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[成果] 1900010382 北京
TL56 应用技术 其他电子设备制造 公布年份:2018
成果简介:粒子加速器是前沿研究中最为重要的工具之一,随着加速能量的不断提升,加速器变得越来越庞大,占地和造价成本高昂。激光等离子体加速具有极高的加速梯度,实验已证实激光尾场加速可以在9cm距离内产生>4GeV准单能电子束,但加速比电子重1800倍以上的离子束则比较困难。通常采用靶后鞘层加速,结果离子能量低、能散大(100%能散)。项目提出和实现了稳相光压加速和临界密度等离子体透镜等新方法,可实现大梯度、低能散和高效率的离子加速,有望成为新一代的加速方法。该项目主要成果如下: 针对激光加速离子束能量低、能散大等问题,提出和实现了稳相光压加速机制。当激光场振幅和固体面密度满足一定匹配关系时,利用激光和薄膜靶相互作用可同时实现对离子的加速和聚束。理论上可提高离子加速效率二个量级,能散降低到10%以下。单篇论文SCI最高他引188次。采用光压加速机制国际上已经实现了500MeV碳离子和93MeV质子的能量记录。俄罗斯Sergeev在Phys. Rev. Lett.和美国UCLA的Joshi在Nat. Phys.等论文中给予了大篇幅引用。 针对实验中发现的等离子体不稳定性等瓶颈性物理问题,提出了临界密度等离子体透镜方法,可以实现对相对论激光的聚焦和整形,提高激光聚焦光强一个量级。项目进一步提出纳库级自聚焦GeV质子束新方案,解决了光压加速过程中存在不稳定性和中心击穿等瓶颈问题,激光离子加速器有望成为高能加速器的低能前级注入器。单篇论文SCI最高他引223次。意大利Macchi在物理权威综述期刊Rev.Mod.Phys.进行了大篇幅引用。 利用化学气相沉积技术,制备出平均密度约为1%固体密度的碳纳米管泡沫薄膜。单篇论文SCI最高他引154次。权威综述论文Chem. Rev.等进行了大篇幅引用。已有实验证实该纳米泡沫薄膜等离子体透镜可提高离子能量3-4倍。 该项目研究成果被欧美俄等国家和地区的知名学者作为重要进展写入专著或综述论文(如Rev.Mod.Phys.,Rep. Prog. Phys., Rev. Acc.Sci.&Tech., Nat. Phys.和Phys. Rev. Lett.等),8篇代表文章共被他引905次(SCI 839次),其中稳相光压加速文章入选ESI高被引论文榜,也获得国家发明专利两项。这些工作是对激光加速理论的发展,对于激光离子加速理论和应用起到重要的推动作用。世界上已经广泛地开展了激光驱动质子束用于肿瘤细胞辐照和温稠密态产生的研究,未来激光离子加速器也可以作为高能加速器的低能前级注入器,甚至发展新一代光源等。
[成果] 1800220170 安徽
TL53 应用技术 其他电子设备制造 公布年份:2018
成果简介:2011年1月,中国科学院批准实施A类战略性先导科技专项“未来先进核裂变能-ADS嬗变系统”。中国科学院近代物理研究所承担专项中的“质子直线加速器-注入器II3-10MeV超导加速器”研究工作。加速器系列大型低温恒温器是ADS先导专项质子直线加速器中的重要配套设备。加速器系列低温恒温器主要为加速器提供稳定的低温环境;可控的大温区变形调节;精确、灵活的准直;绝热性能优良,减小低温液体的消耗,降低运行费用;设备长期运行安全、可靠;操作方便。 主要技术指标如下:(1)氦腔工作温度:4.2k,工作压力1.05bar;(2)冷屏工作温度:77k,工作压力3bar,冷屏温度均匀性:≤5K;(3)真空度:在常温下为5×10-3Pa,漏率:为10-9Pa.m3/s;(4)漏热:≤100w@4.2K,≤150w@77K;(5)电流引线:超导电流引线;(6)POST负载能力:≥5吨,试验负载:≥10吨。 加速器系列低温恒温器自2013年1月开始研制,到2017年2月研制结束,共完成8套大型低温恒温器的设计、加工、组装及调试、测试工作,同期还研制了配套设备10台。以上设备已全部交付用户使用,获得用户单位上下一致好评与赞誉,为国家大型科学工程建设作出了贡献。 除完成上述实物成果外,在完成产品研制的同时,项目组成员积极进取,认真分析总结,申报了6项发明专利,其中1项已取得发明专利证书,其他5项在实质性审查或公示阶段。申报了5项实用新型专利,均已取得证书。同期,课题组还在《真空与低温》、《低温与超导》杂志上分别发表《恒温器箱形真空壳体的研制》、《HIAF项目超导二极磁铁样机测试低温阀箱的设计》两篇文章。编写了《加速器系列低温恒温器产品保证大纲》。系列恒温器中的HQ-10型恒温器于2015年9月通过安徽省经信委组织的安徽省新产品新技术鉴定。2017年9月加速器系列大型低温恒温器顺利通过中国电子科技集团公司科技成果鉴定,达到国际先进水平。 随着中科院重大科技先导专项-ADS质子直线加速器项目研发完成,中国科学家同期又提出全新的核能系统概念ADANES。2015年12月31日,国家重大科技基础设施“加速器驱动嬗变研究装置(CIADS)”由国家发改委批准立项。CIADS中低温恒温器将达到100多台套。与CIADS同期的“强流重离子加速器装置(HIAF)”项目,低温恒温器有120多台套的需求。上海光源硬X射线自由电子激光装置2017年4月已经启动建设,到2023年调试运行。其中低温恒温器将有80台套的需求。随着国家各大科学工程的开工建设,低温恒温器及其附属设备如测试杜瓦、运行阀箱及低温输液管线等,预计产值达到15亿元规模。
