邂逅“精灵鼠”
岩体静弹性模量是水利水电等大型工程建设中非常重要的岩体参数，即地下岩体能够承受多大压力，在什么样的情况下会超出岩石的弹性承受极限，这项信息至关重要，直接关系到施工安全、工程安全，若马虎过关，相当于早早地给工程施工乃至项目建筑埋下了一颗定时炸弹，后果不堪设想。
获取这项关键信息的技术设备是物探领域的一项专业测试仪器，记者在古贤勘测工地上见到了这台设备，碗口粗细的钢制探头，拖着长长的尾巴，一头扎进深深的洞穴，一会儿功夫，关于洞穴内岩体的硬度情况、地质状况信息便以准确数据和形象曲线的形式展现在旁边的主机屏幕上，不愧是集高科技于一身的“精灵鼠”。
记者也曾见过类似的深层岩体测试仪器，笨重而迟缓，仪表计数靠人工，一边加压一边读数，表盘指针摆动不停，数据无法精确读取，代表地下岩体承压能力、弹性状况的曲线图示也需要根据记录的数据进行人工绘制，造成人为误差。
“精灵鼠”之“神”就在于其探测过程全部实现自动化，避免了人工误差，工作效率高，探测结果精准，精确度可达到小数点位后4位。
“精灵鼠”在物探领域有自己专业的名字，其全称是“全自动智能化钻孔弹模测试仪”，目前这种仪器已经在黄河古贤、青海黄藏寺、四川锦屏等国家大型水利水电工程中应用，显示出了显著的社会效益和经济效益，推广前景广阔。
该项目探头设计已经获得两项国家专利，在上个月刚刚进行的由河南省科学技术厅组织召开的科技成果鉴定会上，鉴定委员会的专家们一致认为，该成果总体达到国家先进水平，在大口径测试和探头结构方面达到国际领先水平，并建议对整体仪器申报国家发明专利，加大成果推广应用。
一个思维跨越成就一项发明专利
该仪器的探头部分之所以能够获得国家发明专利，是因为它在国内外首次将探头工作时内部受压伸出以感知地底深层岩体弹性状况的承压板设计为两侧对称的“宫灯”形状，“以前的仪器全部都是单侧伸出”，该仪器研制项目的主要负责人、黄河勘测规划设计研究院有限公司物探院的高级工程师胡伟华告诉记者。
双侧伸出承压板的合理之处在于它改变了测试过程中压力单向加载造成的误差，克服了受力不对称的技术难题，看似简单的一个思维跳越，却阻隔了测试仪多少年的技术进步。“宫灯形”的设计也因此于2010年9月成功申请国家知识产权局“外观设计型专利”。
“为什么从一开始国内外科研机构和生产厂家的测试仪探头都是单侧承压板，而不是双侧对称的呢？双侧对称的到底行不行，是否更加合理？”一连串的问号在2003年就已经出现在黄河勘测规划设计研究院有限公司物探院职工的头脑里，带着疑问，项目组成员查阅了大量国内外相关资料，咨询了不少业界的专家，认定双侧对称的设计是可行的，并且是合理的，从那时起，项目组成员便开始了前期的探索。
如同许许多多成功的例子一样，黄河勘测规划设计研究院有限公司的项目组是第一个敢于吃螃蟹的人。看似简单的问题，大家都熟视无睹，只有他们第一个提出、认真考虑了这个问题，并且付诸行动，用辛勤和汗水浇开了成功之花。
精益求精催生最佳匹配角度
物理专业领域常用半角来说明弧形接触面大小，“精灵鼠”探头上的承压板与受测洞壁接触形成的弧形角度采用25度，即半角12.5度，这是与其他同类仪器不同的地方，“之所以精确到12.5度，是我们经过理论研究和大量比对试验确定下来的最优角度，它解决了承压板与钻孔孔壁匹配不好而导致测试结果误差较大的问题。”
“最早的时候，我们在使用从厂家购置仪器的过程中发现，这些仪器都与实际情况存在较大误差，远远满足不了应用要求，”项目组成员告诉记者，“比如，当前，美国生产的同类仪器――古德曼千斤顶，其半接触角为45度，工作原理是利用千斤顶，通过刚性承压板给孔壁施加一对横向压力，同时测量孔径变形，其测量结果的准确性较低，国内外存在争论较多。”
最优角度的选择从某种程度上决定了测试结果的准确度，角度大小决定了承压板与孔壁接触紧密程度的高低，接触越紧密，承压板与孔壁之间的空隙就越小，就越能够反映真实情况，反之，接触不好，只能是加大误差。
测量精度的提高还与承压板伸缩位移量有关，由于探头本来就小，里面需要安装电路、油路、千斤顶、数据线等复杂而精密的元件，空间有限，因此，承压板伸缩位移量非常有限。
国内生产的同类仪器，量程一般只有6毫米～10毫米，在成孔过程中由于受到扰动而使钻孔孔径偏大时就无法开展工作。
黄河勘测规划设计公司物探院研制的“全自动智能化钻孔弹模测试仪”探头位移则能够达到15毫米～20毫米，刚刚研制成功的大口径探头位移可达300毫米，这样，探头测试适应了各种特殊情况，而且在不同情况下选择合适大小的探头，仍能够保障正常工作，大大提高了工作效率和测量精度。
生产应用需求拉动研发进程
“可以说，全自动智能化钻孔弹模测试仪是生产实践与理论研究相结合的产物，我们虽然不是专门的科研单位，但是，生产实践的需要促使我们去研制一些适合工程应用的东西。”胡伟华说。
