duì)接;在地面，如果發(fā)生地震等災(zāi)難導(dǎo)致常規(guī)通信全部中斷，救援人員仍可借助移動(dòng)衛(wèi)星電話進(jìn)行通話;在地下，一種可以跟隨鉆頭深入地下幾千米的智能裝備像長(zhǎng)了眼睛，能夠幫助資源勘探者尋找到隱藏在各個(gè)角落的礦藏;在沒(méi)有GPS信號(hào)的室內(nèi)或隧道中，人們卻能靠手機(jī)獲得定位與導(dǎo)航信息……但你知道嗎?這些功能的實(shí)現(xiàn)，都要依靠一個(gè)小小的但至關(guān)重要的零部件———陀螺儀。
　　過(guò)去，這種廣泛應(yīng)用于航空航天、航海及工業(yè)勘探裝備的定位元件，其核心技術(shù)曾在數(shù)十年時(shí)間里一直被歐美企業(yè)嚴(yán)密封鎖。但重慶郵電大學(xué)一教授大膽“走冷門”，自主研發(fā)出了精度躋身世界第一梯隊(duì)的振動(dòng)陀螺儀，成功打破了歐美的技術(shù)壟斷。
　　這名教授就是劉宇。
　　力排眾議“走冷門”
　　劉宇研究振動(dòng)陀螺儀，始于2003年。
　　當(dāng)時(shí)，在全球范圍內(nèi)，無(wú)論從研發(fā)還是應(yīng)用情況來(lái)看，光學(xué)陀螺儀都是陀螺儀技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展主流。國(guó)內(nèi)的陀螺儀研發(fā)，在政策指引下更是出現(xiàn)了往光學(xué)陀螺儀方向一邊倒的現(xiàn)象———全國(guó)為數(shù)不多的從事陀螺儀研究的科研人員中，做振動(dòng)陀螺儀研究的僅有10%左右。
　　振動(dòng)陀螺儀遭受如此“冷遇”，原因在于主流的聲音認(rèn)為其精度低且抗沖擊、振動(dòng)性能差，不如光學(xué)陀螺儀、激光陀螺儀、靜電陀螺儀及原子陀螺儀等“高大上”。
　　劉宇卻對(duì)振動(dòng)陀螺儀技術(shù)情有獨(dú)鐘。他在深入研究了哥氏振動(dòng)陀螺原理后，發(fā)現(xiàn)眾人不待見(jiàn)的振動(dòng)陀螺儀身上，其實(shí)藏著其它陀螺儀無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)———哥氏振動(dòng)現(xiàn)象無(wú)處不在，結(jié)構(gòu)極其簡(jiǎn)單，信號(hào)讀取方式靈活，可預(yù)期的微型化封裝趨勢(shì)、極低的成本等。
　　于是，劉宇反其道而行之。他的想法很簡(jiǎn)單：光學(xué)陀螺儀技術(shù)掌握在歐美企業(yè)手中，跟到別人屁股后面跑，即使做出來(lái)了，恐怕也難以取得領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。與其如此，倒不如在國(guó)內(nèi)外都不重視的振動(dòng)陀螺儀領(lǐng)域搏一把。
　　同時(shí)，劉宇也自信，一定能想到辦法解決振動(dòng)陀螺儀的缺陷。
　　不過(guò)，由于與主流相悖，劉宇還未啟動(dòng)研究便遭到了來(lái)自同行、師兄及校友等不少人的反對(duì)。他們紛紛勸告劉宇，不要沖動(dòng)而為，應(yīng)該順應(yīng)形勢(shì)，轉(zhuǎn)個(gè)方向搞光學(xué)陀螺技術(shù)研究才是“正道”。
　　劉宇不聽(tīng)勸，毅然迎難而上，走進(jìn)了別人不愿意走的“冷門”。
　　一片質(zhì)疑聲中，他根據(jù)自己的理論，找到了攻克技術(shù)難關(guān)的方向———從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)新、材料選用、信號(hào)處理優(yōu)化、封裝設(shè)計(jì)和粘結(jié)工藝等方面，提高振動(dòng)陀螺儀精度及抗沖擊、振動(dòng)性能。15年堅(jiān)守找材料，搞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、方案設(shè)計(jì)，做封裝、電路……從零起步，一切都得靠自己。但劉宇和研究團(tuán)隊(duì)成員鼓足了干勁兒，克服了一個(gè)又一個(gè)困難。
　　研究經(jīng)費(fèi)緊張，就盡量采取簡(jiǎn)單可行、節(jié)約資金的辦法;沒(méi)有合適的材料，就自己造;實(shí)驗(yàn)室空間狹小，就把自家書(shū)房騰出來(lái)放實(shí)驗(yàn)品和各種材料、工具。
　　“開(kāi)頭的一年，為了找到能夠提高振動(dòng)陀螺儀精度的低膨脹系數(shù)材料，我們自己做配方，然后通過(guò)熟人委托當(dāng)時(shí)的重慶特鋼廠加工。”劉宇回憶，沒(méi)想到，團(tuán)隊(duì)原本只需要幾百克鋼材，最后卻被迫加工了幾十公斤鋼材———量少了，鋼廠不加工。