[成果] 1800130106 北京
TL503 应用技术 其他电子设备制造 公布年份:2018
成果简介:核电是中国未来能源体系的重要组成部分,也是中国能源安全的战略需要,核裂变能的可持续发展核能则必须实现核废料的安全处置。加速器驱动次临界系统(ADS,Accelerator Driven Sub-critical System)利用加速器产生的高能强流质子束轰击重核产生宽能谱、高通量中子作为外源来驱动次临界堆芯中裂变材料发生持续的链式反应,使得长寿命放射性核素最终变为非放射性的或短寿命的核素,并维持反应堆运行。是公认的核废料处理最有前景的技术手段,国际上尚未有建成先例。中科院根据中国核能可持续发展的重大需求和国际上的发展态势,提出中国ADS发展路线图。并从2011开始通过中国科学院战略科技先导专项,进行加速器驱动嬗变研究装置原理验证,超导质子直线加速器则为ADS先导专项重要研究内容之一。该项目超导质子加速器2K超流氦大型低温恒温器关键技术研究及应用主要目的研制满足超导质子直线加速器的大型2K超流氦低温恒温器,并在未来ADS嬗变装置中批量应用。国际上大型在建的加速器大多采用低温超导技术,如欧洲European-XFEL、ESS,美国LCLS-II、FRIB,日本规划中的ILC,国内将要建设的上海SCLS等。该项目中大型低温恒温器的关键技术研究,无论是建设中国的大型超导加速器,还是深度参与此领域国际合作都具有重要意义。 作为国际首台应用于超导质子直线加速器2K超流氦温度大型低温恒温器,具有多项创新性的技术特点: (1)创造性的提出超导设备底部绝热支撑的结构理念,奠定此类型低温恒温器的结构基础; (2)解决了紧凑的低漏场超导螺线管磁体、稳定的失超保护以及高效率的电流引线关键技术; (3)发明了低漏热、高强度的低温绝热支撑的新型结构型式; (4)提出了2K低温传输管道的真空独立性方法,发明了低温管道真空隔断的新型结构型式。从而掌握低漏热、高精度、高效率、可操作性等大型低温恒温器的关键技术。 超导质子直线加速器2K超流氦大型低温恒温器成功的研制,不仅实现了国际上首台连续波运行的超导质子直线加速器,为未来大型ADS装置奠定了很好的技术基础,具有重要的学术和社会价值,同时该项目的一些关键技术也被成功应用在重大国际合作当中,如European-XFEL大型低温恒温器受到国家领导人的重视与关注,LCLS-II大型低温恒温器研究纳入中美高能物理会谈等,因此具有重要的政治和经济价值。项目在三年累计直接经济效益约1亿元,间接经济效益数千万元,发表了20多篇学术论文,其中5篇SCI期刊论文,4篇EI期刊论文,获得专利2项。
[成果] 1800130426 北京
TL503 应用技术 其他电子设备制造 公布年份:2018
成果简介:射频四极子(RFQ)是质子和重离子加速器中国际上公认低能区不可替代的最优加速结构。其设计和调试运行等都具有极强挑战性,国际上在运行的均是占空比较低或低频的RFQ,该所开创性地研制并成功运行了国际上第一台325MHz300kW连续波RFQ,提出了一系列科学理论、实验方法和实施策略。 主要科学发现点如下: 1.提高束流传输效率的理论和方法。 (1)共振分段耦合和二极模稳定杆的理论设计和实施,避免了因模式耦合而引起束流的纵向和横向不稳定性。 (2)工艺段最佳长度选择策略。采用四个不同长度的工艺段,有效解决了粒子在经过连接面受扰动的问题。 (3)原创性地提出了调场平整度的策略和方法。利用基于微扰和传输线理论的自动调场程序调场,既考虑到功率耦合器的微扰,又避免了其对局域频率及场平整度的影响;找到了仅更改几只调谐器的长度来改善场平整度和调节频率的方法。 (4)提出了RF测量、机械测量相结合的装配理论,保证了腔体初始频率和场分布的最优,有效地降低了加工误差的影响。 2.降低功率密度的设计理论。提出了CW RFQ的优化设计理念和哲学,采用较低的极间电压,从而获得低的表面场强和表面功率密度,有效降低了极间打火和高热损耗导致腔体严重形变的风险。 3.开创性地提出了减小RFQ输出束流纵向发射度的理论。对于CW运行的机器,RFQ小的纵向发射度,对后续超导加速结构的纵向动力学设计(同步相位的选择)及其整个加速器的运行效率都非常重要。为此提出了RFQ径向匹配段(RMS)和成形段(Shaper)之间的光滑过度理论,极大地降低了RFQ出口的纵向发射度。 4.提出了无频率漂移的水冷设计概念。对于CW运行的RFQ,较大的腔耗和束流损耗引起的腔体形变会导致工作频率的漂移。基于工作冷却水温和水流速度进行设计优化,确保在冷却水温不变的情况下,即使RFQ产生较大腔体形变,谐振频率不会变化,极大地缓解了RFQ的老练和运行困难。 5.提出了反射功率保护策略。即便采用了优化的水冷设计,CW老练中腔体的形变仍远高于脉冲运行的RFQ,老练难度非常大。为此在反射功率保护程序的设计上,针对不同的脉冲宽度、不同占空比条件下采取了完全不同的保护策略。 基于以上理论设计的RFQ已成功研制并运行,创造了国际上在运行RFQ中最高的束流运行功率31kW,也成为325MHz首台连续波运行的RFQ。这台RFQ已安装在中国加速器驱动次临界洁净核能系统(C-ADS)质子直线加速器注入器I中,保障了注入器I实现全段连续波束流调试。
