张钟华,计量学专家,1940年7月2日出生于江苏省苏州市。1957年考入清华大学工程物理系,1959年转入电机系。1962年毕业后考入本校电机系研究生班。1965年清华大学电机系研究生毕业,而后在中国计量科学研究院从事精密电测量工作至今。1995年当选中国工程院院士。
计量工作的目的在于保证测量数据的准确性。为了做到这一点,需要把测量数据溯源到计量标准。因此,计量标准在测量工作中起着至关重要的作用。中国计量科学研究院的主要任务就是建立各种国家级的计量标准。20世纪50年代中国还没有自己独立的计量标准,需要定期把各种标准量具送到苏联去检定,再按苏联的检定结果在国内开展量值传递。到了20世纪60年代,为了贯彻独立自主的建设方针,建立自己的国家级计量标准就成了一项迫切的任务。张钟华在这样的形势下得到了充分发挥自己的聪明才智的机会。1965年至1979年他负责用“交叉电容法”建立国家电容标准。这项工作是当时国际上计量科学的研究热点之一。各国在确定电极的加工不规则性引起的电容量误差方面遇到了困难,只能做一些模型试验来大致确定误差范围。张钟华经过多年钻研,提出了一种独特的“变动边界微扰法”,用静电学的精密计算解决了这一难题。我国的国家电容标准的不确定度为1×10-7。1997年参加由国际计量局BIPM组织的10pF电容国际比对,与国际平均值的差别仅为4×10-8,为国际上的最好结果之一。该项成果于1995年获国家科技进步三等奖(排名第4)。
1983年到1988年他负责用低温核磁共振法建立国家强磁场标准(2~12特斯拉,不确定度6×10-5)。由于测量对象是处于超低温环境中的超导线圈产生的磁场,核磁共振探头的信号需经过较长的同轴引线才能与后续的电子线路相连接,传输起来相当困难。国际上对这一问题均未提出有效的解决办法,因此测量磁场的上限很难超过10特斯拉。张钟华针对这一问题发明了一种“抑制法”,利用一种特殊的网络把振荡回路中的基波加以抑制。这样就可以采用更高频的谐波振荡来传送核磁共振信号,从而克服了低温核磁共振法信号长距离传输的困难,在低温下直接测量强磁场的上限达到了12特斯拉。我国的强磁场标准至今仍为国际上最好的同类标准之一。1992年他因此项贡献获得国家科技进步二等奖(排名第1)。
1987年到2002年他负责用量子化霍尔效应建立国家电阻标准。量子化霍尔电阻标准的量值仅取决于普朗克常数和基本电荷量这两个自然常数,因此原则上可以达到极高的稳定性和复现性。但要在实际测量中应用量子化霍尔电阻标准,必须解决高准确度地把量子化霍尔电阻量值传递到十进制电阻量值的难题。20世纪90年代以来,国际上发展了一种“低温电流比较仪”的方法,对解决这一问题起了很大的推动作用。目前国外最好的低温电流比较仪的不确定度为10-9量级,再要提高则遇到了比较仪工作状态不能稳定的瓶颈。张钟华经过十多年的钻研,终于发现了比较仪工作状态不稳定的原因在于比较仪中的高灵敏检测器件具有多平衡状态的非线性特性,平衡状态之间的转换就造成了比较仪的不稳定。找到问题的原因后,张钟华提出了一系列十分有效的解决方法。2002年他和研究组研制的低温电流比较仪的不确定度达到10-10量级,为世界第一。此研究成果在国际精密电磁测量会议上发表后,为祖国争得了荣誉。各国的同行纷纷来向他请教,日本、德国、意大利、丹麦、南非、韩国等国家的计量研究所邀请他去讲学和合作。2007年他因此项贡献获得国家科技进步一等奖(排名第1)。
量子化霍尔效应的发现提供了一种用半导体内的宏观量子效应测定精细结构常数a的新方法。精细结构常数a是物理学中极为重要的一个常数。量子电动力学中的一系列重要的微扰计算就是以a为系数而展开的。所以精细结构常数a的准确数值对于微观粒子物理的进展起着非常关键的作用。1995年,张钟华用他在计量院建立的国家电容标准测量量子化霍尔电阻的SI量值,从而测定了精细结构常数a,并将结果提交了国际数据委员会CODATA。CODATA最近推荐的基本物理常数数据中(J. Phys. Chem. Ref. Data, vol. 28, No.6, p.1766),仅有五个国家提交的结果被正式采用。中国的测量结果与国际平均值极为接近,成为国际上决定量子化霍尔电阻的SI量值时的重要依据之一。最近,他已成为CODATA基本物理常数工作组中代表中国的工作成员。
由于在精密电测量方面的成就,张钟华于1990年获全国先进工作者称号,1991年获国务院颁发的政府特殊津贴。1997年被中国科学技术协会授予全国优秀科技工作者称号。2001年因在基本电测量标准方面的贡献获得中国仪器仪表学会的科学技术奖。2003年获得何梁何利科学与技术进步奖。
张钟华积极从事培养青年科技工作者的工作。已培养了硕士6名、博士6名。目前还有清华大学、西安交通大学、哈尔滨工业大学、天津大学、北京航空航天大学、河北大学邀请张钟华担任兼职博士生导师,以便他能在培养青年人方面发挥更大的作用。