　　鋼材數(shù)量多出一大截，費(fèi)用預(yù)算超出近2萬(wàn)元。這對(duì)于研究經(jīng)費(fèi)緊缺的團(tuán)隊(duì)而言，無(wú)疑是雪上加霜。
　　實(shí)在沒(méi)辦法，劉宇和幾個(gè)團(tuán)隊(duì)成員一咬牙，自己掏腰包湊了2萬(wàn)元交給鋼廠。
　　但后來(lái)，這批鋼材只用了不到1斤便被擱置一邊。原因很簡(jiǎn)單：經(jīng)過(guò)反反復(fù)復(fù)試驗(yàn)，他們找到了更好的替代材料。
　　15年來(lái)，劉宇和團(tuán)隊(duì)成員一直在這樣不斷試錯(cuò)、精益求精，雖遭遇了上千次失敗，但仍百折不撓、鍥而不舍。在劉宇家的書(shū)房，至今還存放著上百個(gè)振動(dòng)陀螺儀實(shí)驗(yàn)品。
　　曾有企業(yè)找上門來(lái)，開(kāi)出誘人的報(bào)酬請(qǐng)劉宇做其它領(lǐng)域的項(xiàng)目研究，但劉宇不為所動(dòng)。他覺(jué)得，技術(shù)的突破，需要一種堅(jiān)守，做其他研究會(huì)影響振動(dòng)陀螺儀研究的連續(xù)性和進(jìn)展。
　　從受冷遇到受重視不忘初心，堅(jiān)守夢(mèng)想，終有回報(bào)。
　　2006年，隨著研究團(tuán)隊(duì)在核心關(guān)鍵技術(shù)上的層層突破，振動(dòng)陀螺儀精度低及抗沖擊、振動(dòng)性能差的問(wèn)題得到了極大的改善。到2017年，劉宇團(tuán)隊(duì)已獲得16項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利。
　　但振動(dòng)陀螺儀的研究從來(lái)都是國(guó)家大型研究所“份內(nèi)”的事，國(guó)內(nèi)很少有企業(yè)或使用單位想到劉宇這樣的小團(tuán)隊(duì)可以做出來(lái)并達(dá)到高精度。因此，在2006年以后的好幾年時(shí)間里，這項(xiàng)研究成果并未引起業(yè)界重視。偶爾有一兩家企業(yè)前來(lái)咨詢，最終也是不愿冒險(xiǎn)試用。
　　“這樣下去怎么辦?”研發(fā)出來(lái)不被看好，團(tuán)隊(duì)中有年輕人開(kāi)始著急了。
　　劉宇卻是氣定神閑，他知道，一種新的技術(shù)出來(lái)，短時(shí)間內(nèi)是不會(huì)輕易地被市場(chǎng)接受的?！袄^續(xù)研究，不斷優(yōu)化振動(dòng)陀螺儀精度及整體性能，總有一天我們的研究成果會(huì)被人看好。”他對(duì)團(tuán)隊(duì)成員說(shuō)。
　　自信從何而來(lái)?原來(lái)，隨著微機(jī)械技術(shù)的迅猛發(fā)展，劉宇看到了振動(dòng)陀螺儀嶄新的應(yīng)用領(lǐng)域。未來(lái)，不論振動(dòng)陀螺儀的封裝形式因微機(jī)械技術(shù)發(fā)生什么樣的變化，都將大量應(yīng)用到團(tuán)隊(duì)前期積累的核心關(guān)鍵技術(shù)。
　　基于此，團(tuán)隊(duì)沒(méi)有在技術(shù)上原地踏步，而是前瞻性地從事以振動(dòng)陀螺儀為基礎(chǔ)的定位導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)研究，并取得一系列成果。譬如，世界上井徑最小的智能測(cè)井裝備，國(guó)內(nèi)室內(nèi)自主定位精度最高紀(jì)錄和國(guó)內(nèi)體積最小的微姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)，都出自該團(tuán)隊(duì)之手。
　　2013年，轉(zhuǎn)機(jī)終于出現(xiàn)。當(dāng)年，華為在一款手機(jī)中使用了他們的振動(dòng)陀螺儀算法，并給予了好評(píng)。此事一傳十十傳百，引起了業(yè)界對(duì)振動(dòng)陀螺儀的重視。軍方和一些企業(yè)陸續(xù)找上門來(lái)，洽談合作事宜。