[成果] 1800130424 北京
TL53 应用技术 其他电子设备制造 公布年份:2018
成果简介:1.研究目的:随着国际上对强流、高功率质子加速器需求的日益增长,比如作为ADS应用的强流连续波驱动加速器,急需开发研制可用于低能、甚至超低能段的超导加速器,解决高功率质子直线加速器采用常温结构的散热难题,而且要通过束流,特别是强流束,以验证其可行性。国际上现有的频率在325MHz附近的超导加速结构,可以同时覆盖中低能加速段的只有轮辐型(Spoke)超导腔,但这种新型的腔还没有任何一个经过束流的验证,且现有腔型还远远不能覆盖低能加速段。中科院于2011年启动了“未来先进核裂变能”-ADS嬗变系统的先导专项,对ADS的关键技术进行预制研究和工程验证。高能所(IHEP)负责基于325MHz频率常温RFQ以及Spoke腔型加速器前端技术路线(注入器-I)的研制。注入器-I的出口能量指标为10MeV,设计平均流强为10mA,技术路线难度非常高,国际上没有先例可循。动力学设计于3.2MeV处实现常温RFQ至低温超导Spoke结构的过渡,这是国际上该频段现有建成的起始能量最低的连续波超导加速器。 2.主要科学发现点: 1)总结并形成了强流超导直线加速器束流设计的一般理论和方法; 2)在1.5GeV ADS驱动加速器的设计过程中,总结并形成了强流高功率直线加速器的设计原则、考虑、依据和方法; 3)开发了一种新型的局部补偿方式; 4)研究了采用阶梯场磁铁实现靶上束流均匀化的可行性; 5)掌握了超流氦低温系统设计和建造的关键技术; 6)形成了一套完整的耦合器设计方法、流程、加工工艺技术路线,形成了完整的耦合器清洗、烘烤、和高功率老练测试的流程和规范,形成了耦合器老练、测试的低电平连锁控制方法; 7)形成了连续波模式以及脉冲模式兼容的低电平控制方法; 8)形成了基于ADS连续波加速器的控制方法,实现了完备的风险控制与系统保护。 3.成果产生的价值:这是国际上该频段超导直线加速器第一次通过连续波束流的验证,这也是国际上Spoke型超导腔第一次通过束流的验证,而且是mA级连续波束流的验证,所采用的腔型为国际上最小(βg=0.12)的Spoke腔。这一成果不仅是对物理设计,也是对硬件加工、集成、控制、调试的有力验证。标志着中国在强流粒子加速技术和超导高频领域达到了国际先进水平。研发成果可以解决强流质子直线加速器采用常温结构的散热难题;使得高功率连续波直线加速器的实现成为可能;同时低温超导直线加速器在同一加速段取代常温结构可以使功率大幅降低,前景很可观。发表论文85篇,同行引用评价34次。
[成果] 1800130109 北京
TL506 应用技术 其他电子设备制造 公布年份:2018
成果简介:核废料处置是世界性难题,为缩短核废料放射周期和充分利用核废料,中国科学院实施了战略性先导科技专项“未来先进核裂变能-ADS嬗变系统”,该系统由强流连续波(CW)质子加速器和核反应堆两大工程组成。强流连续波质子加速器,束流功率高(250千瓦),强度大,常规束流测量设备,极易被高功率束流损坏,难以完成束流参数测量;此外,由于超导低温技术大量使用,常规设备不能在-271摄氏度超低温下正常工作,普通材料在超低温下会有物性改变,陶瓷脆裂,射频电缆微波特性改变,材料变形引起超高真空密封失败等问题。研制特殊的束流测量设备,解决上述亟待攻克的技术难题。项目组通过科技攻关,成功解决了上述难题。 实践中有以下创新成果: (1)成功研制了能够稳定工作在低温环境的束流位置探测器,该探测器的位置分辨率优于30微米,达到国际先进水平。 (2)研制应用于束流位置测量探头的特殊真空密封垫片,成功解决了由于低温材料变形引起的真空密封问题,漏率小于1*10-11Pa·m3/s,达到国际先进水平。 (3)解决了低温环境下陶瓷脆裂和射频电缆微波特性改变的问题,研制和应用了低温穿墙件和低温电缆,实现了低温下射频信号稳定传输。 (4)基于电离残余气体原理,研制了无损束流截面测量系统;基于静电作用,研制了电子束扫描测量束流截面系统。两套无损截面测量系统应用于强流质子加速器束流截面测量。 低温束流位置测量系统为国内首次研制及应用,能长时间稳定工作在-271摄氏度,经受住多次从常温到超低温温度变化的冲击。低温束流位置探测器作为唯一能工作在超低温的束流测量设备,在超导高频腔调试中,发挥了不可替代的作用。低温密封方法,低温电缆和低温穿墙件为国内后续超导加速器低温区束流测量提供了解决方案,对于正在建设的北京怀柔国家科学中心的高能光源,具有重要意义。电离气体法测量束流截面装置和电子束扫面测量束流截面装置,采用非接触式测量方式,能成功测量连续波运行模式下的质子束流截面。上述特殊束流测量设备的成功研制,为强流加速器稳定运行奠定了坚实基础,保障了“未来先进核裂变能-ADS嬗变系统”先导专项按期达标验收,为后续实施的加速器驱动嬗变系统示范装置的顺利实施,奠定了坚实基础。为核废料处理难题的破解,扫清了又一障碍。
[成果] 1900010518 上海
TL5 应用技术 其他电子设备制造 公布年份:2018