社会上，科研与生产脱节的问题存在，科研单位只作科研不注重生产应用，生产单位只生产不搞科研，有需求但是却得不到满足。从2003年开始，当物探院的职工们在生产应用过程中发现社会上生产的测试仪器满足不了工程需要时，就已经开始琢磨如何研发出精确的合乎要求的仪器。
近期研制成功的大口径钻孔（直径达到800毫米～1100毫米）探头，就是在古贤工地上遇到了难题，迫不得已而研制出来的。一般情况下，钻孔直径都是75毫米或者90毫米的标准，超大的钻孔很少见，生产厂家也从来没有做过超大直径的钻头。但是，在古贤工地勘测过程中，需要测试直径1000毫米左右的超大孔径内岩体的弹性力学指标，这下问题就出来了，没有合适的探头，项目组成员们就开始钻研、制定设计方案，跟生产厂家进行沟通，最终研制出满足要求的大口径原位弹性模量测试仪。
主机中的信息采集板，作用是将地底岩体的压力、变形等有关指标转化为数据的关键元件，完全是由项目组负责人之一马若龙自主研发的，记者采访时得知，这位刚刚喜获贵子的年轻小伙子是计算机软件方面有着七、八年工作经验的老手，肯吃苦耐劳，爱好刻苦钻研，有不达目的决不罢休的劲头，这也许是项目组成员共有的特质，是他们取得成功的法宝。
该仪器压力和位移全部采用自动化读数，大大减少了人工读数造成的误差，提高了精度，推动承压板伸出的内部压力极限的扩大也使得仪器在遇到高硬度岩石的时候能够正常工作。据介绍，一般的同类仪器工作压力在40～60兆帕之间，但是“精灵鼠”工作压力可达到75～85兆帕。
另外，几经改进的仪器具有自动判稳（即根据事先设定的参数自动控制各个节点以及各个等级的数据记录）的功能，方便快捷，还具有超限自动报警的功能，这对昂贵精密的仪器是一种自动保护。
仪器过于笨重，不便于携带操作，项目组就集中攻关，不断改进设备，集成操作系统，研发具有自主知识产权的自动化系统，使仪器越来越轻便，越来越自动化，而且越来越精确。
这些都是项目组成员在应用实践过程中根据需要不断摸索、不断改进的结果， “以后我们还会继续改进，没有最好，只有更好”，项目组成员一致表示。
汗水与智慧炼造“地鼠神探”
“研制过程中有苦、有酸也有甜，”胡伟华说。采访过程中，项目组成员们谈起几年来的研发过程，都颇有感触。
胡伟华回忆，在最初阶段，对测试仪器工作原理还不甚了解的时候，项目组成员分头疯狂查找资料，借助黄委档案馆的优势资源，投入大量资金，搜索获取国内外最新相关研究成果、论文以及仪器生产的资料。到各大科研院校咨询业界的专家、教授，来来回回跑了无数趟。并且边进行生产实践边进行探索学习，对购买到的同类仪器进行研究，了解仪器的工作原理，以及各类仪器的优点和缺点。
有了初步的想法以后，项目组成员们开始尝试做仪器设计，积极与生产厂家沟通，不厌其烦的辗转于北京、上海等知名厂家之间，带着自己做出的仪器设计图，告诉他们自己的设想和要求，通过努力，一步一步地向着既定的目标前进。
项目组的负责人之一耿瑜平回忆，在进行比对实验的时候，已经记不起来总共做了多少次试验。职工们自己制作混凝土实验体，长、宽、高达数米，大热的夏天，挥汗如雨，浇筑、抬运混凝土块，进行钻孔、测试试验。
项目组的杨红云印象深刻，在古贤工地上，边生产边进行试验，趴在大山里几十米深的湿漉漉的孔洞里进行测试，虽然外边艳阳高照，里面却是冷飕飕的，加之阴暗潮湿，身强体壮的年轻小伙也经不住会感冒发烧。
项目组的成员回忆说，他们曾经连续几个月不分昼夜推导一组公式，这组公式关系到仪器的研制成功与否，十分重要，“在那些日子里，不知道哪天是星期几，也分不清白天黑夜，吃住都在实验室，完完全全投入，忘掉了其他的一切。”
项目组成员张毅说，由于探头在地底深处工作，避免不了水的浸泡，所以探头的防水性能必须得过关。在进行防水试验的时候，曾经尝试了很多方法，有物理的，也有化学的，经历了无数次试验，而且一次防水试验就得观察上几天，以确保仪器丝毫不会进水。
项目组成员一致认为，项目组成员水平再高、工作再努力，没有黄河勘测规划设计研究院有限公司和物探院的大力支持是不行的。在该项目上，黄河勘测规划设计研究院有限公司自主立项，投入大量资金，物探院领导高度重视，亲自参与，院长郭玉松负责试验方案设计、技术指导，副院长谢向文负责主机和传感器设计、技术指导，总工程师毋光荣负责总体技术方案制定，正是有了上级领导的关怀和干部职工团结一致的精神，项目才取得了优异的成绩。
艰苦研发的日子已经成为过去，仪器的研制成功使所有项目组成员感到自豪，“地鼠神探”已经在多个大型水利水电工地上得到应用，发挥出喜人的社会效益和经济效益，“今年，中央一号文件出台，加快水利改革与发展，水利水电施工项目必然增多，全自动智能化钻孔弹模测试仪的推广应用前景广阔，” 郭玉松院长对此充满信心。