　　此后，通過(guò)與軍方及湖北、上海、西安等地的幾家企業(yè)合作，劉宇團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了研發(fā)成果的產(chǎn)業(yè)化，逐漸把振動(dòng)陀螺儀核心技術(shù)及其相關(guān)系統(tǒng)應(yīng)用在了航空航天、資源勘探、消防、移動(dòng)終端設(shè)備和工業(yè)監(jiān)控等多個(gè)領(lǐng)域———太空上正在運(yùn)行的中國(guó)高分衛(wèi)星，其導(dǎo)航系統(tǒng)已開(kāi)啟了振動(dòng)陀螺儀在軌運(yùn)行的新時(shí)代，受邀參與其中關(guān)鍵技術(shù)研究的劉宇團(tuán)隊(duì)，是背后默默無(wú)聞的“功臣”之一;廣東一核電站使用的以微機(jī)械振動(dòng)陀螺儀為核心的定位系統(tǒng)，得益于劉宇團(tuán)隊(duì)給出的獨(dú)特算法，解決了核電站因無(wú)法接收無(wú)線信號(hào)導(dǎo)致的人員定位、安全狀況監(jiān)測(cè)難題;在重慶等城市，消防隊(duì)員進(jìn)入無(wú)法通信的火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，指揮人員可通過(guò)劉宇團(tuán)隊(duì)研發(fā)的消防單兵定位裝置及定位系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控消防員所在位置、移動(dòng)情況及安全狀況，進(jìn)而指導(dǎo)消防員救火或救援遇險(xiǎn)隊(duì)友……打破歐美技術(shù)壟斷與用了上百個(gè)器件、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制作復(fù)雜的光學(xué)陀螺儀相比，劉宇團(tuán)隊(duì)研發(fā)的振動(dòng)陀螺儀具有四大優(yōu)點(diǎn)———結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作簡(jiǎn)單;使用壽命可達(dá)20-30年，至少是光學(xué)陀螺儀的10倍以上;體積小，指甲殼大小的芯片可集成3個(gè)以上振動(dòng)陀螺儀;應(yīng)用成本低，僅相當(dāng)于光學(xué)陀螺儀的十分之一。
　　精度方面，這種振動(dòng)陀螺儀達(dá)到了僅1度/小時(shí)的漂移 (即每小時(shí)漂移的誤差僅為1度)，且已逼近精度排在前兩位的美國(guó)、法國(guó)的陀螺儀，名列世界第三。
　　也因?yàn)槿绱耍瑒⒂畛蔀榱藝?guó)內(nèi)把常規(guī)尺寸振動(dòng)陀螺儀零位漂移誤差做到每小時(shí)1度以內(nèi)的第一人。
　　數(shù)十年來(lái)，在陀螺儀領(lǐng)域處于壟斷地位的歐美國(guó)家，一直對(duì)中國(guó)進(jìn)行出口限制。漂移誤差低于1度/小時(shí)的陀螺儀，通常不允許賣給中國(guó)企業(yè)。因而，中國(guó)企業(yè)從國(guó)外買到的陀螺儀，精度都比較低。
　　這種背景下，劉宇團(tuán)隊(duì)研發(fā)的振動(dòng)陀螺儀，憑借高精度、低成本的優(yōu)勢(shì)，成功打破了歐美的技術(shù)封鎖及壟斷。
　　以方位測(cè)井儀為例：其70%的成本在陀螺儀上，以往，國(guó)內(nèi)企業(yè)采購(gòu)一套陀螺儀精度并不算高的測(cè)井儀，需花費(fèi)近200萬(wàn)元。倘若需要精度更高的測(cè)井儀，只能請(qǐng)國(guó)外企業(yè)提供探井技術(shù)服務(wù)。而這種服務(wù)往往只是測(cè)量幾個(gè)數(shù)據(jù)，收費(fèi)卻高達(dá)二三百萬(wàn)元。
　　不過(guò)，自從有了劉宇團(tuán)隊(duì)研發(fā)的振動(dòng)陀螺儀，國(guó)內(nèi)企業(yè)只需花費(fèi)二三十萬(wàn)元，就能買到高精度的國(guó)產(chǎn)測(cè)井儀，且綜合性能指標(biāo)更高。
　　近幾年時(shí)間里，劉宇團(tuán)隊(duì)以這種振動(dòng)陀螺儀為核心開(kāi)發(fā)的隨鉆導(dǎo)向定位測(cè)井系統(tǒng)，已陸續(xù)被全國(guó)20多家公司和研究機(jī)構(gòu)采用，在市場(chǎng)上形成了一系列國(guó)產(chǎn)化高端測(cè)井儀器。
　　但劉宇在陀螺儀領(lǐng)域的研究并未因此停止。去年，他又在全球率先提出了光致機(jī)械振動(dòng)的新陀螺儀理論，目標(biāo)是替代靜電陀螺儀———一種被公認(rèn)為精度最高、主要在美英軍方使用的超高精度陀螺儀。
　　目前，在國(guó)家自然科學(xué)基金的支持下，劉宇已啟動(dòng)了此項(xiàng)研究。他知道，這又將是一次漫長(zhǎng)、艱辛的研發(fā)之旅。但無(wú)論遇到什么情況，他都不會(huì)放棄。
　　“科技工作者唯有自信并堅(jiān)守理想，才能實(shí)現(xiàn)超越!”他感慨道。（來(lái)源：重慶日?qǐng)?bào)）