成果简介:该项目属于冶金工程技术领域。高端金属材料中夹杂物和气泡对材料性能影响巨大,许多高端金属材料的开发都取决于这类缺陷的控制水平。如,高能粒子加速器用低含气高导电无氧铜代表着导电铜材的尖端,是国家重大科学装置、高档电真空等领域的关键材料,一直以来我国均依赖进口;另—方面,高档汽车外板代表着钢板的最高水平,其优质品率稳定提升一直是难题。造成这些问题的核心是金属熔体中微小夹杂物和气泡难以去除,这也一直是世界冶金界的重大技术难题。虽然已有吹气精炼等方法在去除大夹杂物等方面发挥作用,但对微小尺寸以及凝固两相区中夹杂物与气泡仍收效甚微,亟需开发新技术。 该项目则首先从理论上阐明了电磁场去除金属熔体中和凝固两相区中夹杂物与气泡的新机制,进而发明了凝固两相区电磁净化、中间包熔体电磁净化、结晶器内流场(夹杂物行为)综合评价方法及其多模式电磁净化技术和装备,解决了金属材料连铸中的熔体和凝固两相区深度净化难题,取得了显著的效益。该发明为提升金属材料品质生产提供了全新技术方案,推广应用前景广阔。 1、凝固两相区中夹杂物与气泡电磁净化技术与装备。夹杂和气泡最终是因在凝固两相区被捕获而产生缺陷,但国内外一直缺乏净化该区域的手段。该发明利用电磁场驱动夹杂物和气泡使其脱离两相区,从而净化材料,为此克服了高频电磁场屏蔽问题,研发了首台连铸电磁结晶器,解决了凝固两相区内净化的重大难题。所生产无氧铜的气体含量为目前国际最先进水平的一半,电导率高达101%IACS,已全面取代进口用于我国高能加速器等重大科学装置建设,并出口美国。所生产铜铬锆合金坯电导率达78%IACS,抗拉强度600Mpa,性能显著优于世界先进水平。使得我国高端铜材的生产彻底摆脱了进口限制。 2、连铸结晶器内流场(夹杂物行为)综合评价方法及多模式电磁净化装备与技术。该发明提出了反映熔体流动对渣、气卷入、冲入下部、滞留坏壳等影响的综合评价指数,解决了连铸结晶器内流场如何评价这一长期困扰世界冶金界难题。进而发明磁力线导引技术和多模式电磁场发生器,实现了结晶器内流场和夹杂气泡缺陷的主动控制,且电耗显著降低,全面超越新日铁技术。该发明在宝山钢铁股份有限公司成功应用于高档汽车外板的生产,铸坯表面缺陷大幅减少,产品稳定性提升,冷轧板次品率降低60.3%。 3、连铸中间包钢液电磁净化技术。在连铸中间包的钢包下注区施加交变电磁场,促进微小夹杂物迅速聚合长大,随后利用电磁场结合中间包结构优化形成全域平稳环流,使已长大的夹杂物充分上浮,从而大幅净化钢液;研制了首台钢连铸电磁净化中间包,实现了中间包净化钢液技术的重大突破。该发明成功应用于太原钢铁公司和宝钢不锈钢公司的连铸生产,累计生产不锈钢数千吨。使用该技术后,夹杂物数量减少56.7%,净化效率提高3倍。 该项目取得相关专利21项,其中授权发明专利13项。研制和应用电磁场发生装置16套。技术发明在宝钢、太钢、上大众鑫等企业得到广泛应用,近三年新增销售额近10亿,经济效益近2亿元。打破了日本、欧洲等企业的垄断。查新表明,该技术属于国内外首创,应用前景十分广阔,是冶金领域一项重大技术突破。
[成果] 1700450919 广西
TB535.2 应用技术 其他电子设备制造 公布年份:2017
成果简介:2011年发布的《中国环境噪声污染防治报告》显示,在交通、工业、施工、生活四大噪声源中,施工噪声以38.3%的比例排在首位,施工噪声主要源自施工现场使用的各种建筑工程机械。随着环境噪声要求的不断提高,中国法律法规对工程机械产品的噪声控制变得越来越严格,机外辐射噪声和司机耳旁噪声限值正在逐年降低;国家II阶段噪声限值标准(2015年1月1日开始实施)比I阶段(2012年1月1日至2014年12月31日)低了3分贝之多,给工程机械产品的设计与开发带来了巨大的挑战与困难。同时,中国工程机械产品向欧洲市场出口的前提为满足欧盟强制性噪声标准,而产品的机外辐射噪声成为进军欧洲市场的技术壁垒;同时,噪声问题是决定工程机械产品在全球范围销售的重要前提之一,也是节能减排亟需解决的关键技术之一,象征着工程机械产品的舒适性、稳定性等核心技术水平。再者,过高的噪声会严重损害驾驶员听力,不符合以人为本的设计宗旨。该发明专利的挖掘机消声动臂及挖掘机,利用动臂内部庞大的空间,设计消声结构,目的在于取代现有消音器,克服现有消音器消音量不足的问题,同时有利于节省整机布置空间,提高针对低频噪声,设置共振腔提高其低频消音量器,可降低整机的机外辐射噪声与驾驶室的司机耳旁噪声。
[成果] 1700630273 湖北
TL5 应用技术 其他电子设备制造 公布年份:2017
成果简介:辐照加速器是一种利用电子束射线从分子层面改变物质性能的高技术设备,广泛用于工业、农业、医疗、卫生、环境等领域,其所产生的经济效益在欧美发达国家已占GDP的1.7%-3.9%,在中国还处于起步阶段,《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》将其列为重点发展领域。该项目之前,世界上所有辐照加速器均采用电磁铁扫描的高能电子束散开方式,其辐照均匀度差,辐照面积小,存在“尾扫”、异形束斑及束斑点照射等亟待解决的世界性难题,导致加速器的钛膜易烧毁,辐照加工的产品质量和生产效率低,难以对大尺寸异构件进行辐照加工。 针对上述难题,项目组创造性地提出了使用永磁铁构建特殊位形磁场直接扩散电子束的方法,攻克了电子束特殊位形磁场传输和扩散机理,永磁材质构建电子束磁场位形调控结构等多项关键技术,主要发明点如下: (1)首次提出了采用永磁体组合构建多峰磁场的方法,发明了电子束永磁多峰磁场扩散技术,建立了多峰磁场束流输运扩散模型,研制出电子束永磁扩散装置,实现了电子束的均匀扩散,突破了电磁铁扫描方式带来的“尾扫”和异形束斑等世界性难题,辐照均匀度从±5%提高到±2.9%。 (2)首次提出了电子束扩散截面磁场位形修整方法,发明了电子束磁场位形控制截面修整技术,建立了多峰磁场位形调控模型,辐照的有效面积由35mm×670mm提升至80mm×800mm,并可随控大范围调节,解决了电磁铁扫描方式辐照面积小、钛膜局部过热易损坏和大尺寸异形结构难辐照等难题。 (3)提出了电子束与辐照面运动耦合机理,发明了电子束扩散连续照射方法,解决了电磁铁扫描方式辐照效率低的难题,加速器辐照效率提高15%-20%。 项目组成功研制出全新的高品质永磁材质磁位形控制散束型辐照装置,国际辐照工业联(IIA)评价该装置为“辐照行业的一项颠覆性发明成果”,同行专家鉴定认为“研究成果为世界首创,具有完全自主知识产权,处于国际领先水平”。 获国际发明专利2项,中国发明专利10项,获日内瓦国际发明展最高级别金奖,展示了中国制造的创新能力。已在武汉爱邦、湖北科技学院和无锡爱邦等国内多家单位成功应用,无锡爱邦将采用该技术对其现有国内加速器市场占比50%以上的产品进行全面改造,经济和社会效益显著,引领了辐照加速器行业的发展。
[成果] 1700600010 上海
TB535.2 应用技术 其他电子设备制造 公布年份:2017
成果简介:该项目系多层结构声学包设计研究及测试设备开发。世界各国的环境噪声标准日趋严格,对声学材料和消声装备性能要求也在不断提高,该项目以高效能声学包设计与优化为目标,研究单层消声单元特性测试、多层结构声学预测和多场耦合声学包仿真分析方法,研制多层消声结构声阻抗管分析系统,有效开展多层组合声学包优化设计,建立了多层结构声学包性能预测的理论体系和实验方法,实现了面向产品声场空间的噪声控制,在科技部、教育部等重大项目的支持下,经持续研究,在噪声控制方面取得一系列创新和突破,并实现了产业化。创造发明点如下: 确定了平面波声场理论与实测经验传递矩阵应用的物理边界条件,建立了无孔固体薄板声压-振速传递矩阵方程;揭示了多层消声结构作用机理,提出了声学包性能混合预测方法; 自主发明了四通道高、低频声阻抗管系统,实现了多层结构声学包性能预测,系统精度达到ISO10534和AMTS E1050标准;提出了基于声学包设计的多场耦合算法,应用于汽车车内降噪和车用机油泵声场混合预测; 在深入分析发动机机油泵振动信号的基础上,发明了基于希尔伯特黄变换(HHT)和支持向量机(SVM)的噪声故障诊断技术。该模型的HHT的时频分辨率较高,且不受交叉项影响,适用于非平稳噪声信号处理;同时具有SVM的良好训练和分类能力,对于小样本模式识别准确有效; 采用了传递矩阵和混合预测方法;使其有效频率范围宽,达到50-6300Hz;可同时测试吸音率、反射率、传递损失、特征阻尼、传递常数,具有多层结构预测功能,可提供声学包设计需要的所有技术参数;系统测试精度达到98%,与国外最先进丹麦B&K的驻波管系统持平,而价格仅为其1/6-1/4。
[成果] 1700240848 广西
TB535.1 应用技术 其他电子设备制造 公布年份:2017
成果简介:该发明涉及一种多重共振式多轴振动时效装置,包括激振器、激振块和弹簧阻尼组合件,激振器安装在激振块上,弹簧阻尼组合件安装在激振器两侧,弹簧阻尼组合件与激振块连接,激振块与多轴并联工件连接。该装置的实现方法为:由各个激振器产生不同的激振频率共同作用于激振块并产生远高于各个激振器原激振频率的多重共振频率,激振块再以接近多轴并联工件固有频率的多重共振频率作用于并联工件上,当并联工件的固有频率与各个激振器的激振频率之间满足多个线性组合关系时,并联工件产生主共振和相应的动应力消除每根轴的残余应力。该发明能够解决现行激振器的激振频率小于并联工件的固有频率而无法有效消除残余应力的问题,提高生产效率。一种多重共振式多轴振动时效装置的实现方法,通过以下多重共振式多轴振动时效装置来实现,所述的多重共振式多轴振动时效装置包括激振器、激振块、可调非线性弹簧和可调阻尼,激振器安装在激振块上,可调非线性弹簧和可调阻尼组成弹簧阻尼组合件,弹簧阻尼组合件安装在激振器两侧,弹簧阻尼组合件与激振块连接,激振块与多轴并联工件连接;其特征在于:所述的激振器不少于3个,由各个激振器产生不同的激振频率共同作用于激振块并产生远高于各个激振器原激振频率的多重共振频率,激振块再以接近多根轴类并联工件固有频率的多重共振频率作用于并联工件上,当并联工件的固有频率与各个激振器的激振频率之间满足多个线性组合关系,并联工件产生主共振和相应的动应力消除每根轴的残余应力。
[成果] 1700140053 河南
TP242.2 应用技术 其他电子设备制造 公布年份:2016
成果简介:随着中国制造业转型升级和人口结构的变化,劳动力的供需矛盾日益突出,机器人的需求无论是广度和深度都比以前更迫切。能实现三维移动的Delta机器人在包装、检测、搬运等方面应用很广泛。该项目拟将传统的Delta机器人小型化,配视觉系统,可以放置桌面上组成生产线,解决电子线路插接,药品包装检测,小物品的分检等,具有很好的市场前景。Delta机器人是典型的并联机器,机械结构简单,不需要传统关节式机器人必不可少的RV减速机、谐波减速机,因而制造成本相对较低。功能的好坏取决于控制模型的优劣,因而具有较高的技术附加值。综上,该桌面式机器人具有量产成本低(估计在3万以下,同类进口产品售价20万以上)、技术附加值高,面向小型化、专用化应用具有较大的利润空间。技术创新点: 总体体积达到600mm×600mm×600mm;配视觉系统,根据具体目标应用实现相应的视觉功能;运动精度达到0.2mm。自主开发控制系统:将Delta机器人桌面化、模块化,自主开发控制系统,可以方便实现快速组线。主要风险:该产品实用性强,在国内尚无产品普及,有着巨大的市场需求和空间,市场风险不大。
[成果] 1700180058 四川
TP242.2 应用技术 其他电子设备制造 公布年份:2016
成果简介:四川大学制造科学与工程学院CAD/CAM研究所在工业机器人本体开发、工业机器人空间定位精度标定、机器人视觉伺服控制、空间运动轨迹规划、机器人编程、机器人动态特性分析等方向均进行了较深入的研究,并取得一定研究成果。在工业机器人及机器人视觉等领域发表相关科技论文10余篇,申报相关发明专利2项,承担完成相关国家、省市及企业科研课题5项。机器人视觉系统的研究基础:该课题组长期致力于开展机器人视觉系统的研究,并取得一系列研究成果。与普什宁江机床厂合作开发了基于人工视觉的装配机器人,用于某柔性装配生产线上。该项目组实验室建立了机器人视觉系统实验平台,开发了配套成都广泰实业有限公司六关节工业机器人的视觉系统,该系统是采用单相机的眼手系统(eys-to-hand)配置,主要用于物流传送系统的分拣、数控机床的上下料等。工业机器人方向的研究基础:与成都广泰有限实业公司合作开发了15、30、50公斤的六关节机器人。针对某企业磁瓦自动生产线自主开发了基于视觉系统的磁瓦搬运机器人。参与了四川成焊宝玛焊接装备工程有限公司承担的国家科技支撑计划项目(2012BAF06B02) “汽车车身多车型柔性装焊制造系统”,负责项目中多机器人协同工作程序仿真系统研发。
[成果] 1700160366 甘肃
TL56 应用技术 其他电子设备制造 公布年份:2016
成果简介:该课题重离子加速器快引出与注入系统(Kicker)是一种以快速脉冲(几百ns)方式工作的以高压(数十KV)大电流(KA)电源驱动的特殊二极磁铁系统,其控制系统是整个束流传输系统的关键环节,它的控制精度直接影响着束流的传输效率、束流品质和核物理实验的精度。所有Kicker控制信号均通过高速光纤传输,减少时间游动和不确定性,并避免工作于高压、大电流环境下的控制系统的误动作,提高其可靠性。同时采用高精度DCP和信号隔离技术来给定Kicker磁场电源基准,实现给定精度0.1%和长时间安全稳定运行。该成果已成功为近物所核质量测量、随机冷却实验及束诊提供了预触发信号,培养了一个博士生和两个硕士生,为信号测量奠定了基础。
[成果] 1700200090 河北
TB535.2 应用技术 其他电子设备制造 公布年份:2016
成果简介:该系统具有如下特点:通过改变凿岩机噪声的频率达到消音的目的即移频。为了实现移频,采用4个扩大室和多个隔板布孔取代大排气口的方法实现移频,气体通过隔板后,提高部分噪声频率,人耳不敏感、起到了消音效果。多个不同参数的扩大室相互搭配。新型消音器有4个扩大室组合而成,每个扩大室的参数都不同,对应4种不同的消音曲线,提高了消音效果。气体弹簧消音器外壳为两层,由腔体和颈口组成共振结构,腔体内气体通过颈口与外界相通,当入射到腔体内气体的波长远大于颈口直径时,腔内气体具有弹性,类似于一个弹簧,腔体内空气柱具有质量,并近似整体运动,相当于一个活塞,随着消音器内气体的运动而运动,并且使一部分声能转化成热能,起到了消音效果。该项目设计思想新颖,消音效果好,经现场安装使用该消音器后噪音下降至少45分贝,达到了《工业企业噪声卫生标准》的要求,改善了工人的劳动环境,并且不降低凿岩机的凿岩效率,具有良好的经济和社会效益。
[成果] 1700330391 福建
[TP242, TM76] 应用技术 [其他电子设备制造, 电力供应] 公布年份:2016
成果简介:所属技术领域: 该项目属于电力系统及其自动化领域。主要技术内容: 依据变电站的特殊环境及巡检要求,整合物联网技术、移动机器人技术、红外热成像检测技术、紫外成像检测技术、远程数字录像监控技术、图像模式识别技术、实时数据库技术、移动目标图像跟踪技术、基于多信息融合定位技术以及无线通讯技术等多种先进技术,研发了适应于变电站环境,符合变电站巡检要求的特种智能巡检机器人。智能巡检机器人具备自主导航、定位、充电、巡检功能,应用紫外、红外热成像和高清视频技术结合,精确检测变电站内变压器及冷却系统、高压断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、电容器等设备的电流、电压致热现象,及时发现设备缺陷,能够实现变电站全天候、全方位自主或遥控自主巡检与监控,提高变电站巡检工作的自动化程度和工作效率,真正实现集电力预案于一体的特种智能巡检机器人。授权专利情况: 该项目获得发明专利2项、实用新型10项,外观专利2项,软件著作权4项,EI收录论文3篇,国内论文1篇。技术经济指标: 智能巡检机器人搭载红外、紫外、可见光设备,具备电离监测、塔杆倾斜检测、SF6泄漏检测、微气象红外测温功能、仪表识别等功能,仪表识别准确率达到99.5%以上,设备测温及开关、刀闸状态识别准确率达到100%,爬坡能力不小于20o,续航运行能力8小时,智能巡检机器人技术居于国际先进水平。 智能巡检机器人2013-2015年在变电站投运后,将变电站运检工作效率提高80%以上,累计减少停电利润损失共节支2.26亿元,间接社会经济效益可增加GDP约48.76亿元。推广应用及效益情况:智能巡检机器人在宁德变电站取得示范性应用后,陆续推广到全省1个1000千伏变电站、6个500千伏变电站、16个220kV变电站、12个110kV变电站使用,应用情况如下:对变电站一次设备巡检覆盖率达到100%,设备测温准确率达到100%,表计识别准确率达到99.5%以上,刀闸、开关状态识别准确率100%,对变电站内设备的运行状态监测起到预测分析作用,实现历史趋势分析及告警功能。智能巡检机器人替代人工实现变电站巡检工作,解决了恶劣天气下人工巡检问题,有效降低了变电站人员的劳动强度,弥补了人工巡视的不足,将运检工作效率提升80%以上,保障了无人值守变电站设备可靠运行。智能巡检机器人巡检过程共发现327次设备缺陷,及时预警,避免了故障跳闸及造成设备停电事故的发生,保障了福建电网安全稳定运行,社会效益和经济效益非常显著。
[成果] 1700180077 重庆
[TP242.3, TH878.2] 应用技术 [其他电子设备制造, 通用仪器仪表制造] 公布年份:2016
成果简介:随着现代工业的发展、产品复杂程度的增加以及人们对产品可靠性要求的提高,超声检测技术在产品质量控制中发挥着越来越重要的作用,已成为产品制造质量控制、保障设备安全运行的重要手段,在国防、航空、船舶、冶金、核电领域得到了广泛的应用。超声检测已形成一门独立的综合性应用技术。本套机器人系统属于爬壁机器人的一种类型,是自动化超声系统(AUT)领域的典型机器人。超声爬壁机器人以仿人智能控制理论为理论依据,重点突破了磁吸附移动平台、模块化夹具、数字化检测、定位导航、运动控制等关键难题。综合了机器人技术、无损检测技术等领域的关键技术。超声检测机器人具有模块化夹具、移动式吸附检测平台、集成常规超声波的工艺设备及自主导航和跟踪功能的控制系统。本检测机器人采用基于PCI的超声波信号采集装置,完成超声信号的接收、发射、显示和存储;提取信号的特征,判断工件内部的缺陷状态,建立工件超声波检测数据库。超声检测机器人系统可以推广至船舶、石化容器、大型发电设备、港口机械、油气运输管道、海洋石油平台、桥梁等领域。该系统所攻克的关键技术可以延伸至爬壁焊接机器人、爬壁打磨机器人等系列产品。
[成果] 1600080202 河北
TP242 应用技术 其他电子设备制造 公布年份:2015
成果简介:对各种新型限自由度并联机构和串并联机构(简称这类机构)的研究是近年来国内外高端装备制造及机器人领域十分重要的研究方向和前沿技术。在国家自然科学基金和教育部博士点基金项目支持下,开展了这类机构的理论与实验研究,在其结构拓扑综合、机构型综合、运动学、静力与动力学、工作空间、奇异分析等方面均有突破和创新,形成这类机构的创新理论体系。该项目获成果:发表SCI收录论文68篇,EI收录论文72篇,他引SCI论文80次,他引EI论文94篇,其中主要8篇SCI收录论文SCI他引44次;完成国家自然科学基金项目获评优秀结题项目;培养博士生论文获首届上银优秀机械博士论文奖和河北省优秀论文;获国家授权发明专利7项;完成教育部博士点基金项目;获教育部成果证书;培养获博士学位5人,获硕士学位28人。上述成果得到国内外同行专家的高度评价和广泛认可。主要创新点和科学价值如下:首次提出和利用约束支链的合理结构有效消除和抑制了这类机构自微运动,并提高了机构整体刚度,创建这类机构运动与动力学模型,揭示了消除自微动和提高刚度的机理,为这类高精度并联机器人及高端装备制造装备的研制与应用提供理论支撑。提出和创建了这类机构统一运动学理论体系。首次推导出含束力旋量信息统一6×6 Jacobian(J)矩阵和Hessian(H)矩阵,由此创建了这类机构位姿、速度/加速度统一模型。首次基于约束揭示这类机构高度耦合运动特点与导致奇异位姿的机理,阐明了驱动和约束力旋量与耦合运动的映射关系,为建立其静/动力学、刚度、工作空间和奇异位姿模型奠定理论基础。首次提出和创建基于约束力旋量各种这类机构的统一静/动力学和刚度理论体系。提出了确定约束力旋量的准则与方法,基于上述J阵建立了统一静力学模型,导出多种结构分支运动学模型和速度映射矩阵。考虑惯性和阻尼,首次建立了这类机构通用的动力学模型和求解动态驱动/约束力旋量模型。基于约束力旋量,导出多种结构支链的弹性变形方程,首次建立这类机构含约束力旋量的刚度矩阵和弹性变形矩阵方程。为其结构优化、运动和动力控制提供理论支撑。首次提出和创建这类机构(n<6) n×n型J方阵和其分解的移/转动J阵,导出相应的移/转动H矩阵,由此建立这类机构的简捷统一速度/加速度模型,揭示其n维输入与n维独立输出对应关系。首次创建了用移/转动J矩阵和n×n型J方阵分析这类机构奇异位形的理论体系,简化了奇异位形分析。提出和创建用机构简单拓扑胚图推导复杂这类机构拓扑胚图的理论。首次用加边法由简单拓扑胚图和虚拓扑胚图推导有效复杂拓扑胚图。提出并识别拓扑胚图同构新概念,首次用不同边数,有效识别同构拓扑胚图和无效拓扑胚图。为这类新型机构型综合奠定理论基础。综合出一系列这类新型机构。研制出一些新型并联机器人实验样机。分析各机构运动特性,建立了各机构的运动学、静力学、动力学和刚度模型。为基于这类机构创造的机器人、机床及传感器的研制、控制和应用提供理论与技术支撑。
[成果] 1600100565 江苏
TP242.2 应用技术 其他电子设备制造 公布年份:2015
成果简介:所属科技领域:工业机器人技术。主要科技内容:创新研发了基于三面滚轮式滑块-导轨副的精密导引结构,设计了同时采用三直线轴和三旋转轴,构成空间六自由度,融合直角坐标机器人和关节机器人的优点,满足了桁架机器人的大承载能力、高速及高精度要求;该项技术所获得的专利有“具有可靠导轨性能的桁架机器人”、“集成式桁架机器人”和“分体式桁架机器人”。自主研发了超长导轨(为80米)精准拼接工艺,有效消除了超长导轨拼接过程中的累计误差,保证了X轴超长导轨拼接处的相对平行度。该项技术所获取的专利有“一种自适应预紧的导轨滑块”、“大型横梁安装方法”、“用于安装桁架式机械导轨的调整装置”和“马鞍形调平工装”。自主研发了导轨上多机械手工作时的智能化避碰控制技术,实现了桁架机器人多机械手安全、高效连续工作。自主研发了一种针对柔性机械加工生产线的“傻瓜式”系统控制器,通过汉化的简易人机对话界面,可精准地与各个数控机床、输送装置、抓放装置等进行各种通信交流,保证生产线的协调、高效工作。该项技术获取的软件著作权有“金石PCC机械手控制软件”。自主研发了双伺服同步驱动技术和装置,保证了垂直轴系统受驱动力的平稳、可靠,降低了垂直轴驱动功耗。该项技术所获取的专利有“重负载桁架式双驱机械手”。自主研发了头部提升能力2吨以上的桁架机器人的全部技术。该项目是实现智能化、工艺化物流的关键核心设备,能将大空间内离散的生产单元无缝联接,替换全部操作人员。制造的数据可直接链接到物联网,它和AGV系统、工控软件结合起来,完成全数字化物流管理,从而实现互联工厂的智能化生产。该项目具有优秀的运动性能,超长的运动范围和超重的提升能力。它的研发成功并实现产业化,将成为重型零件自动化生产线中的主要力量,将会对中国高端装备制造业的技术进步作出巨大贡献。技术经济指标:技术指标:头部提升能力2吨以上,最大可达4吨。三面滚轮式矩形导轨技术,配合大承载量滚轮使用,实现了机械手的大承载能力。双伺服驱动结构。X轴拼接长度80m,属于国内桁架机械手行业中拼接导轨长度最长的机械手。Z轴辅助安全系统。两个机械手臂在公共工作区域内可自动保持安全距离。经济指标:2012年签约2台套,合同金额630.4万元;2013年签约2台套,合同金额872.2万元;2014年签约8台套,合同金额1167.6万元。预计2015年达成10台套以上。推广应用情况:截止2014年,300kg以上的桁架机器人已交付3台套。正在交付的有2台套。已签约的项目有12个。该项目已被马钢晋西轨道交通有限公司应用,反馈良好。
[成果] 1600221543 浙江
TB535.2 应用技术 其他电子设备制造 公布年份:2015
成果简介:简要技术说明及主要技术性能指标:消音器是一种制冷系统中使用的既可使气流通过又能有效降低噪音的设备,其包括一段直径较大的消音筒和焊接于消音筒两端直径较小的进气管和出气管。传统消音器的消音筒、进气管和出气管都是采用铜管制成,铜材料价格高,使得消音器成本比较高;市场上出现了使用铁质消音管和铜质进出气管焊接成的消音器,通过铁质材料代替铜质材料,节约了成本,但是铁质的消音管外壁需喷涂防锈层,防锈层材料一般是防锈漆或防锈涂料,这些材料在喷涂过程中容易造成环境污染,并且消音管内壁是不喷涂防锈层的,仍然容易生锈腐蚀。研究内容:创新采用不锈钢消音管,消音管直径大于进气管和出气管,出气管伸入消音管内腔,进气管和出气管为铜管,减少了防锈喷涂处理,提高了环保性,节约了成本,避免了消音器的生锈,延长了使用寿命。技术指标:外观:无缺陷;管内残余水分含量:120mg/m<'2>;管内残余杂质含量:100mg/m<'2>;气密性:3.0MPa下,无气泡;耐压性:充水并缓慢升至4.5MPa,无变形无泄漏;焊料:焊料填充致密,与两种母材之间结合良好;应用范围:主要适用于制冷行业用消音器。推广应用前景与措施:项目产品创新设计不锈钢消音管制造工艺,消音管直径大于进气管和出气管,出气管伸入消音管内腔,进气管和出气管为铜管,减少了防锈喷涂处理,提高了环保性,节约了成本,避免了消音器的生锈,延长了使用寿命。创新设计具有环形凸起端面的不锈钢连接管,使不锈钢连接管和制冷剂连接管焊接时,环形凸起端面和不锈钢管平面壁接触面大而均匀,其焊接牢固,可减少制冷剂连接管路中的管路折弯点,降低了空调制冷剂连接管路的制造成本,提高生产效率。市场前景广!
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